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8 1 convertidor-digital-analogico

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8 1 convertidor-digital-analogico

  1. 1. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos------------------------------------------------------------------------------------------------------- CONVERTIDORES DIGITALES/ANALOGICOS (DAC) Y ANALOGICOS/DIGITALES (ADC).IntroducciónLos DAC y los ADC se utilizan para enlazar las variables físicas de un proceso real, conun sistema digital, como pueden ser las computadoras.La mayoría de las variables físicas son de naturaleza analógica y pueden tomarcualquier valor en un rango continuo de magnitudes. Como ejemplos tenemos lasvariables: temperatura, presión, intensidad luminosa, señales de audio, posición,velocidad rotacional o velocidad angular, flujo, etc. Los sistemas digitales realizan todassus operaciones internas utilizando circuitos eléctricos digitales binarios, donde lasvariables que se procesan, toman solamente valor alto y bajo de voltaje. Cualquierinformación que se ingrese a estos sistemas, debe transformarse a digital. De la mismamanera, los resultados presentes en la salida, también serán digitales y en ocasiones,éstos valores, deberán convertirse en una señal analógica para controlar el proceso físicoreal.En la siguiente figura, se muestran los distintos elementos que intervienen en unproceso tecnológico, donde interviene una variable física analógica, y es controlado poruna computadora digital. 1 2 3 4 Transductor de A D la variable física D Sistema digital A (Generacion (Computadora) corriente o C C tensión eléctrica 5 Variable física Actuador controladaEl bloque Nº1 es el transductor que convierte la variable física a procesar, en una señalde corriente o voltaje eléctrico. Tenemos diversos transductores como las termocuplas ytermistores para monitorear temperaturas, fotoceldas y fotodiodos para monitorearintensidades luminosas, transductores de presión neumática e hidráulica (varios tipos),LVDT para posicionamiento, medidores de flujo, etc.El bloque Nº2 convierte la salida del transductor en una señal digital. Por ejemplo si lasalida del transductor varia entre 800 y 1500 mV, estos valores extremos de señal, seránconvertidos a los valores digitales 01010000 y 10010110 respectivamente. Para estecaso particular, el ADC convierte una variación de 10 mV en una variación de un digitobinario.El bloque Nº3 es el sistema digital que tiene como función guardar los datos convertidospara luego procesarlos de acuerdo con el algoritmo de control establecido mediante un___________________________________________________________________ 1Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  2. 2. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------programa de computación (conjunto de instrucciones) en ejecución. El programaefectuará cálculos u otras operaciones sobre las “variables binarias”, que representan alas variables analógicas del proceso físico real. Los resultados generan una salida digitalque eventualmente servirá para controlar la variable física.El bloque Nº4 representa el convertidor digital /analógico. En él, la salida digital seconvierte en analógica para controlar con esta señal, el dispositivo actuador. Porejemplo una señal digital que varia desde 00000000 (Hex 00) a 11111111 (Hex FF), esconvertida en una señal analógica variable entre 0 Volt y 10 Volt.El bloque Nº5 es el actuador (válvula reguladora, motor eléctrico, servo de posición,etc.), encargado de controlar la variable física.Como muchos de los convertidores analógicos/digital tienen un modulo DAC, resultaentonces conveniente analizar primero, los convertidores digital/analógico.CONVERSIÓN DIGITAL / ANALOGICALa conversión digital/analógica, es el proceso de tomar un código digital (binariodirecto o en BCD) y convertirlo en corriente o tensión eléctrica, con un valorproporcional al valor digital. Veamos la representación de este convertidor con unaentrada de cuatro bits: A3 A3 A3 A3 Vsal (Volt) Vref.=15 V 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 A3 Convertidor Salida 0 0 1 0 2 digital / analógica 0 0 1 1 3 A2 analógico Vsal. 0 1 0 0 4 A1 0 1 0 1 5 A0 DAC 0 1 1 0 6 0 1 1 1 7 1 0 0 0 8 1 0 0 1 9 1 0 1 0 10 1 0 1 1 11 1 1 0 0 12 1 1 0 1 13 1 1 1 0 14 1 1 1 1 15Como vemos la salida no es totalmente analógica, sino que tenemos una cantidad finitade valores discretos de tensión cuya cantidad dependerá de la cantidad de entradasbinarias que tenga el convertidor D/A. Este valor será 24= 16 valores de tensión desalida.Como vemos la magnitud de la tensión de salida será función del valor decimal que lecorresponda al valor de entrada, multiplicado por una constante de conversión:Salida analógica = K x entrada digital (valor decimal correspondiente)___________________________________________________________________ 2Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  3. 3. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------K es la constante de conversión, que dependerá del valor de la tensión de referencia quese ingresa al convertidor. Para nuestro caso del ejemplo K = 1 volt para Vref = 15 volt.La tensión de referencia, fija el valor máximo de la tensión de salida del convertidor.Por ejemplo para un valor de K = 1 volt y una palabra de entrada de cuatro bits,correspondiente al 1001, la salida valdrá:Vsal. = K x valor decimal de 1001 = 1volt x 9 = 9 voltProblema:Determinar la constante de conversión de un DAC de corriente cuyo valor de salida esde 12 mA para una entrada binaria de cinco bits igual a 11000.Factor de ponderación (FP)El factor de ponderación de de cada bit que se presenta en la entrada de un DAC, es elvalor que incrementa su salida. Para el caso del ejemplo tenemos:A0→ FP= 1 volt (LSB)A1→ FP= 2 voltA2→ FP= 4 voltA3→ FP= 8 volt (MSB)Resolución del DACSe define como el cambio incremental más pequeño de tensión o corriente que seproduce en la salida como resultado de un cambio en la entrada digital. Para el caso denuestro ejemplo la resolución es de 1 volt. La resolución, que también se la denomina“tamaño del escalón”, es siempre igual al ”factor de ponderación del bit menossignificativo (LSB), que en nuestro caso del ejemplo, corresponde a: A0→ FP= resolución = K= 1 volt.La resolución también la podemos obtener mediante:Resolución = valor de fondo de escala de un DAC / (2N – 1)Para nuestro caso N = 4 , tensión de fondo de escala = 15 volt luego:Resolución = 15 / (24 – 1) = 1 voltProblemaUn DAC tiene una resolución de 0,2 mA y presenta una entrada digital binaria de 6 bits.Determinar la corriente de plena escala y la corriente para una entrada binaria igual a110011.ProblemaLa velocidad de un motor eléctrico debe ser controlada mediante una computadora. Elcircuito actuador, que hace variar la velocidad del motor eléctrico de 0 a 1000 rpm.necesita una corriente de excitación que varié de 0 a 2 mA respectivamente. Determinarla cantidad de bits que utilizara la computadora, en la salida hacia el DAC, para que lavelocidad controlada del motor, este dentro de los 2 rpm.Solución.Como la mínima variación permitida (resolución) es de 2 rpm, la cantidad de escalonesde velocidad serán 1000 / 2 = 500 escalones de rpm.___________________________________________________________________ 3Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  4. 4. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Como el numero de escalones vale (2N – 1), esta cantidad deberá ser mayor o igual a lacantidad total de escalones a representar. Por lo tanto se debe cumplir lo siguiente:(2N – 1) ≥ 500Si hacemos N = 9 resulta (2N – 1) = 512Por lo tanto necesitaremos 9 bits para representar los 500 escalones resultando:000000000≡ (000 Hex) → 0 rpm111110100≡ (1F4 Hex) → 10000 rpmLa resolución del DAC será:Resolución = 2 mA / 500 = 0,004 mA = 4 nALa resolución porcentual vale:Resolución porcentual ≡ (resolución /fondo de escala) x 100 = 0,004 x 100 / 2 = 0,2 % 9 bits Isal computadora 0...2 mA DAC Actuador Motor 0—1000 rpmConvertidores DAC con entradas en código BCBLas entradas analizadas anteriormente estaban en código binario natural. Hay DAC quetienen las entradas en código BCD (decimal codificado en binario). En este código, enrealidad las entradas son decimales que están codificados en binario natural. Porejemplo si necesitamos representar números decimales desde el 00 al 99, necesitaremosCuatro bits para las unidades y cuatro bits para las decenas, o sea un total de ocho bits.Recordemos que en el código BCD se utilizan 4 bits para los decimales del 0 al 9,utilizando las 10 primeras combinaciones del código binario natural.Ejemplo: representar el número decimal 57 en BCD Decimal 5 7 ↓ ↓ BCD 0101 0111___________________________________________________________________ 4Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  5. 5. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos------------------------------------------------------------------------------------------------------- 80 BCD para las 40 decenas 20 (D) Convertidor 100 valores 10 D/A con Vsal. posibles de entradas salida dado que 8 BCD la entrada varía BCD para de 00 a 99 las 4 unidades 2 (U) 1El dibujo muestra un DAC con entrada BCD. Los valores numéricos, indican el factorde ponderación de las entradas. Por ejemplo para una entrada BCD 1001 0011, lecorresponde el decimal: 80x1+10x1 + 2x1+1x1 = decimal 93.ProblemaUn DAC con entrada BCD el factor de ponderación de las unidades U0, le correspondeel valor de 0,1 vol. Determinar:a) Tamaño del escalónb) salida a plena escala y porcentaje de resoluciónc) tensión de salida para la entrada 1001 0011Solución:a) Como el mínimo cambio en la entrada, le corresponde al bit menos significativo delas unidades, entonces el escalón mínimo de tensión en la salida, corresponde al factorde ponderación del LSB de las unidades, o sea 0,1 voltb) Como la entrada varia de 00 a 99, entonces la salida a plena escala vale: 99x 0,1 = 9,9 volt.La resolución porcentual la calculamos como:Resolución porcentual= (tamaño del escalón / salida a plena escala) x 100 = 1 %C) Vsalida para 1001 0011 = 80x0,1+1x0,1 + 2x 0,1 +1x0,1 = 93 x 0,1 = 9,3 voltios.ProblemaUn convertidor DAC tiene 12 bits con entradas BCD, con una salida a plena escala de9,99 volt. Determinar el porcentaje de resolución y el tamaño del escalón.Solución:Con esta cantidad de bits de entrada, representamos los números decimales del 000 al999. Por lo tanto tendremos 999 escalones lo que el porcentaje de resolución tan bien lopodemos calcular como relación de un escalón respecto al total:Resolución porcentual = (escalón / total de escalones) x 100 = 100/999 ≈ 0,1 %Tamaño del escalón = salida a plena escala/cantidad de escalones =9,99 / 999= 0,01 volt___________________________________________________________________ 5Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  6. 6. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Convertidores DAC bipolaresExisten en el mercado, Convertidores DAC que pueden suministrar una tensión desalida positiva y negativa; por ejemplo – 10 V y +10 volt. En estos casos las entradas.En gral esto se hace utilizando la entrada binaria como un numero con signo, donde elmas significativo es el bit de signo (0 para + y 1 para -). En otros DACs las entradasestán representadas con bit de signo, utilizando el complemento a 2 para los negativos.Por ejemplo un DAC bipolar de 6 bits de entrada con una resolución de 0,2 volt y queutiliza el complemento a 2, los valores binarios de entrada varían de 100000 (-32) hasta011111 (+31), produciendo una salida variable entre -6.4 volt y +6,2 Volt. Esto es asídado que tenemos 63 escalones (26 -1) entre los limites negativo y positivo.Circuitos empleados en los convertidores DACTenemos varios métodos y circuitos empleados para realizar la conversión de digital aanalógico. De ellos los que mas se destacan y emplean son dos: el circuito convertidorcon resistencias ponderadas y el convertidor con resistencia en escalera.DAC con resistencias ponderadasEl circuito básico de este convertidor, es sumador con amplificador operacional, dondese suman las entradas binarias multiplicadas por el factor de ponderación que lecorresponde. Veamos el circuito básico: A3 A2 A1 A0 Vsal (volt) 0 0 0 0 0 0 0 0 1 -0,625 (LSB) 0 0 1 0 -1,250 0 0 1 1 -1,875 0 1 0 0 -2,500 0 1 0 1 -3,125 0 1 1 0 -3,750 0 1 1 1 -4,375 1 0 0 0 -5,000 1 0 0 1 -5,625 1 0 1 0 -6,250 1 0 1 1 -6,875 Entradas 1 1 0 0 -7,500 digitales 1 1 0 1 -8,125 0V o 5 V 1 1 1 0 -8,750 1 1 1 1 -9,375 L.esc.Este circuito que lo hemos estudiado en Electrónica I, produce un voltaje de salida dadopor la siguiente expresión:Vsalida = -(VA3 + 1/2.VA2 + 1/4.VA1 + 1/8.VA0)Donde VA0 a VA3 son las tensiones lógicas de las entradas digitales. Como podemosobservar de acuerdo al valor lógico de las entradas, tendremos un determinado valor enla salida. Por ejemplo para una entrada lógica 1000 con valor digital igual a +5v y+0volt para el uno y cero lógico, la tensión de salida vale:___________________________________________________________________ 6Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  7. 7. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Vsalida = - (5.1+1/2. 0 + 1/4. 0 + 1/8. 0) = -5 Volt (la tensión negativa se puedecambiar)El inconveniente del circuito básico es que los niveles lógicos de +0 y +5 volt no sonexactos sino que se pueden modificar dentro de un cierto rango, sin que se pierda suvalor lógico. Entonces esto provocaría variaciones de tensión a la salida del DAC, paraun mismo valor lógico de la entrada. Para evitar esta incertidumbre, se independiza de latensión eléctrica de las entradas lógicas con la siguiente modificación:Como puede observarse, ahora las entradas lógicas actúan sobre conmutadoreselectrónicos, de manera tal que ante una entrada lógica “cero” de algunas de losterminales, lo conecta a masa y con un “uno lógico”, lo conecta a una tensión dereferencia de presición. Este sistema tiene la ventaja también que el valor de plenaescala de la salida se puede modificar, cambiando el valor de la tension de referencia.Por ejemplo:Vref.=+5 volt → Vsal. (Plena escala)= -9,375 volt.Vref.=+7volt → Vsal. (Plena escala)= -13,125 voltVref.=+6volt→ Vsal. (Plena escala)= +11,25 voltLa tensión de referencia puede ser positiva o negativa, siempre y cuando el amplificadoroperacional este alimentado con dos tensiones, una positiva y otra negativa, respecto amasa. Con Vref. positiva, la salida será negativa y con Vref negativa, la salida serápositiva.___________________________________________________________________ 7Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  8. 8. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------DAC con resistencias ponderadas con salida analógica de corrienteLa figura muestra el circuito básico para generar una corriente analógica de salidaproporcional a la entrada lógica. Para una entrada lógica de cuatro bits, necesitamoscuatro resistencias ponderadas de manera tal que de acuerdo con el valor lógica de lasentradas, se establecen trayectorias paralelas de corriente. Cada una esta controlada porconmutadores electrónicos, como puede ser una puerta de transmisión CMOS. El estadode cada conmutador se controla por medio de los niveles lógicas de las entradasbinarias. La corriente de salida se determina mediante la siguiente expresión:I salida = A3.Io +A2.Io/2 + A1. Io/4 + Ao. Io/8El valor de Io vale Io = Vref/ REsto es así, siempre y cuando la impedancia de la carga ZL se mantenga por debajo deR (R>100R).Para que no se produzcan errores, lo ideal es que sea ZL = 0. Una forma de solucionareste inconveniente, es colocar a la salida del DAC un convertidor de corriente a tensión.De esta manera, la salida del DAC, esta viendo un corto virtual, pero la corriente enrealidad, circula por la resistencia de realimentación, generando una tensión de salida enel AO proporcional a la corriente del DAC.___________________________________________________________________ 8Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  9. 9. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Convertidores DAC con resistencia en escalera R/2REl método anterior tiene limitaciones prácticas dado que los valores de las resistenciascorrespondientes a los bits menos y más significativos son grandes y difíciles de logrartécnicamente. Por ejemplo un DAC de alta resolución (muchos bits) de 12 bits conuna resistencia menos significativa de 1K le corresponde un valor de 2 M a lacorrespondiente más significativa. Evidentemente es muy difícil lograr un rango tangrande de valores con exactitud suficiente.Por esta razón es preferible disponer de un circuito que utilice resistencias cuyos valoressean próximos. Uno de estos circuitos, es el que utiliza la “red en escalera”, dondesolamente se usan dos valores de resistencias “R” y “2R”. Veamos el circuito:La configuración de la red de resistencias de la figura, tiene varias propiedadesinteresantes. Una de ellas consiste en que la resistencia que se aprecia desde cada uno delos nudos, mirando hacia cualquier dirección es siempre la misma e igual 2R. Estehecho hace que cualquier corriente proveniente de los conmutadores, (con uno lógico),se divide en los nudos en dos corrientes iguales de valor mitad de la corriente entrante.Cada vez que esta corriente, en progresión hacia el amplificador, atraviese un nuevonudo. Se volverá a dividir, entrando al amplificador con un valor inversamenteproporcional a una potencia de 2, dependiendo del número de nudos. De esta forma seproduce la deseada correspondencia ponderada de las entradas.La tensión de salida vale:Vsalida = - Vref/2N.( AN-1. 2N-1 + AN-2. 2N-2 + AN-3. 2N-3 + …. + A0. 20)Donde “A” toma el valor 1 o 0 según los bits de entradaOtra ventaja del circuito, consiste que la impedancia conectada a la entrada inversora essiempre 3R, cualquiera sea el contenido de las entradas, lo cual simplifica la correccióndel offset por las corrientes de polarización del AO, al cargar con igual valor deimpedancia, el Terminal no inversor.Otra ventaja de este circuito, es el hecho que para su construcción solamente senecesitan 2 o 3 valores de resistencias de presición de distinto valor, que el primer casopresentado donde se necesitan un alto número de valores de resistencias.___________________________________________________________________ 9Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  10. 10. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Diagrama en bloques gral de los convertidores DAC prácticos Voltaje de referencia Registro Conmutadores Red de electrónicos resistencias Entradas digitales V salida - AO +En el primer bloque, denominado “registro”, la información binaria se almacena duranteel tiempo necesario para la conversión, quedando de esta forma el canal decomunicación “libre”. Si la información esta en forma “serie, en el registro (dedesplazamiento) se convierte en paralelo.El segundo bloque, constituyen los denominados “conmutadores electrónicos”, cuyamisión, como hemos visto, es conectar a masa o a la tensión de referencia a lasresistencias de la red. A menudo la implementación de estos conmutadores electrónicosse realiza mediante transistores complementarios tanto bipolar como con transistoresMOS. Veamos dos de estos conmutadores:Para ambos casos con el pulso positivo (1) la salida se conecta a masa. Si quisiéramosConectar Vref con el pulso positivo (1), debemos colocar un inversor en la entrada deambos conmutadores.Como vemos en ambos casos se utilizaron transistorescomplementarios.___________________________________________________________________ 10Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  11. 11. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------También se puede realizar un conmutador electrónico con un solo tipo de transistorcomo muestra la figura, donde se han utilizado dos transistores MOS de canal N con elsustrae abierto de la fuente:En este circuito la tensión de referencia se logra en la salida, haciendo la entrada igual auno (tensión positiva.).Especificaciones de los DAC prácticos comercialesEn el presente, se disponen de una gran variedad de DACs comerciales suministradoscomo circuitos integrados en diversos encapsulados. Para evaluar un convertidor DAC,para una aplicación en particular, debemos definir algunas especificaciones de interésResoluciónComo ya la habíamos definido, representa el mínimo cambio en la salida (tensión ocorriente) cuando se produce un cambio en la entrada digitalResolución = valor de fondo de escala / (2N – 1).El valor de N, es el número de bit de la señal digital a convertir. Esto quiere decir, deacuerdo a la formula, cuanto mayor sea la cantidad de bit, a igual valor de fondo deescala, menor será la resolución. Para independizarnos del valor de fondo de escala ypoder comparar la resolución de distintos DAC, conviene determinar la resoluciónporcentual:Resolución porcentual = (resolución / valor de fondo de escala). 100 =100 / (2N – 1).Como vemos esta última resulta menor a medida que aumentamos el número de bits dela información o “palabra” a convertir.De allí que los fabricantes especifican la resolución porcentual directamente con elnumero de bits que (paralelos) admite la entrada del DAC.___________________________________________________________________ 11Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  12. 12. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------ExactitudTenemos varias formas para especificar la exactitud. Los más comunes son “el error aplena escala” y “el error de linealidad”. Estas dos especificaciones en gral. Sesuministran como un porcentaje a escala completa.Error de plena escala : Es la máxima desviación de la salida del DAC respecto de suvalor estimado o ideal. Como dijimos, se especifica como un porcentaje a escalacompleta.Ejemplo: Si un DAC tiene una exactitud de ± 0,01 % , y la tensión ideal de fondo deescala es de 9,375 volt, determinar el error absolutoError absoluto = ± 0,01 . 9,375 volt = ± 0,9375 mVEsto quiere decir que el DAC puede variar en cualquier instante en ± 0,9375 mV de suvalor esperado.Error de linealidad: Es la desviación máxima en el tamaño del paso ideal. Por ejemplosi el tamaño del paso estimado es de 0,625 volt y el error de linealidad es de 0,01 %(respecto de fondo de escala) y este valor resulta 0,9375 volt, esto quiere decir entoncesque el tamaño del paso valdrá 0,625 V ± 0,9375 mVEs importante tener el concepto que la exactitud y la resolución deben ser compatibles.Por ejemplo no tiene sentido tener un DAC con un tamaño de paso de 0,1 volt con unaexactitud de 1 mv, dado que la salida para cualquier valor de entrada puede variar en0,1volt (error en un tamaño del paso). De la misma manera, no tiene sentido tener untamaño del paso de 1 mv, cuando el error es de 0,1 volt (muchos bits de entrada con unapobre exactitud).Error de desplazamiento (offsett): Es el error que aparece en la salida cuando todaslas entradas binarias valen cero. Esto se debe al error que produce el Amplificadoroperacional que tienen los DAC en su salida para convertir la señal de corriente,provenientes de las resistencias ponderadas o red en escalera, en tensión eléctrica desalida. Algunos DAC tienen potenciómetros de ajuste para su corrección; no obstanteeste valor es función de la temperatura y su variación se expresa en µV/ºC o ppm/ºC.Esta tensión de error de desplazamiento, se sumara o restara al valor de la tensión desalida del DAC.Tiempo de establecimiento: La velocidad de operación de un DAC, se especifica conel “tiempo de establecimiento”. Representa el tiempo requerido para que la salida delDAC cambie de “cero” a su valor de escala completa, cuando los bits cambian de cero(0) a uno (1). En la práctica el tiempo de establecimiento se mide como el tiemponecesario para que la salida del DAC se estabilice en 1/2 del tamaño del paso(resolución) de su valor final. Este valor oscila entre 50 ns y 10 µs.Monotonicidad: Se define a aquellos DAC donde su salida se incrementa a medida queaumenta su entrada binaria; esto significa que la salida no tiene escalones hacia abajo,cuando la entrada binaria crece desde cero hasta su valor final.___________________________________________________________________ 12Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli
  13. 13. UTN REG. SANTA FE – ELECTRONICA II – ING. ELECTRICA8-16 Convertidores de señales digitales a analógicos-------------------------------------------------------------------------------------------------------Descripción de un DAC comercial Vref (+10 V) VDD (+5 V) D7 RFB Datos digitales R de entrada I sal SAL 1 D0 - V salida __ AO CS SAL 2 + de 0 a -10 V __ AD7524 WREl AD7524 es un convertidor DAC presentado como circuito integrado por variosfabricantes con tecnología CMOS. Es un convertidor de 8 bits en que se usa una red deescalera R/2R. La entrada de 8 bits se puede cerrar mediante las entradas de control`CS (selección del chips) y `WR (escribir). Cuando estas entradas de control están ennivel bajo (0), las entradas digitales D0 …. D7 producen una salida de corriente analógicaen la salida SAL 1 (out 1). La SAL 2 normalmente va a tierra. Cuando cualquiera de lasentradas de control pasa a alto (1), los datos digitales de entrada quedan enclavados y lasalida analógica permanece en el nivel analógico correspondiente a esos datos digitales.Cambios subsecuentes no tienen efecto.El tiempo de establecimiento de este convertidor es de aprox. 100 nseg., tiene unaexactitud a fondo de escala de ± 0,2 % FS. Admite una tensión de referencia positiva onegativa de 0 a 25 volt, de modo que se pueden producir una corriente de salida deambas polaridades. Para convertir estas corrientes en tensiones, es necesario colocar unAO como muestra el dibujo, haciendo la salvedad, que la resistencia de realimentación,esta incorporada en el mismo CI del convertidor (conector RFB).Aplicaciones de los DAC- Generación de señales analógicas de distintas características en frecuencia, magnitud yforma de onda, por medio de una computadora y un programa de computación..-Reconstrucción de señales analógicas, previamente digitalizadas y almacenadas enmemoria como el caso del osciloscopio con memoria, sistemas de audio de discoscompactos y grabación digital de audio y video.- En algunos métodos de conversión analógica / digital el DAC forma parte del circuitode conversión (se ve mas adelante).Dacs seriales:Estos dispositivos tienen un registro de desplazamiento para convertir una entrada serieen paralelo y realizar la conversión. De esta manera estos dispositivos se puedenconectar a un puerto serial de una computadora.___________________________________________________________________ 13Apunte de cátedra Autor: Ing. Domingo C. Guarnaschelli

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