Convertidores AD-DA

Universidad
Rey Juan Carlos
Electrónica Digital
Tema 9. Conversión A/D-D/A
Norberto Malpica
Susana Borromeo López
Joaquín Vaquero López
Conversión A/D-D/A
Electrónica
1
Contenido
1. Introducción
2. Conversión A/D
3. Conversión D/A
Conversión A/D-D/A
Electrónica
2
1. Introducción
• Las variables analógicas requieren una transformación a digital para ser
tratadas
 Cada valor de la señal tiene que estar representada por un código
diferente
 Conversión Analógico-Digital (A/D)
• Las medidas obtenidas en un sistema digital existen en forma de un
código
 Para utilizar esta información como señal eléctrica necesitamos
asociar a cada código una tensión o corriente específicas
 Conversión Digital-Analógico (D/A)
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Introducción
Conversión A/D
Conversión D/A
Sonido
Los circuitos digitales operan con
señales consistentes en ceros y unos
Sonido
Convertidor
Convertidor
Circuito
digital
analógico
0110010 digital 0110010
analógico
digital
V
Ampli
V
t
t
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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2. Conversión A/D
Cada cierto tiempo (T) mido cuanto vale la tensión
Resolución:
Incremento mínimo
de la medida
V
Digital
r
Z
Analógico
X
T
Periodo de muestreo
Digital: Discontinua en tiempo
Conversión A/D-D/A
t
Digital: Discontinua en amplitud
Electrónica
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Conversión A/D
1 bit de resolución
La señal valdrá 0 ó 1
1
0
Un bit
Conversión A/D-D/A
t
T
Electrónica
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Conversión A/D
2 bits de resolución La señal valdrá 0, 1, 2, 3
11
10
01
00
T
t1=0 t2=1 t3=2 t4=3
ti=2
t
Se añade este bit
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Conversión A/D
3 bits de resolución La señal valdrá {0, …, 7}
111
110
101
100
011
010
001
000
T
Se añade
este bit
Conversión A/D-D/A
t1=0 t2=1 t3=2 t4=3
ti=2
t
Los valores irán multiplicados por una escala
para que se correspondan con el valor real
Electrónica
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Conversión A/D
Codificación de la salida
• Representación biunívoca mediante varios dígitos de los diferentes
estados o niveles finitos de un convertidor
• Generalmente se emplean códigos binarios
• Códigos binarios unipolares:
 Binario directo, decimal codificado en binario (BCD), Gray
• Códigos binarios bipolares
 Binario con signo, complemento a 1, complemento a 2…
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Conversión A/D
Tipos de convertidores A/D
paralelo o flash
Conversión
directa
rastreador
aproximaciones
sucesivas
Procedimiento de
conversión
integradores o
de rampas
tensión – tiempo(V/T)
tensión – frecuencia (V/f)
Conversión
indirecta
Sobre muestreo
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Conversión A/D
Ejemplo: Convertidor paralelo
S
Vin
Vref
2n-1
R/2
n
C N-1
R
Código
n bit
C N-2
R
C N-3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
R
C2
R
1/2VLSB
R/2
Conversión A/D-D/A
C1
N = 2n
Electrónica
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3. Conversión D/A
Un código de entrada es transformado en una tensión o corriente determinada
 Correspondencia entre 2n códigos de entrada y 2n tensiones discretas
de salida, a partir de una referencia de tensión
SEÑAL DISCRETA
SALIDA
1,0
0,8571
CD/A
IDEAL, n
CÓDIGO DIGITAL
ENTRADA
CONVERTIDOR
DIGITALANALÓGICO

0,7142
SALIDA
0,5714
REAL, n = 3
0,4286
0,2857
V ref
0,1428
1 LSB
0
000 001 010 011 100 101 110 111
Conversión A/D-D/A
Electrónica
CÓDIGO DIGITAL
ENTRADA
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Conversión D/A
Tipos de convertidores
• La conversión D/A consiste en obtener una tensión o corriente
mediante la división o multiplicación de una tensión, corriente o
carga eléctrica de referencia por una cantidad dependiente del
código de entrada
• La suma ponderada de corrientes o tensiones se realiza en la
práctica mediante fuentes de referencia de tensión y/o corriente
y una red de interruptores, resistencia y/o condensadores
•
•
•
•
•
•
Existe una gran cantidad de circuitos convertidores
De elementos ponderados en binario
De código de termómetro
De redes de escalera (ladder)
Convertidores de tensiones o corrientes segmentadas
Convertidores Sigma-Delta
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Conversión D/A
Ejemplo: Convertidor de resistencias ponderadas
MSB
Red de Resistencias
ponderadas en binario
bn-1
Io/2
2R
S n-1
bn-2
Convertidor
I/V
Io/4
4R
S n-2
R
 Io 
LSB
b0
Io/2 n
2n R
Io
Vo
S0
Vref n 1 i
  2  bi
n
2 R i 0
Vref n 1 i
Vo 
  2  bi
n
2
i 0
Vref
+
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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Conversión D/A
Convertidor Sigma-Delta
Entrada
digital
FILTRO DIGITAL DE
INTERPOLACIÓN
16bit, 8kHz
16bit, 1MHz
MODULADOR
DIGITAL
SD
1bit, 1MHz
C D/A
de
1bit
FILTRO
ANALÓGICO
DE SALIDA
Salida
analógica
Salida discreta,
+Vref ó Vref
Audio Profesional:
• Alta resolución
• Muy buena linealidad
• Bajo coste
Conversión A/D-D/A
Electrónica
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