1 unesp UNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA Campus de Guaratinguetá Colégio Técnico Industrial de Guaratinguetá Professor Carlos Augusto Patrício Amorim LISTA DE EXERCÍCIOS: CONVERSORES D/A E A/D Sistemas Digitais II 3º bimestre de 2012 1) Desenhe o esquema de um conversor D/A com amplificador operacional com entrada digital para 8 bits. Escreva a expressão geral da saída VS para esse circuito. Utilize o sistema R, 2R, 4R, 8R, etc. 2) No circuito do exercício anterior, adotando R = 1 [kω], RO = 1,5 [kω], nível 1 = 5 [V], nível 0 = 0 [V] e Vcc = ± 15 [V], calcule a tensão de saída para as seguintes entradas digitais: (a) 1F16 (b) 5616 (c) AB16 (d) FF16 (e) FC16 3) Um conversor D/A de cinco bits tem saída em corrente. Para uma entrada digital 101002, uma corrente de 10 [ma] é produzida. Qual será a corrente produzida para uma entrada digital de 111012? 4) Qual a maior saída de tensão de um conversor D/A de oito bits que produz 1,0 [V] para uma entrada digital de 001100102? 5) Um conversor D/A de cinco bits produz VOUT = 0,2 [V] para uma entrada digital de 000012. Determine o valor de VOUT para uma entrada de 111112.
2 6) Um conversor D/A de 10 bits tem um tamanho de degrau de 10 [mv]. Determine sua tensão de saída de fundo de escala (tensão máxima de saída) e a resolução percentual (degrau / fundo de escala)*100%. 7) A figura abaixo mostra um computador controlando a velocidade de um motor. A corrente analógica de 0 a 2 [ma] do conversor D/A é amplificada para produzir velocidades no motor de 0 a 1000 [RPM].Quantos bits deveriam ser usados, no mínimo, se o computador tivesse que ser capaz de produzir uma velocidade no motor com variações máximas de 2 [RPM] por incremento de bit? 8) Para o circuito abaixo, calcular os valores de saída para os seguintes valores de entradas digitais: (a) 01102 (b) 10012 (c) 00112 (d) 01012 (e) 10112 9) Elabore um conversor D/A, utilizando AOP, com as seguintes características: Nível 1 = +5 [V], Nível 0 = 0 [V], Alimentação de ± 20 [V] e RO = 2 [kω]. A saída deverá ser lida na faixa de 0 até 20 [V], para entradas digitais de 0 até Fh.
3 10) Dimensione um conversor D/A com amplificador operacional e rede R-2R para, a partir da entrada binária no código BCD8421, fornecer à saída o nível analógico correspondente. Adote como nível de entrada o valor de +5 [V] e que este conversor deve reproduzir uma saída na faixa de 0 [V] a -9 [V]. Observando a representação do conversor A/D abaixo, responda as questões 11 até 14: 11) Explique a função do Conversor D/A dentro do conversor A/D. 12) Explique a função do Comparador. 13) Explique em que condições ocorre a transição da saída do comparador de 1 para 0. 14) Explique qual é o propósito dos registradores.
4 15) Projete um contador síncrono, com reset automático, que respeite a seqüência abaixo e insira esse sinal no conversor D/A abaixo. Calcule os valores de saída para cada sinal digital gerado pelo contador: 16) Para o mesmo conversor D/A acima, projete um contador assíncrono up/down de 4 bits, com uma variável X de controle. Implemente esse circuito conectando as saídas do contador às entradas do conversor D/A. 17) Determine, a partir do circuito abaixo, o valor de saída do conversor para cada uma dos códigos de entrada. Considere nível lógico 1 como sendo Vcc. (a) 8h. (b) Ch. (c) Fh.
5 18) Dimensione um conversor D/A com amplificador operacional e rede R-2R para, a partir da entrada binária no código BCD8421, fornecer à saída o nível analógico correspondente. Adote como nível lógico alto de entrada o valor de +5 [V] e que este conversor possui VFS = 12 [V]. Desenhe o circuito. 19) Projete um contador assíncrono de 4 bits que conte de 2 a 8, operando com uma frequência de 1 [khz]. A partir desse contador determine: (a) O projeto (implementação) de um conversor D/A de 4 bits, rede R-2R e AOP, com VFS = 15 [V] e R = 820 [Ω]. (b) A forma de onda real de saída desse conversor no plano cartesiano abaixo. Indique as escalas utilizadas no gráfico. 20) Projete e implemente o circuito para gerar a forma de onda vista na figura a seguir, desde o contador até o conversor D/A. Indique também a frequência de clock necessária para gerar a forma de onda. Dados: Escala da forma de onda: 0,5 [V] / 0,8 [ms]; Vcc = 6 [V]; Utilizar conversor D/A R-2R com AOP e RO = 2,7 [kω].
6 21) Considere a figura abaixo como sendo a pinagem de um conversor A/D fictício e, a partir dela, responda: (a) Qual a influência da entrada clock na conversão análoga-digital do CI? (b) Sabendo que um aumento de 0,063 [V] na entrada produz um incremento no código binário de saída desse conversor, determine a faixa total de variação analógica de entrada que esse circuito integrado converte. (c) Em determinado momento obteve-se o código 32h nas saídas digitais do conversor. Determine o valor analógico correspondente de entrada.
7 22) Esboce a forma de onda real na saída para o circuito abaixo, sendo o nível 1 da saída do contador igual à 5 [V] e a frequência de clock 200 [khz]. 23) Observando outra representação de um conversor A/D, responda: (a) O que representa a saída EOC? (b) O que representa a saída VAX?