Informe Previo 4 3s5g4n

“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

CURSO: LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES II

TEMA: INFORME PREVIO DE LA EXPERIENCIA N° 4 CIRCUITOS DE CONVERSIÓN ADC Y DAC

ALUMNO: PEÑALOZA MENDOZA, GERSON ALBERTO (13190089)

PROFESOR: ING. CASIMIRO PARIASCA, OSCAR

HORARIO: GRUPO 6: MIÉRCOLES 02:00 P.M. – 05:00 P.M.

2017

CIRCUITOS DE CONVERSION ADC Y DAC INFORME PREVIO 1. Explicar los conceptos de señal analógica y digital. Señal Analógica: Una señal analógica es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético y que es representable por una función matemática continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de información) en función del tiempo. Algunas magnitudes físicas comúnmente portadoras de una señal de este tipo son eléctricas como la intensidad, la tensión y la potencia, pero también pueden ser hidráulicas como la presión, térmicas como la temperatura, mecánicas, etc. La magnitud también puede ser cualquier objeto medible como los beneficios o pérdidas de un negocio.

Señal Digital: La señal digital es un tipo de señal generada por algún tipo de fenómeno electromagnético en que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en término de algunas magnitudes que representan valores discretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz sólo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lámpara: encendida o apagada. Esto no significa que la señal físicamente sea discreta ya que los campos electromagnéticos suelen ser continuos, sino que en general existe una forma de discretizarla unívocamente.

Señal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada

2. Explicar los conceptos de muestreo, cuantificación y codificación. Muestreo: El muestreo digital es una de las partes del proceso de digitalización de las señales. Consiste en tomar muestras de una señal analógica a una frecuencia o tasa de muestreo constante, para cuantificarlas posteriormente. El muestreo está basado en el teorema de muestreo, que es la base de la representación discreta de una señal continua en banda limitada. Es útil en la digitalización de señales (y por consiguiente en las telecomunicaciones) y en la codificación del sonido en formato digital. Independientemente del uso final, el error total de las muestras será igual al error total del sistema de adquisición y conversión más los errores añadidos por el ordenador o cualquier sistema digital. Para dispositivos incrementales, tales como motores paso a paso y conmutadores, el error medio de los datos muestreados no es tan importante como para los dispositivos que requieren señales de control continuas. Cuantificación: El proceso de cuantificación es uno de los pasos que se siguen para lograr la digitalización de una señal analógica Básicamente, la cuantificación lo que hace es convertir una sucesión de muestras de amplitud continua en una sucesión de valores discretos preestablecidos según el código utilizado. Durante el proceso de cuantificación se mide el nivel de tensión de cada una de las muestras, obtenidas en el proceso de muestreo, y se les atribuye un valor finito (discreto) de amplitud, seleccionado por aproximación dentro de un margen de niveles previamente fijado. Los valores preestablecidos para ajustar la cuantificación se eligen en función de la propia resolución que utilice el código empleado durante la codificación. Si el nivel obtenido no coincide exactamente con ninguno, se toma como valor el inferior más próximo. En este momento, la señal analógica (que puede tomar cualquier valor) se convierte en una señal digital, ya que los valores que están preestablecidos, son finitos. No obstante, todavía no se traduce al sistema binario. La señal ha quedado representada por un valor finito que durante la codificación (siguiente proceso de la conversión analógico digital) será cuando se transforme en una sucesión de ceros y unos. Así pues, la señal digital que resulta tras la cuantificación es diferente a la señal eléctrica analógica que la originó, algo que se conoce como Error de cuantificación. El error de cuantificación se interpeta como un ruido añadido a

la señal tras el proceso de decodificación digital. Si este ruido de cuantificación se mantiene por debajo del ruido analógico de la señal a cuantificar (que siempre existe), la cuantificación no tendrá ninguna consecuencia sobre la señal de interés. Codificación: En ese contexto la codificación digital consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos de señal digital (sucesión de ceros y unos). Esta traducción es el último de los procesos que tiene lugar durante la conversión analógica-digital. El resultado es un sistema binario que está basado en el álgebra de Boole.

Procesos de la conversión A/D. 3. Explique cuántos niveles de cuantificación se podrían manejar con un CI de 8 bits de datos. Con 8 bits se podrá obtener una cantidad de niveles equivalente a 28, es decir, 256 niveles de cuantificación. 4. Definir resolución, precisión, tiempo de respuesta, voltaje de balance. Resolución: La resolución viene determinada por la longitud de la palabra digital (número de bits), es decir por las agrupación de ceros y unos con que se va componiendo (codificando) la señal. Precisión: los fabricantes de DAC tienen varias maneras de especificar la precisión o exactitud. Las dos más comunes se las llama Error de Escala Completa y Error de Linealidad, que normalmente se expresan como un porcentaje de la salida de escala completa del convertidor (%FS).

El error de escala completa es la máxima desviación de la salida del DAC de su valor estimado (teórico). E1 error de linealidad es la desviación máxima en el tamaño de etapa del teórico. Algunos de los DAC más costosos tienen errores de escala completa y de linealidad en el intervalo 0.01% - 0.1%. Tiempo de respuesta: La velocidad de operación de un DAC se especifica como tiempo de respuesta, que es el tiempo que se requiere para que la salida pase de cero a escala completa cuando la entrada binaria cambia de todos los ceros a todos los unos. Los valores comunes del tiempo de respuesta variarán de 50ns a 10ms. En general, los DAC con salida de corriente tendrán tiempos de respuesta más breves que aquellos con una salida de voltaje. Por ejemplo, el DAC 1280 puede operar como salida de corriente o bien de voltaje. Su tiempo de respuesta a su salida es 300ns cuando se utiliza salida de corriente 2.5ms cuando se emplea salida de voltaje. El DAC 1280 es un convertidor D/A construido con un amplificador sumador. Voltaje de balance: En teoría, la salida de un DAC será cero voltios cuando la entrada binaria es todos los ceros. En la práctica, habrá un voltaje de salida pequeño producido por el error de desbalance del amplificador del DAC. Este desplazamiento es comúnmente 0.05% FS. Casi todos los DAC con voltaje tendrán una capacidad de ajuste de balance externo que permite eliminar el error de desbalance. 5. Describa el propósito de la conversión A/D y D/A. La conversión analógica-digital (CAD) consiste en la transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son más sensibles las señales analógicas. Un conversor digital-analógico o DAC (digital to analogue converter) es un dispositivo para convertir datos digitales en señales de corriente o de tensión analógica. Se utilizan profusamente en los reproductores de discos compactos, en los reproductores de sonido y de cintas de vídeo digitales, y en los equipos de procesamiento de señales digitales de sonido y vídeo. La mayoría de los DAC utilizan alguna forma de red reostática. Los datos digitales se aplican a los reóstatos en grupos de bits. Las resistencias varían en

proporciones definidas y el flujo de corriente de cada uno está directamente relacionado con el valor binario del bit recibido. 6. Presentar el datasheet del ADC y DAC que se utilizaran en la práctica.

7. Defina cada pin del ADC y DAC que se utilizaran en la práctica.

El pin 1, denominado CS (Chip Select - Seleccionar Chip) es el habilita al chip a ser utilizado. Si este pin esta a nivel alto (5V, o un "1" logico) el chip se encuentra deshabilitado, sus salidas se comportan como si estuvieran desconectadas del bus de datos (en nuestro caso, de la PC). Si ponemos este pin a masa (0 Volt o "0" lógico) el chip queda seleccionado. El segundo pin, RD, es el que permite la lectura de los datos convertidos. WR activado durante al menos 100 us es el que le pide al chip que comience con la conversión. Esto le lleva aproximadamente unos 200 us, durante los cuales INTR pasa a nivel alto. El chip informa que se completo poniendo en bajo nuevamente el pin 5 (INTR). Los pines 6 y 7 son los que "leen" el valor analógico a convertir. Estas entradas analógicas Vin(+) y Vin(-), están protegidas contra sobrecargas, pero para un correcto funcionamiento, las señales aplicadas deben estar comprendidas entre 0V y la tensión de alimentación. El dato en forma binaria se hará presente en las salidas, pines 11 al 18 (D7 a D0). El pin 11 es el que contiene el MSB (Most Significative Bit - Bit mas significativo). Estas salidas tienen un latch que mantienen su valor hasta que se peticione una nueva conversión. Si se deja el pin 9 (Vref / 2) en circuito abierto, la tensión de referencia que se obtiene internamente es la mitad de la tensión de alimentación, en nuestro caso serian 2.5v (5V / 2).

8. Describa los métodos de conversión A/D.