1. UNIVERSIDAD TECNICA DE COTOPAXI
UNIDAD ACADEMICA CIENCIAS DE
LA INGENIERIA Y PALICADAS
CARRERA DE ELECTRICA
ASIGNATURA: sistemas digitales
CICLO: Cuarto
FECHA: 28-09/2012
TEMA:
Conversor análogo digital A/D
Nombre:
Fiallos Pillajo Byron Patricio
Latacunga-Ecuador
2012

2. 1. CONVERSOR A/D
2. OBJETIVO GENERAL
Conocer las funciones y utilidades de un conversor a/d mediante la
investigación de suclasificación para tener un concepto amplio y poder
aplicarlos en casos estratégicos.
3. OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar las características de los convertidores realimentados
para conocer sus diferencias con respecto a los integradores y
paralelo.
Incentivar al estudiante a investigar y comprender los diseños
de cada clasificación para ampliar sus conocimientos.
Aplicar los conocimientos adquiridos en la investigación para la
realización de ejercicios.
4. MARCO TEORICO
Escalera.
Consta de un D/A en el que la entrada es un contador. La entrada RST al contador
es la de inicio de cuenta. El amplificador es un circuito comparador. Su
funcionamiento no es el de un amplificador lineal, sino que está fabricado para
comparar V+ con V-como lo hace unamplificador operacional, llevando al
amplificador a saturación positiva o negativa. Tienecon él dos diferencias: en
primer lugar es más rápido y además trabaja en niveles compatibles con TTL. Es
decir su forma de trabajo es
Si V+>V-sat. positiva y Vo=5V
Si V+<V-sat. negativa y Vo=0V
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3. Seguimiento.
En este circuito, la puerta se sustituye por el efecto de un contador ascendente
descendente.
Es especialmente útil cuando la señal a medir no evoluciona muy rápido y
queremos saber deforma continuada el valor de VIN. es decir lee continuamente.
En el circuito anterior, cada vez que se quería hacer una lectura había que empezar
por el principio. Aquí, una vez que se ha alcanzado el valor aproximado a la señal
VIN el contador solo aumenta o disminuye sobre este valor. Hace un seguimiento
del señal. La señal SC, por tanto, es sólo una RST que se conecta a la señal de
alimentación para comenzar. Una vez que está contando no se necesita esta señal
ya que la cuenta es ininterrumpida. La forma de obtener la señal SC será entonces
Cuando se empieza a contar la cuenta se hace en sentido creciente y la salida del
amplificador estará en saturación positiva hasta que la señal de entrada V IN sea
menor que la salida del D/A. En ese momento, la cuenta se hace decreciente para
ajustar el valor. Este desajuste puede ocurrir por dos causas: o bien la V IN está
entre dos valores de salida del D/A que tiene valores discretos (Valor de la entrada
digital x VREF = Salida analógica), o biense debe a modificaciones de Este tipo de
circuito es el que se utilizaría para medir temperatura permanentemente unida a un
panel digital. La salida va variando arriba o abajo según como sea la lectura.
Aproximaciones sucesivas.
En este circuito, se sustituye el contador por un registro de aproximaciones
sucesivas (RAS).
La idea de este circuito es lograr llegar al valor final, sin tener que recorrer todos
los anteriores. Para ello, se pretende conocer en cada ciclo de reloj el valor de un
bit. En primer lugar el valor del bit mas significativo Dn-1, después el Dn-2 y así
sucesivamente. El método consiste en colocar en primer lugar en el registro el
valor LHH...H. Si la VIN es superior a la salida del D/A en ese caso, el
amplificador lo detectará dando saturación positiva y un 1 en salida. Por tanto
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4. para alcanzar el valor deseado tendré que incrementar el bit de mayor peso, es
decir darle el valor H. Si por el contrario, el amplificador hubiese dado a la salida
un 0, el bit estaría en su valor correcto.
Una vez conocido el valor de Dn-1 introducimos como dato digital el siguiente:
Dn-1 LHH...Hy comparamos la salida del D/A con VIN como se hizo en el caso
anterior. De esta manera conseguimos saber también el valor de Dn-2. Repitiendo
este proceso en el tiempo conseguimos obtener el valor buscado.
La principal ventaja que presenta este dispositivo frente a otros es que se necesita
un ciclo de reloj por cada bit. Por ello, para 12 bits sólo son necesarios 12 ciclos
de reloj. La base de este A/D es un R.A.S. que esté diseñado a partir de un registro
de desplazamiento cuyo Funcionamiento sea el siguiente:
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5. CONVERTIDORES DE INTEGRACIÓN
De simple rampa
Se hace la conversión en un sólo paso. Disponemos de un integrador y la tensión
VIN debe ser positiva (unipolar). Cuando SC=1, entonces:
1. Se cierra el interruptor cortocircuitando el condensador C, de manera que se
descarga a través de la RON del interruptor.
2. Se resetea el contador colocándolo a cero.
3. La unidad de control permite que la señal de reloj llegue al contador. Para ello
coloca a 1 la tercera entrada de la puerta AND.
El principal problema que presenta este tipo de convertidores es que la salida
depende de muchos factores, como: Vref, R, C y T. Por ello Vrefy T deben ser muy
estables en el tiempo para que la conversión sea correcta. Los valores de RC no
afectan mucho ya que su contribución puede dar errores de ganancia fácilmente
subsanables. La dependencia con el reloj, a través de T, es más importante ya que
la estabilidad del mismo debe ser siempre la misma "de por vida". Por ello, esta
estructura es muy simple y barata si prescindimos de las características extremas
que necesitamos para el reloj, esto hace que no se utilice esta estructura. Veamos
ahora otra estructura que evita este problema: doble rampa.
Doble rampa
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6. El sistema funciona en dos partes en el tiempo proporcionando dos rampas
distintas.
1. La entrada es la señal analógica VA que se desea digitalizar. Dura un
Tiempo fijo tF.
2. Tiene como entrada –VREFy el tiempo es variable. Se supone VA>0.
Durante el primer período de tiempo la salida será:
ya que el condensador está descargado al comenzar la conversión mediante el
interruptor que tiene en paralelo.
Voltaje-Frecuencia
En este tipo de convertidor se realiza una conversión de la señal analógica de
entrada a frecuencia, midiéndose después el valor de la misma (antes la
convertíamos en tiempo). Este circuito, por tanto, tendrá dos partes bien distintas:
la primera convierte la señal a frecuencia y la segunda mide esa frecuencia.
La primera parte del circuito será:
Y en ese momento cortocircuita, momentáneamente, el condensador, comenzando
así otro período está formado por un integrador y un comparador. El control
detecta cuando VIde integración. El valor de VIsera
La segunda parte de este convertidor será un frecuencímetro. Básicamente
consiste en contar el número de pulsos que llegan a partir de un patrón de tiempo.
Por tanto el convertidor completo será:
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7. La salida del contador será la salida del convertidor.
5. ANÁLISIS
En los conversores análogo digital (A/D) tenemos tres clases estos
conforman los realimentados, integradores y paralelo de los cuales se
derivan sus clasificaciones,en el grupo de realimentados los siguientes:
Escalera.- Modifica la salida de un D/A hasta que detecta la señal del
voltaje entrada.
Seguimiento.- tiene bajas frecuencias de conversión
Aproximaciones sucesivas.-Utiliza una lógica de control basada en un
Registro de Aproximaciones Sucesivas.
Y para el grupo de integradores:
Simple rampa.-Se hace la conversión en un sólo paso en este caso
disponemos de un integrador y la tensión de entrada debe ser positiva.
Doble rampa.-El sistema funciona en dos partes 1ºla conversión A/D dura
un tiempo y 2º Tiene como entrada –VREF y el tiempo es variable.
Voltaje frecuencia.- este realiza una conversión de la señal analógica de
entrada a frecuenciamidiéndose después el valor de la misma por ende
tiene dos partes bien distintas: la primera convierte la señal a frecuencia y
la segunda mide esa frecuencia.
6. CONCLUSIONES
Un circuito escalera esta diseñado para comparar voltajes
positivos con voltajes negativos.
La función de un circuito de Aproximaciones sucesivas. es
lograr llegar al valor final, sin tener que recorrer todos los
anteriores.
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8. En un circuito de rampa simple la salida depende del Voltaje de
referencia y T estos deben ser muy estables en el tiempo para
que la conversión sea correcta.
El conversor A/D se caracteriza por tener una entrada
analógica, una salidadigital y varias señales de control y
alimentación
7. RECOMENDACIONES
El conversor escalerano se puede utilizar como amplificador
lineal.
Un conversor de seguimientoaplicamos cuando la señal a medir
no evoluciona muy rápido y queremos saber deforma continua
el valor del voltaje de entrada.
Para el conversor voltaje frecuencia debemos acatar que tendrá
dos partes bien distintas la primera convierte la señal a
frecuencia y la segunda mide esa frecuencia.
Es necesario poner mucho énfasis en las aplicaciones de
circuitos con aproximaciones sucesivas, doble rampa y voltaje
frecuencia.
8. BIBLIOGRAFIA
 S. Sedra and K. C. Smith: “Microelectronic Circuits”. Saunders
Collegue Publishing, Third Edition. 1991 disponible en:
http://www.ifent.org/Lecciones/digitales/secuenciales/ConvertA_D.htm
 HUIRCÁN, Juan Ignacio,Conversores Análogo-Digital y Digital-
Análogo Conceptos Básicos,11/24/2007 5:53:52pm disponible en:
http://146.83.206.1/~jhuircan/PDF_CTOSII/ad03.pdf
 M. Parada, J. I. Escudero y P. Simón: “Apuntes de
Instrumentación, Técnicas de Medida y Mantenimiento”. Facultad
de Informática y Estadística, Sevilla.1998.Disponible en:
http://paginas.fisica.uson.mx/horacio.munguia/aula_virtual/Cursos/Instrum
entacion%20II/Documentos/AD%20y%20DA.pdf
 R. F. Coughlin and F. F. Driscoll: “Operational Amplifier and Linear
Integrated Circuits”.Fihth Edition, Prentice-Hall.1998.
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