conversor a/d · conversor a/d adrmd:modo de formato para el resultado del adc 0: formato del adc...

Conversor A/D

Conversor Analógico a Digital

UNEXPO – Pto. Ordaz. MICROPROCESADORESProf. Antonio PatetiProf. Antonio Pateti

Conversor A/D

SensorNivel

ControladorAnalógico

Analógico

ValorDeseado

UNEXPO – Pto. Ordaz. MICROPROCESADORES

Proceso

ProcesoControladorV.D.

Prof. Antonio PatetiProf. Antonio Pateti

Controlador Digital

Conversor A/D

ProcesoControladorV.D.


MicroprocesadorA/D D/A


Conversor A/D

Conversor Analógico a Digital:

Convierte el voltaje analógico enun numero digital


ConvertidorA/D

1,53 Volt ‘1110’B

‘E’H

‘14’D


Conversor A/D


El voltaje de entrada esta limitado porun rango definido por el Voltaje dereferencia

VREF+


ConvertidorA/DV D

VREF-


Conversor A/D


El número de salida esta definido porlos bits del conversor (Resolución)

D0

VREF+


ConvertidorA/D

VD0D1D2

D3

VREF-

Posee 16 estados(24), la salida vadesde 0000 a 1111


Conversor A/D

Resolución en el conversor A/D : ConvertidorA/D

ViD0

+5V

0V

D1D2D3

Para un conversor de n bits se tiene: Se tiene 2n estados

Un A/D de 8 bits posee 256 estados



Para mayor Resolución menor errorde cuantización



Conversor A/D

Grafica de transferencia del Conversor A/D:

ConvertidorA/D

ViD0

+5V

0V

D1D2

D3

D

1111

1110

1101

1100

1011

1010

1001


Vi54,664,3343,663,333

1000

2,66

0111

2,33

0110

2

0101

1,66

0100

1,33

0011

10,66

0010

0,33

0001

00000


Conversor A/D

Error de Cuantización :

ConvertidorA/D

ViD0

+5V

0V

D1D2

D3

D 0010

El máximo errorde cuantizaciónes de ½ LSB


Vi0,660,33

0001

00000

0,332

0,332

El máximo errorde cuantizaciónes de ½ LSB


Conversor A/D

Ecuación de transferencia para el conversor A/D :

REFREF

REFinn VV

VVD

)12(

Para un conversor de 10 bits, VREF+=5Volt, VREF-=0Volt,se tiene:



inVD 6,204


Conversor A/D

Ecuación de transferencia para el conversor A/D :

REFREF

REFinn VV

VVD

)12(




inVD 819


A/DD

Conversor A/D

Esquema simplificado de un conversor A/D

MUX. A.

Sampled & Hold2,33V

0111A/D


t=0 I.C.

2,33V

tACQ Tiempo Conversión

F.C.

0111


Conversor Analógico a Digital del PIC16F1787

Conversor A/D


Conversor Analógico a Digital del PIC16F1787


Conversor A/D

Conversor Analógico a Digital del PIC16F1787:

Posee canal de entrada diferencial V+ y V-

Posee hasta 15 canales

El ADC es de 10 ó 12 bits de Aproximaciones Sucesivas


El ADC es de 10 ó 12 bits de Aproximaciones Sucesivas

El ADC puede configurarse el VREF interno o externo


El ADC puede dar resultado en complemento a 2 omagnitud y signo

Conversor A/D

Pines utilizados por el A/D

AN0 RA0AN1 RA1AN2 RA2AN3 RA3AN4 RA5AN5 RE0AN6 RE1AN7 RE2AN8 RB2AN9 RB3AN10 RB1AN11 RB4AN12 RB0AN13 RB5AN21 RD1


AN0 RA0AN1 RA1AN2 RA2AN3 RA3AN4 RA5AN5 RE0AN6 RE1AN7 RE2AN8 RB2AN9 RB3AN10 RB1AN11 RB4AN12 RB0AN13 RB5AN21 RD1

Registros utilizados por el ADC

• ACON0, ADCON1,ADCON2

• ADRESH, ADRESL

Conversor A/D

• ANSELA, ANSELB,ANSELD, ANSELE


• ANSELA, ANSELB,ANSELD, ANSELE

Conversor A/DDiagrama en bloque del ADC del PIC16F1787


S/H

Conversor A/DModelo de la entrada en el ADC del PIC16F87x

VIN CPIN5 pF

VT=0,6V

VT=0,6V

VDD

RIC ≤ 1K RSSSS

I fuga± 100nA CHOLD=120 pF

RSANx

Switch demuestreo

AlADC


Donde: CPIN: Capacitor de Entrada

VT: Voltaje umbral del diodo

I Fuga: Corriente de fuga por las conexiones

RIC: Resistencia de interconexión

SS: Switch del S/H

CHOLD: Capacitor del S/H


Conversor A/DTiempo de Adquisición y de Conversión

Tiempo de Adquisición:(TACQ)

Rs

VAIN

5 pF

CPIN

VT = 0.6V

VT = 0.6V

CHOLD = 120 pF

RIC < 1K RSSSSANx

VDD

I fuga 100 nA

SwitcheMuestreo

TACQ = TAMP + TC + TCOFF


Donde: TAMP: Tiempo Ajuste (2 Seg)TC: Tiempo de carga o descarga del CHOLDTCOFF: Coeficiente de Temperatura



Tiempo de Adquisición (TACQ)


TAMP = 2 Seg

TC =-(CHOLD)(RIC+RSS+RS)ln(1/2047)

Rs

VAIN

5 pF

CPIN

VT = 0.6V

VT = 0.6V

CHOLD = 120 pF

RIC < 1K RSSSSANx

VDD

I fuga 100 nA

SwitcheMuestreo



TCOFF=(Temp-25ºC)(0,05S/ºC) Si Temp>25ºC



Calculo de TACQ


TAMP = 2 Seg


TCOFF=(Temp-25ºC)(0,05S/ºC) Si Temp>25ºC


Datos:CHOLD = 120 pFRSS = 7 KΩ, para VDD = 5VRIC = 1 KΩ



Calculo de TACQ Datos: CHOLD = 120 pFRSS = 7 KΩ, para VDD = 5VRIC = 1 KΩ

Para RS=10K y Temp=30ºC

TC=-(120 pF)(1 K+7 K+10 K)ln(1/2047)

TC = 16,47 S

Para RS=50 y Temp=30ºC

TC=-(120 pF)(1 K+7 K+50 )ln(1/2047)

TC = 7,36 S


TC = 16,47 S

TCOFF=(30ºC-25ºC)(0,05S/ºC)

TCOFF = 0,25 S

TACQ= 2 S + 16,47 S + 0,25 S

TACQ= 18,72 S

TC = 7,36 S

TCOFF=(30ºC-25ºC)(0,05S/ºC)

TCOFF = 0,25 S

TACQ= 2 S + 7,36 S + 0,25 S

TACQ= 9,61 S


Conversor A/D

ADRMD:Modo de Formato para el resultado del ADC0: Formato del ADC de 12 bits1: Formato del ADC de 10 bits

ADCON0


GO/DONE:Bit de estatus del conversor ADC0: Fin de conversión o no hay conversión en progreso1: Conversión en progreso. Va a ‘0’ cuando finaliza Conversión

ADON:Modo de Formato para el resultado del ADC0: ADC Deshabilitado1: ADC Habilitado

Conversor A/D

CHS<4:0>: Selección de la entrada positiva del ADC00000: AN000001: AN100010: AN200011: AN300100: AN400101: AN500110: AN600111: AN701000: AN801001: AN901010: AN1001011: AN1101100: AN1201101: AN13

01110: Reservado (No hay canal conectado)

10101: AN21

11101: Indicador de Temperatura11110: Salida DAC11111: Voltaje de Referencia (FRV).

ADCON0


CHS<4:0>: Selección de la entrada positiva del ADC00000: AN000001: AN100010: AN200011: AN300100: AN400101: AN500110: AN600111: AN701000: AN801001: AN901010: AN1001011: AN1101100: AN1201101: AN13

01110: Reservado (No hay canal conectado)

10101: AN21

11101: Indicador de Temperatura11110: Salida DAC11111: Voltaje de Referencia (FRV).

Conversor A/DADCON1

ADFM: Formato para el resultado del ADC0: Formato del ADC con Magnitud y Signo1: Formato del ADC en complemento a 2

CDCS<2:0>: Selección del Periodo para el reloj del conversor AD000: Fosc/2001: Fosc/8010: Fosc/32011: FRC100: Fosc/4101: Fosc/16110: Fosc/64111: FRC



Conversor A/DADCON1

ADNREF: Configuración de VREF-0: VREF- es Vss1: VREF- es conectado al pin VREF-


ADPREF<1:0>: Configuración de VREF+00: VREF+ es conectado a VDD01: VREF+ es conectado al pin VREF+10: Reservado11: VREF+ es conectado internamente a FVR

Conversor A/DADCON2

TRIGSEL<3:0>: Selección para la Auto conversión del ADC0000: Deshabilitado0001: Se da Inicio de Conversión por CCP10010: Se da Inicio de Conversión por CCP20011: Reservado. Deshabilitado0100: Se da Inicio de Conversión por PSMC10101: Se da Inicio de Conversión por PSMC10110: Se da Inicio de Conversión por PSMC10111: Se da Inicio de Conversión por PSMC21000: Se da Inicio de Conversión por PSMC21001: Se da Inicio de Conversión por PSMC21010: Se da Inicio de Conversión por PSMC31011: Se da Inicio de Conversión por PSMC31100: Se da Inicio de Conversión por PSMC31101: Reservado. Deshabilitado1110: Reservado. Deshabilitado1111: Reservado. Deshabilitado


TRIGSEL<3:0>: Selección para la Auto conversión del ADC0000: Deshabilitado0001: Se da Inicio de Conversión por CCP10010: Se da Inicio de Conversión por CCP20011: Reservado. Deshabilitado0100: Se da Inicio de Conversión por PSMC10101: Se da Inicio de Conversión por PSMC10110: Se da Inicio de Conversión por PSMC10111: Se da Inicio de Conversión por PSMC21000: Se da Inicio de Conversión por PSMC21001: Se da Inicio de Conversión por PSMC21010: Se da Inicio de Conversión por PSMC31011: Se da Inicio de Conversión por PSMC31100: Se da Inicio de Conversión por PSMC31101: Reservado. Deshabilitado1110: Reservado. Deshabilitado1111: Reservado. Deshabilitado

Conversor A/DADCON2

CHSN<3:0>: Selección de la entrada negativa del ADC0000: AN00001: AN10010: AN20011: AN30100: AN40101: AN50110: AN60111: AN71000: AN81001: AN91010: AN101011: AN111100: AN121101: AN131110: AN211111: VREF-. Seleccionado por ADNREF


CHSN<3:0>: Selección de la entrada negativa del ADC0000: AN00001: AN10010: AN20011: AN30100: AN40101: AN50110: AN60111: AN71000: AN81001: AN91010: AN101011: AN111100: AN121101: AN131110: AN211111: VREF-. Seleccionado por ADNREF

ADNREF: Configuración de VREF-0: VREF- es Vss1: VREF- es conectado al pin VREF-

Conversor A/DFormato del Resultado del ADC


ADRMD: Modo de Formato para el resultado del ADC0: Formato del ADC de 12 bits1: Formato del ADC de 10 bits


Conversor A/DEjemplo del Formato del Resultado del ADC


ADRMD: Modo de Formato para el resultado del ADC0: Formato del ADC de 12 bits1: Formato del ADC de 10 bits



t=0 I.C.GO=1


F.C.ADIF=1GO=0



t=0 I.C.GO=1


F.C.ADIF=1GO=0

BSF ADCON0,GO

Q4

A/D CLK TACQ

TCNV

TAD

1Tcy


A/D CLK

9 8 7 ... ... 2 1 0A/D DATA

ADIF

ADRES OLD_DATA NEW_DATA

GO DONE

SAMPLE SAMPLING STOPPED

TACQ

Inicio Conversión

Fin de Conversión

Desconecta CHOLDConecta CHOLD


Conversor A/DCalculo del TAD del conversor A/D



Conversor A/DInicio de conversión para el A/D (GO=‘1’):

Hay dos formas de colocar GO=‘1’: Por Software: (BSF ADCON0,GO)

De forma automática configurando losbits TRIGSEL<3:0> para que de iniciode conversión de forma automática.

En nuestro caso por CCP1 y CCP2


De forma automática configurando losbits TRIGSEL<3:0> para que de iniciode conversión de forma automática.

En nuestro caso por CCP1 y CCP2


Conversor A/DInicio de conversión para el A/D (GO=‘1’):

CCPRxH CCPRxL

TMR1H TMR1L

CCPxIF

CCPx

CCPxCON<3:0>4

ComparadorLógica deSalida

S

R

Q

Disparo deEvento

Espaciales

TRISC<x>

0008↑


TMR1H TMR1LCCPxCON<3:0>TRISC<x>

1011 00 0000 0100 0200 0300 0400 0500 0600 0700 0800 0000 01

CCPRxCCPxIFGO=1

TIC=(CCPRx +1)*(4*Tosc)*PreD_T1


AN0 RC2

VDD

TMR2=PR2

TMR2=AN0

TMR2=PR2

PIC 16F877

Conversor A/D

Ejemplo con el Conversor A/D:

AN0 RC2

VDD

TMR2=PR2

TMR2=AN0

TMR2=PR2

PIC 16F877


El TPWM=4096 seg Se debe dar un Inicio de Conversión

cada 1 mSeg.


Conversor A/D

Ejemplo con el Conversor A/D:

R Q

CCPR1L

CCPR1H

Comparador

CCP1X:CCP1YCCP1R1LADRESH

CCP1X:CCP1YADRESL<7,6>


CCP1R

S

Q

TRISC<x>

Comparador

TMR2

Comparad

PR2PWMPeriodo = [PR2+1]4Tosc[PreDiv TMR2]

4096 Seg = [255+1]1 Seg 16


Conversor A/DDiagrama de Flujo

Inicio

Init_Port RC2 Salida

Init_Timer1 T1CON 0x01Pre-Div 1Se utiliza con el modulo CCP2,Para disparos de eventos especiales

Init_CCP2 CCP2CON 0x0BCCPR2 .1023

Modo comparación, eventos especialesGO1 cuando TMR1=CCPR2

Salida del PWM (CCP1)


1

Init_CCP2 CCP2CON 0x0BCCPR2 .1023

Modo comparación, eventos especialesGO1 cuando TMR1=CCPR2

Init_ADC ADCON1 0x0EADCON0 0x41

TAD Fosc/8RA0 AN0Selecciona AN0Justificado Izq.


ADIF=1

Conversor A/DDiagrama de Flujo

Init_Timer2

1

T2CON 0x06PR2 0xFF

Init_CCP1 CCP1CON0x0CCCP1 como PWMPeriodo = 4096SegCU= ADRESH:ADRESL<7,6>

Pre-Div 16Para el PWM

NO

CCP1R1LADRESH

SI

ADIF=1


NO

CCP1X:CCP1YADRESL<7,6>


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