Conversor Analógico digital. Explicação resumida

1. CONVERSORES ANALÓGICOS DIGITAIS
Conversor AnalógicoDigital- Demantova 1
Conversor AD é um dispositivo que converte um valor analógico
(nível DC) para um valor digital proporcional.
Vin (V) I2 I1 I0
0 0 0 0
1 0 0 1
2 0 1 0
3 0 1 1
4 1 0 0
5 1 0 1
6 1 1 0
7 1 1 1

2. Amostragem de Sinais Analógicos
Conversor AnalógicoDigital- Demantova 2
A conversão de um sinal analógico para digital requer que
seja definida uma taxa de amostragem, ou seja, o número de vezes
no qual o sinal analógico será memorizado por unidade de tempo.
Essas amostragens deverão igualmente espaçadas no
tempo e, por conseqüência, um número finito de valores. Os valores
dessas amostras serão quantizados em códigos binários.
Teorema da Amostragem
Este teorema diz que em um sinal de banda limitada, que
não tem componentes de freqüência superiores a fmHz, pode ser
completamente reconstruído a partir do conjunto de valores
codificados obtidos à taxa de fs≥ 2fm amostras por segundo. A taxa
mínima de amostragem 2fm é chamada de taxa de Nyquist. E o seu
intervalo 1/2fm é designado como intervalo de Nyquist.

3. Tempo de Conversão
Conversor AnalógicoDigital- Demantova 3
Representa o tempo desde que o sinal é aplicado na entrada
até o momento em que o conversor fornece o resultado codificado na
saída.
Circuitos Sample e Holding
Devido a existência do tempo de conversão se faz
necessária a memorização do sinal de entrada durante o
processamento. O circuito Sample e Holding executa tanto a função
de amostrar o sinal como retê-lo durante o período necessário a
correta conversão do sinal.

4. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 4
Um exemplo funcional de um circuito Sample e Holding:
Definições:
- Vi, tensão a ser amostrada.
- fs, freqüência de amostragem.
- C, executa a retenção do nível de tensão.
- Vo, sinal disponibilizado para ser quantizado.

5. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 5

6. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 6
QUANTIZAÇÃO DO SINAL
- Considere como FS de um DAC de 4 bits um valor de
+10V.
- A resolução do conversor será de 10V/15, ou seja 2/3V.
- O resultado da conversão será múltiplo de 2/3V, para vi
igual a 6,5V o valor codificado ficaria entre 18/3V e
20/3V.
-O sinal seria codificado como 1001(2), gerando um erro
chamado: Erro de Quantização.
-Para diminuir este erro devemos usar mais bits para
codificação.
-O erro de quantização máximo é definido como de
±1/2bit.

7. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 7
DAC – Rampa Discreta
Comparador: - se Vx>Vo então Vc=”1”
- se Vx≤Vo então Vc=”0”
Desvantagem: - baixa velocidade de conversão.

8. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 8
Exercício:
1. Para um DAC rampa discreta de 8 bits, com DAC R-2R,
Vref de 15V e clock de 1MHz, pergunta-se: a) Qual o
tempo de conversão para um Vx de 7,5V? Qual a saída
obtida para este Vx? Qual o maior Vx que gera uma
conversão válida? Qual a maior taxa de amostragem que
pode ser obtida por este ADC?

9. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 9
DAC – Dupla Rampa:
Funcionamento:
1) Integração do sinal de entrada (Vx).
2) De-integração do sinal de referência (-Vref).

10. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 10
Integração:
- S1= Vx, S2 aberta, e contadores resetados.
- Enquanto Vo<0, Vc é “1” e clock é liberado por P1.
- Quando o contador recebe n-ésimo pulso contador zera e FF1
faz S1 ir para -Vref.
De-integração:
- Com capacitor carregado com –Vci sua tensão passa a crescer
linearmente em direção ao zero e .
- Quando Vo atingir zero o comparador fornece “0” bloqueando o
clock. Os contadores fornecem o resultado da conversão.
Vantagem: - TDi independe de R e C.
Tempo de conversão: Di
i
C T
T
T 


11. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 11
Exercício:
Para um ADC dupla rampa de 8 bits, com R=10Kohm,
C=1µF, Vref de 15V e clock de 1MHz, pergunta-se: a) Qual o
tempo de conversão para um Vx de 7,5V? Qual a saída obtida
para este Vx? Qual o maior Vx que gera uma conversão
válida? Qual a maior taxa de amostragem que pode ser obtida
por este ADC?

12. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 12
ADC – Aproximações Sucessivas

13. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 13
DAC – Aproximações Sucessivas
Vantagem: - Tempo de conversão fixa em poucos clocks.

14. Conversor AnalógicoDigital- Demantova 14
DAC – Flash