Convertidor analógico digital

El Convertidor Analógico Digital
PRELIMINAR.
En control automático resulta conveniente efectuar las funciones de regulación de sistemas mediante técnicas digitales, sin embargo en la gran mayoría de procesos y sistemas la señal disponible es analógica, son innumerables los transductores (sensores) que poseen una salida eléctrica de tipo analógica, correspondiente a la magnitud de la variable demedición como son las señales de audio, video, puentes de medición, celdas extensiometricas, termopares, etc.
Estas características obligan a efectuar una conversión analógica/digital (ADC), por otro lado se hace necesario actuar analógicamente sobre un controlador ó elemento de control final, y efectuar una representación analógica sobre un instrumento registrador, una pantalla, un indicador deproceso. Lo que obliga a realizar la conversión inversa, esto es, digital/analógica (DAC), es necesario disponer de estos elementos capaces de efectuar ésta conversión en uno u otro sentido, con unas características de velocidad adecuadas a cada caso.
EQUIPO.
* Fuente de alimentación +/- 12 Volts de DC.
* Multímetro digital.
* Fuente de voltaje variable, con un rango de 0.25 Volts a1.25 Volts.
* Fuente de corriente variable, con un rango de 4mA a 20 mA.
* Micro ATMEGA8535.
* Pantalla Lcd.
* Operacional.
PROCEDIMIENTO.
Un convertidor análogo a digital es un circuito que tiene una línea de entrada análoga y n líneas de salida digitales. Genera el código binario que es proporcional a la entrada de voltaje análoga. Todos los ADCs requieren al menos uncomparador análogo, un elemento que acepte dos entradas análogas de voltaje y produzca una salida digital. Diferentes tipos de convertidores análogos a digital han sido desarrollados a través del tiempo. Los más populares son el de rampa o escalera y el de aproximaciones sucesivas.
En este experimento vamos a estudiar sólo el de aproximaciones sucesivas. Esta técnica requiere sólo n ciclos de relojpara lograr una aproximación de n-bits. Este circuito opera de la siguiente manera. En el primer pulso de reloj el SAR es puesto en 1. Si la salida del comparador se mantiene alta este bit es mantenido en 1; si el comparador tiene una salida baja, el MSB es puesto en 0 por el SAR. En el próximo pulso de reloj el bit número 6 es puesto en 1, y como antes, si la salida del comparador es alta,este bit es mantenido en lógica 1. Este procedimiento es repetido seis veces más, y después de un total de de 8 ciclos, la conversión está completa.

Si la señal de entrada analógica al ADC puede cambiar significativamente durante la conversión, un circuito llamado "sample & hold" debe ser utilizado. El circuito "sample & hold" muestrea el voltaje de entrada por un periódo corto de tiempoprecediendo la conversíon y retiene un voltaje constante de salida por la duración de la conversión. El "sample & hold" puede ser utilizado si las variaciones del voltaje de entrada durante el tiempo de conversión excede la resolución del ADC.

AJUSTE A CERO

En el bloque Sumador/Restador se opera en la entrada con niveles de voltajes que van de 0.25 a 1.25 Volts, se observa que lavariación total del rango es de 1.0 Volts por consiguiente se obtiene: Vin = desde 0.25 Volts hasta 1.25 Volts
Enseguida se procede a restar 0.25 Volts, (ajuste del zero) al Vin para obtener la variación total de 0.0 a 1.0 Volts. La salida del Sumador/Restador cumple con la siguiente ecuación: Vout = Vin - 0.25 Volts
Se necesita un circuito que realice físicamente lafórmula anterior, se utiliza un amplificador diferencial, tal como se muestra enseguida:
Dentro de las especificaciones del sumador-restador se tiene que se trabaja con una fuente de alimentación de +/- 12 Volts, el voltaje negativo es -12 Volts. R2 es una resistencia de 10K ó mayor, con 1% de tolerancia y a 1/2 watt de potencia. Se dispone de un valor de resistencia alto con el...