aula conversor ad e da
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Prof. Rubão
CONVERSORES AD E DA
Disciplina de Microcontroladores
•ganho de malha aberta infinito
•impedância de saída nula
•impedância de entrada infinita
•tensão de saída e0=0, quando a tensão na entrada inversora e não-inversora (e1 e e2) for igual a zero.
•faixa de passagem em freqüência infinita
AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
• Amplificador Inversor
AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
• caso haja expansão das entradas = SOMADOR INVERSOR
AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
• Amplificador Operacional como Comparador
AMPLIFICADORES OPERACIONAIS
• Infinitos níveis em um sinal analógico
• Restrição da banda, em forma de amostras
AMOSTRAGEM DO SINAL
AMOSTRAGEM DO SINAL
• Circuitos Simples
CONVERSORES DIGITAL-ANALÓGICO
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
• Forma de onda de saída
CONVERSORES D/A
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
Desvantagem no valor dos resistores a partir do aumento do n° de bits
• Contorna o problema anterior
• Binary Ladder
CONVERSORES D/A R2R
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
• Funcionamento
CONVERSORES D/A R2R
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
Circuito equivalente R2-R para A3=1 A2=A1=A0=0
Aplicando o Teorema de Thevenin ao ponto A = VREF/2
e0= - RF/3R . VREF/2 | A3=1; A2, A1, A0=0
• Funcionamento
CONVERSORES D/A R2R
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
Supondo A2=1 e A3=A1=A0=0
O equivalente Thevenin para o ponto A será uma fonte de tensão de valor VREF/4 em série com uma resistência R
e0 = - RF/3R . VREF/4 | A2=1, A3=A1=A0=0
CONVERSORES D/A R2R
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
Procedendo de maneira semelhante para os demais bits, conclui-se que:
e0= - RF/3R . VREF/8 | A1=1, A3=A2=A0=0e0= -RF/3R . VREF/16 | A0=1, A3=A2=A1=0
Aplicando o princípio da superposição:
e0 = -RF/3R ( A3/2 + A2/4 + A1/8 + A0/16) . VREF
CONVERSORES D/A MONOLÍTICOS
VREFAAA
AR
RFe
+++−=8
0
4
1
2
230
DAC 0808
DAC0808
CONVERSORES ANALÓGICO-DIGITAIS
• Conversor A/D tipo RAMPA
1. Pulso em STRT’ faz SAR = 1000 0000 Se Vout > Vin; SAR = 0000 0000 Se Vout < Vin; SAR = 1000 0000
CONVERSORES ANALÓGICO-DIGITAIS • Conversor A/D por APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
William Kleitz, Digital Electronics – A Practical
Approach, 5th Ed, fig 15-13
1. Pulso em STRT’ faz SAR = 1000 0000 Se Vout > Vin; SAR = 0000 0000 Se Vout < Vin; SAR = 1000 0000
2. No próximo clock, D6 é testado do mesmo modo. 3. Após 8 clocks todos os bits foram testados e a conversão está finalizada
CONVERSORES ANALÓGICO-DIGITAIS • Conversor A/D por APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
Thomas L. Floyd, Digital Fundamentals, 5th Ed, fig 11-23
+5,3V +5,3V
+5,3V +5,3V
CONVERSORES ANALÓGICO-DIGITAIS • Conversor A/D paralelo FLASH
Thomas L. Floyd, Digital Fundamentals, 5th Ed, fig 11-12
Flash analog-to-digital converters, also known as parallel ADCs, are the fastest way to convert an analog signal to a digital signal. Flash ADCs are ideal for applications requiring very large bandwidth, but they consume more power than other ADC architectures and are generally limited to 8-bit resolution. [http://www.maxim-ic.com/app-notes/index.mvp/id/810] Para um conversor de n bits: 2n-1 comparadores! Ex: MAX109 (2,2 Gsps)
PARAMETROS DE CONVERSORES A/D e D/A
• Resolução
É a menor variação analógica que pode ser distinguida por um conversor A/D ou produzida por um conversor D/A
Obs. grande parte dos fabricantes dos conversores D/A especificam a resolução percentual pelo número de bits de entrada.
Resolução % = (Tamanho do degrau/Valor de fim de escala)*100%
Ex. Conversor A/D de 8 bits e Vref = 5V
Resolução ~ 20 mV
PARAMETROS DE CONVERSORES A/D e D/A
• Linearidade
É definida como o desvio máximo em relação à linha reta traçada entre os pontos extremos da função de transferência.
Este parâmetro normalmente é expresso como função do valor do LSB e normalmente está no máximo em ±½ LSB para conversores comerciais.
PARAMETROS DE CONVERSORES A/D e D/A
• Monotonicidade
A saída deve ser saída regular e continuamente crescente para uma entrada regular e continuamente crescente. Isto implica que em um "degrau" correspondente a um nível de entrada mais elevado não pode estar abaixo de outro correspondente a um nível de entrada menor.
• Tempo de estabilização
A velocidade de operação de um D/A é expressa por seu tempo de estabilização, ou seja, o tempo gasto pela saída do conversor para ir de zero ao seu valor final de escala, enquanto todos os valores de entrada mudam de 0 para 1.
PARAMETROS DE CONVERSORES A/D e D/A
• Tensão de compensação
Na teoria se todos os bits de entrada de um conversor D/A forem iguais a 0, tem-se tensão de saída em 0V. Na prática, mesmo com 0 para os bits de entrada, tem-se uma tensão bem pequena na saída do conversor. O erro de compensação tanto pode ser positivo quanto negativo.
• Tempo de Conversão
Tempo efetivo entre uma amostra na entrada iniciar a conversão e seu resultado na saída estar disponível devidamente convertido.
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADC 0804
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADC 0804
ADC0804
Tocci e Widmer, Sistemas Digitais – Princípios e Aplicações, 8.a Ed, fig 10-21
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADC 0808
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADC 0832
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADC 0832
CONVERSORES A/D MONOLÍTICOS
• ADµC 812 (Core 8051)