SEL 405 Introdução aos Sistemas Digitais. Prof. Homero Schiabel

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1 SEL 405 Introdução aos Sistemas Digitais Prof. Homero Schiabel

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3 Conversor D/A 1. Introdução Grandeza física Grandeza física Variação contínua (ANALÓGICO) t Variação discreta (DIGITAL) t Os conversores A/D e D/A fazem a interface entre o mundo analógico e o digital. Ex.: Comunicação: sinal voz pulsos sinal voz reconstruído Proc. Sinais: sinal vídeo níveis binários (digitaliz.) memória processamento reconstrução

4 Conversor D/A 2. Teoria da Quantização Quantização transferência de um sinal contínuo analógico num conjunto de estados discretos Codificação associação de um código digital a cada um desses estados Estados de Saída Q Conversor ideal Resolução: n o estados de saída e = 2 n Quantum: tamanho da qti// analógica correspondente a um est. saída discreto Q = V / 2 n Q = menor diferença analógica sensível ao conversor Entrada (ex.: V)

5 Conversor D/A 3. Conversor DigitalAnalógico (D/A) Circuito básico (Conversor por rede proporcional): R I/2 A 1 A 2 A 3 2R 4R I/4 I/8 R V S V S = R A i (I / 2 i ) Generalizando: V S = R N I 2 n1 R I/2 n onde N = a a a n 2 n A n

6 Conversor D/A 3. Conversor DigitalAnalógico (D/A) Melhoramento: A 1 A 2 A 3 A n R 2R 4R 2 n1 R R 0 V S Desvantagens: Para muitos bits há necessidade de valores muitos altos de R para o LSB; correntes muito reduzidas nos bits menos significativos (ruído); necessidade de grande precisão dos valores de componentes riscos de não monotonicidade; velocidade de conversão limitada pela velocidade de comutação da chave (e, eventualmente, qualidade do amp. op.)

7 Conversor D/A 3. Conversor DigitalAnalógico (D/A) Conversor por rede R2R: R R R 2R 2R 2R 2R 2R 2R V S A n... A 3 A 2 A 1 V S A1 = V CC / 3 V S A2 = V CC / 6 V S A3 = V CC / 12 V S A4 = V CC / Vantagens: Elimina o problema da ampla variação de valores do CDA proporcional Mais facilidade para precisão dos componentes (só 2 valores R e 2R)

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9 Conversores A/D 1. Conversor Contador (ou de rampa simples) Ck Ck CL Contador Década D Ck D Ck Q Q A B S V ref Conversor D/A D Ck Q C D Q D Ck V in Ck

10 Conversores A/D 1. Conversor Contador (ou de rampa simples) V REF V REF comparada com V in : se V REF < V in S = 1 (contador continua a contagem) se V REF > V in S = 0 (contador pára e valor digital é mostrado) V in = 5 V t

11 Conversores A/D 2. Conversor Integrador (ou de rampa dupla) ENTRADA ANALÓGICA V A Chave analógica V Ref R C V INT Lógica de Controle Clock Contador SAÍDA DIGITAL

12 Conversores A/D ENTRADA ANALÓGICA V A Chave analógica V Ref R C V INT V INT V INTB Clock Lógica de Controle Contador SAÍDA DIGITAL V INTA V A = V Ref (t 2 / t 1 ) t 1 t 2A t 2B t V Ref = cte. t 1 = cte. V A = f (t 2 )

13 Conversores A/D 3. Conversor de Aproximação Sucessiva Comparador Início de conversão Ck V A ENTRADA ANALÓGICA REGISTRADOR DE APROXIMAÇÃO SUCESSIVA... SAÍDA DIGITAL V Ref CONVERSOR D/A

14 Conversores A/D 4. Conversor Paralelo (ou tipo flash ) V A ENTRADA ANALÓGICA 3V ref / 4 V ref / 2 V ref / 4 C 3 C 2 C 1 DECODIFI CADOR Saída 2 1 Saída 2 0 TENSÃO DE ENTRADA (V A ) SAÍDA DO COM PARA DOR C 1 C 2 0 a V/4 0 0 V/4 a V/2 1 0 V/2 a 3V/ V/4 a V 1 1 C

15 Conversores A/D 4. Conversor Paralelo (ou tipo flash ) V TENSÃO DE REFERÊNCIA V A ENTRADA ANALÓGICA 7V/8 3V/4 5V/8 V/2 3V/8 V/4 V/8 C 7 C 6 C 5 C 4 C 3 C 2 C 1 DECODIFICADOR S 2 S 1 S 0 SAÍDA DIGITAL

16 Conversores A/D 5. Comparações TÉCNICA DE CONVERSÃO VANTAGENS DESVANTAGENS APLICAÇÕES PRINCIPAIS CONTADOR (RAMPA SIMPLES) Simplicidade Baixo custo Lento Precisão depende do CDA Medidores digitais em geral INTEGRADOR (RAMPA DUPLA) Precisão depende de V REF Capaz de operar com 12 bits (3 dígitos BCD) boa rejeição ao ruído Tempo de conversão ainda grande (~ 10 ms ou mais) Multímetros digitais e outros medidores comerciais APROXIMAÇÃO SUCESSIVA Tempo de conversão pequeno: ~10 a 20 s Precisão depende muito do CDA interno e seus componentes Aquisição de sinais para processamento PARALELO (FLASH) Extrema rapidez (conversão praticamente em tempo real) Alto custo Digitalização de sinais de alta freqüência (vídeo, áudio...)