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Universidade Federal de Lavras Departamento de Ciência da Computação

COM 145 ELETRÔNICA BÁSICA

CONVERSORES D/A E A/D

Prof. João Carlos Giacomin giacomin@ufla.br www.comp.ufla.br/~giacomin

CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS (DAC)
1 – INTRODUÇÃO Os dados em um microprocessador estão em forma digital. Isto difere do mundo exterior onde os dados estão em forma analógica (contínua). Paraobter dados digitais, necessitamos de um conversor analógico/digital (conversor A/D); ele converterá tensão ou corrente analógica em uma palavra digital equivalente. Inversamente, depois de uma CPU (Central Processing Unit) ter processado os dados, muitas vezes pode ser conveniente converter a resposta digital em uma tensão ou corrente analógicas. Esta conversão requer um conversor digital-analógico(conversor D/A). A interface analógica é o limite ou a fronteira onde digital e analógico se encontram, onde o microcomputador se conecta ao mundo exterior. Nesta interface, encontramos ou um conversor A/D (lado de entrada) ou um conversor D/A (lado de saída). Um exemplo da necessidade de conversores pode ser visto na transmissão digital. Suponha, por exemplo, que se deseja transmitir um sinalproveniente de um microfone à entrada de um alto-falante remoto. Um processo usado para transmitir o sinal sem o efeito do ruído (perturbação aleatória imprevisível) é transmitir o sinal digitalmente. Portanto a primeira coisa a ser feita é amplificar o sinal e convertê-lo para digital, utilizando um conversor A/D. Depois transmitir o sinal digital e no ponto remoto restaurar o sinal digital(técnica facilmente obtida com comparadores) e transformá-lo em sinal analógico utilizando conversor D/A e, em seguida, aplicá-lo no alto-falante. Este sistema de comunicação é chamado de sistema por modulação por códigos de pulso (PCM). Na entrada de tal sistema de processamento, o processo global de conversão de um sinal analógico para uma forma digital envolve uma seqüência de quatro processosindustriais chamados amostragem, retenção, quantização e codificação. Estes processos não são necessariamente realizados em operações separadas. De um modo geral, a amostragem e retenção são feitos simultaneamente em um tipo de circuito chamado amostrador-retentor (sample & Hold) de primeira ordem, enquanto a quantização e a codificação são feitas simultaneamente em um circuito chamado conversoranalógico/digital (A/D). Depois que o

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Conversores Digitais-Analógicos

processamento digital é completado, a reconstituição de um sinal analógico de saída é obtida pela operação de conversão digital analógico (D/A) seguida de filtragem. Os conversores D/A são mais simples do que os conversores A/D. Mais ainda, um conversor D/A é freqüentemente utilizado dentro daestrutura de conversores A/D. Por estas razões, consideraremos primeiro os conversores D/A.

2 – CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS (DAC)

A melhor forma de descrever a relação entre uma saída analógica e uma entrada digital é através de uma representação gráfica. A figura 1 ilustra a saída de um conversor de 3 bits tendo oito níveis discretos, compreendendo a faixa desde 0 até 7/8 do fundo deescala. Na prática, a barra zero pode não ser exatamente zero, devido ao erro de offset, o intervalo desde 0 até 7/8 pode não ser precisamente codificado devido ao erro de ganho, e a diferença nas alturas das barras pode não mudar uniformemente devido à não linearidade. Não linearidade é o erro mais difícil de se compensar, pois não pode ser eliminado por ajuste.

Figura 1 – Saída de um conversorD/A de 3 bits

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Na figura 1 observamos uma faixa limitada que define o máximo erro diferencial de não linearidade. Por exemplo, um conversor D/A que apresenta uma variação na tensão de saída de 1,5 LSB para uma variação de 1LSB na entrada apresenta um erro de 0,5 LSB (não linearidade diferencial). Existe uma grande...