ELE 0316 / ELE 0937 Eletrônica Básica

Transcrição

1 ELE 0316 / ELE 0937 Eletrônica Básica Capítulo 11 Conversores Analógico-Digital (CAD) e Digital-Analógico (CDA) 1

2 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 2

3 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 1 - Transdutor: Converte grandeza física qualquer em grandeza elétrica (tensão ou corrente) Exemplos: termistores, fotocélulas, medidores de vazão, tacômetros, acelerômetros, etc Sensor num tanque onde a temperatura varie de 80 a 150º C transdutor que tenha saída de 800 mv a 1500 mv 3

4 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 2 - Conversor Analógico Digital (ADC): transforma o sinal elétrico analógico de entrada em um valor binário Exemplo anterior: entrada de 800 a 1500 mv tenha saída de (80) a (150), proporcional a tensão de entrada (10 mv por bit) 4

5 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 3 - Sistema Digital: serve para processar, filtrar e/ou armazenar o dado digital 5

6 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 4 - Conversor Digital Analógico (DAC): transforma o sinal digital em grandeza elétrica analógica. Saida de a poderia gerar tensão de 0 a 10 V. 6

7 Esquema Geral de Sistema de Processamento Digital de Grandezas Analógicas 5 - Atuador: reforço de corrente ou tensão do sinal que sai do DAC para atuar no dispositivo físico de controle 7

8 Conversão Digital-Analógica Saida Analógica = K x entrada digital 8

9 Conversão Digital-Analógica Exemplo: DAC tem cinco bits e saída em corrente. Para uma entrada digital de é gerada corrente de saída de 10 ma. Qual será a corrente I para entrada digital de ? Solução: VB = B = 20 D K = 10 ma / 20 = 0,5 ma Portanto I = 0,5 x VD [ma] Saída Analógica para B temos I = 0,5 ma x 29 = 14,5 ma 9

10 Saída analógica e resolução 10

11 Conversão Digital-Analógica: Resolução Número de bits necessários para produzir variação de 2 rpm? 1000/2 = 500 degraus Com 8 bits: 256 degraus ( passo de 3,906 rpm) Com 9 bits: 512 degraus (passo de 1,953 rpm) 11

12 Conversão Digital-Analógica: Circuitos Conversores V out =? 12

13 Conversor Digital-Analógica (DAC) 13

14 Conversão Digital-Analógica: Fonte de Referência de Precisão Bits acionam chaves eletrônicas (semicondutor) para conectar Tensão de Referencia de Precisão. 14

15 DAC com Saída em Corrente 15

16 DAC: Rede R-2R 16

17 DAC: Circuito Integrado 17

18 DAC: Resolução Saída de um DAC não é continua, pois gera um conjunto finito de valores; Resolução determina quantos níveis de tensão (ou corrente) serão gerados na saída do DAC; 6 Bits: 63 degraus 8 Bits: 255 degraus 18

19 Exercícios 1 Qual o maior valor de tensão de saída de um DAC de oito bits que gera 1V para uma entrada digital ? 2 Quantos niveis de tensão diferente um DAC de 12 bits pode produzir? 19

20 DAC: Aplicações Controle: Saida Digital do computador pode ser enviada a um DAC para fornecer tensão ou corrente analógica para ajustar a velocidade de um motor ou a temperatura de um forno. Teste Automático: Saida Digital do computador pode ser enviada a um DAC para fornecer tensão ou corrente analógica para teste de circuitos e equipamentos continuamente e as respostas geradas podem ser observadas. Reconstrução de Sinais: Sinal Analógico é digitalizado e armazenado na memória. DAC pode ser utilizado para os dados digitalizados e reconstruídos na forma analógica. Exemplo: Seno. 20

21 DAC: Aplicações Controle de Amplitude Digital 21

22 Conversor Analógico-Digital (ADC) Princípios: 22

23 Conversor Analógico-Digital (ADC) 23

24 Conversão Analógico-Digital Tipos Conversor por contagem (rampa) Conversor por aproximações sucessivas Conversor por dupla inclinação Conversor flash 24

25 ADC: Rampa 25

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27 ADC: Aquisição de Sinais 27

28 ADC: Digitalização 28

29 ADC: Digitalização 29

30 ADC: Aproximação Sucessiva 30

31 ADC: Aproximação Sucessiva - Exemplo 31

32 ADC: Aproximação Sucessiva CI Comercial 32

33 33

34 34

35 35

36 ADC: Flash 36

37 ADC: Flash 37

38 ADC: Flash 38

39 ADC: Sample and Hold 39

40 ADC: Multiplexação 40

41 Osciloscópio Digital 41