Lab2. Germano Maioli Penello IF-UFRJ aula 15.

Transcrição

1 Lab2 aula 15 Germano Maioli Penello IF-UFRJ

2 Teste 30 min

3 Interface Dois tipos Digital Analógico Saída de um computador para controlar um equipamento. Analógico Digital Saída de um sensor (valor analógico) para ser armazenado em um computador. Em um computador, diversos equipamentos precisam fazer uma interface de entrada ou saída: Mouse, teclado, leitor de cd/dvd, caixa de som, monitor, impressora, scanner, câmera de vídeo, tela de toque,... 2

4 Conversor digital-analógico (DAC) DAC fornece na saída um sinal diretamente proporcional ao valor binário representado na entrada. Ex.: Um DAC fornece na saída uma tensão máxima de 10V. Ele possui na entrada um sinal binário igual a ( ) 2 = (123) 10. Qual o valor de tensão na saída do DAC? (a) 5,00V (b) 9,61V (c) 4,80V (d) 4,82V (e) 9,69V 3

5 Conversor digital-analógico (DAC) DAC fornece na saída um sinal diretamente proporcional ao valor binário representado na entrada. Ex.: Um DAC fornece na saída uma tensão máxima de 10V. Ele possui na entrada um sinal binário igual a ( ) 2 = (123) 10. Qual o valor de tensão na saída do DAC? (a) 5,00V (b) 9,61V (c) 4,80V (d) 4,82V (e) 9,69V ( ) 2 = (255) 10 10V Tensão na saída igual a 4.82V ( ) 2 = (123) 10 x 4

6 Conversor digital-analógico (DAC) Com os circuitos que já vimos no curso, como podemos construir um DAC? ttps://en.wikipedia.org/wiki/digital-to-analog_converter 5

7 Conversor digital-analógico (DAC) Com os circuitos que já vimos no curso, como podemos construir um DAC? R F A 0 R 0 V ou 5 V A 1 A 2 2R 4R ttps://en.wikipedia.org/wiki/digital-to-analog_converter A 3 8R 6

8 Conversor digital-analógico (DAC) R F Revejam como calcular o ganho deste circuito! A 0 R As entradas A i só podem assumir valores 0V ou 5V. 0 V ou 5 V A 1 A 2 2R 4R Se apenas A 0 = 5V V s = -(5).(R F/ R) Se apenas A 2 = 5V V s = -(5/4).(R F/ R) A 3 8R Se A0 = A2 = 5V V s = -(5 + 5/4)R F /R 7

9 Conversor digital-analógico (DAC) R F Revejam como calcular o ganho deste circuito! A 0 R As entradas A i só podem assumir valores 0V ou 5V. 0 V ou 5 V A 1 A 2 2R 4R Se apenas A 0 = 5V V s = -(5).(R F/ R) Se apenas A 2 = 5V V s = -(5/4).(R F/ R) A 3 8R Se A0 = A2 = 5V V s = -(5 + 5/4)R F /R Neste exemplo, qual entrada representa o bit mais significativo? (a) A 0 (b) A 1 (c) A 2 (d) A 3 8

10 Conversor digital-analógico (DAC) R F Revejam como calcular o ganho deste circuito! A 0 R As entradas A i só podem assumir valores 0V ou 5V. 0 V ou 5 V A 1 A 2 A 3 2R 4R 8R Se fizermos R=R F, a maior tensão de saída pode ser determinada: Vs = -(5 + 5/2 + 5/4 + 5/8) = V 9

11 Conversor digital-analógico (DAC) R F Revejam como calcular o ganho deste circuito! A 0 R As entradas A i só podem assumir valores 0V ou 5V. 0 V ou 5 V A 1 A 2 A 3 2R 4R 8R Se fizermos R=R F, a maior tensão de saída pode ser determinada: Vs = -(5 + 5/2 + 5/4 + 5/8) = V O menor passo de tensão na saída é dado pelo bit menos significativo: DVs = 5/8 V = 0.625V 10

12 Conversor digital-analógico (DAC) R F Revejam como calcular o ganho deste circuito! A 0 R As entradas A i só podem assumir valores 0V ou 5V. 0 V ou 5 V A 1 A 2 A 3 2R 4R 8R Se fizermos R=R F, a maior tensão de saída pode ser determinada: Vs = -(5 + 5/2 + 5/4 + 5/8) = V O menor passo de tensão na saída é dado pelo bit menos significativo: DVs = 5/8 V = 0.625V Resolução do DAC 11

13 Conversor analógico-digital (ADC) Como fazer um ADC? 12

14 Conversor analógico-digital (ADC) ADC em rampa: - Contador binário crescente - Conversor DAC - Comparador (op amp) - Se V < V analogico : continua a contagem - Se V > V analogico : para a contagem e habilita a saída binária

15 Conversor analógico-digital (ADC) ADC em rampa: - Contador binário crescente - Conversor DAC - Comparador (op amp) - Se V < V analogico : continua a contagem - Se V > V analogico : para a contagem e habilita a saída binária Tempo para converter o sinal analógico em digital é dependente do clock! Existem outros tipos de ADC que evitam este problema: direct-conversion ADC, Parallel comparator ADC

16 ADC-DAC em um microprocessador ADC do Arduino contém 10 bits. Se a tensão de referência do Arduino é de 5V, qual o passo de tensão que o Arduino pode medir? (a) 4,882 mv (b) 4,887 mv (c)7,220 mv (d) 4,888 mv (e) 4,883 mv

17 ADC-DAC em um microprocessador? ADC do Arduino contém 10 bits. Se a tensão de referência do Arduino é de 5V, qual o passo de tensão que o Arduino pode medir? (a) 4,882 mv (b) 4,887 mv (c)7,220 mv (d) 4,888 mv (e) 4,883 mv

18 ADC-DAC em um microprocessador Tensão de referência é diferente de máxima tensão mensurável! máxima tensão mensurável = tensão de referência 1LSB (?!) Vmax = 5*1023/1024 = 4,9951V 1 LSB = Vmax/1023 = 4,883mV = Vref/

19 ADC-DAC em um microprocessador Tensão de referência é diferente de máxima tensão mensurável! máxima tensão mensurável = tensão de referência 1LSB Vmax = 5*1023/1024 = 4,9951V 1 LSB = Vmax/1023 = 4,883mV = Vref/1024 Precisão do Arduino +2LSB ~ 9mV (para uma fonte perfeita de 5V)

20 Atividade O objetivo desta atividade é projetar, construir e testar um conversor digital-analógico. Seu circuito terá 3 entradas. A tensão em relação a terra destas entradas será de 5V ou 0V. Mudando o valor das entradas podemos reproduzir a tabela abaixo, onde 0 representa 0V e 1 representa 5V. Escolha um V max conveniente para a saída. V N A0 A1 A V max 0 7 N 17