CONVERSOR D/A É utilizado quando precisamos converter um

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CONVERSOR D/A
É utilizado quando precisamos converter um sinal digital em analógico.
CONVERSOR D/A COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL
CONVERSOR D/A BCD PARA 2 OU MAIS ALGARISMOS
O código BCD representa números de 0 a 9, a figura a seguir mostra como obter
um conversor com mais de um algarismo:
Desvantagens desse circuito com rede de resistores proporcionais:
• Necessidade de valores muito altos dos resistores para o ramo LSB.
• Tolerância dos resistores
CONVERSOR D/A COM REDE Tipo R-2R
Faz a conversão digital-analógica com a vantagem de utilizar apenas dois valores de
resistores:
Considerando A1A2A3A4 = 1000, teremos:
Calculando o resistor equivalente antes a entrada A1 teremos:
Analogamente, podemos calcular a tensão de saída para outras entradas:
A1A2A3A4
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
Vs
Novamente o teorema da superposição
de circuitos elétricos pode ser usado
aqui, assim teremos:
CONVERSOR D/A – REDE R-2R - COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL
Este conversor também pode ser acoplado no amplificador operacional. Com isso melhora
o acoplamento entre este sistema e o restante do circuito. Outra vantagem desse sistema é
ganho do sistema.
CONVERSOR D/A BCD R-2R PARA 2 OU MAIS ALGARISMOS
O código BCD representa números decimais de 0 a 9, a figura a seguir mostra como
obter um conversor com mais de um algarismo:
Por exemplo, calcule a tensão de saída Vs , sabendo que V = 5V, R = RO :
A1 A2 A3 A4 A1’ A2’ A3’ A4’
0
1
0
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1
0
0
1
1
0
0
1
0
1
0
0
0
1
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
1
1
0
Vs
CONVERSOR A/D
Um conversor analógico-digital fornece um código binário correspondente à tensão
analógica de entrada.
Conversor A/D tipo rampa
A figura a seguir mostra o diagrama de blocos desse tipo de conversor:
Funcionamento:
1 – É gerado um sinal de clear para resetar o contador.
2– Ve é a tensão analógica de entrada. Se Ve > Vr (no início Vr=0) o clock é habilitado para
o contador (saída do comparador é positivo).
3 – A saída do contador passa por um conversor D/A para gerar a tensão de referência (Vr).
4 – Enquanto Vr < Ve o contador é incrementado.
5 – Se Vr > Ve, o clock é desabilitado (saída do comparador é zero) ao mesmo tempo que é
fornecido um sinal de clock para os FF-tipo D (sensíveis à borda de descida do controle
clock) que armazenam a saída do contador, que é o valor binário proporcional à entrada
analógica.
Forma de onda do
conversor contadorrampa
Comparador de tensão
Nesta configuração simplesmente o amplificador satura para para Vcc ou para 0 V.
A desvantagem deste conversor está no tempo de resposta. Como o contador sempre
começa em zero e realiza a contagem por meio de uma seqüência binária normal, podem ser
necessárias (no pior caso) 2n contagens antes da conversão estar completa, onde n
representa o número de bits do conversor
Conversor A/D por aproximação sucessiva
Conversores A/D por aproximação sucessiva são os mais comuns entre os conversores A/D,
permitem uma conversão rápida, proporcionando uma gama de 100.000 ou mais conversões
por segundo.
Na técnica de aproximação sucessiva, é utilizada um algoritmo para converter a entrada
analógica em digital. Este algoritmo consiste em ajustar o MSB para 1 e todos os outros bits
para 0. O comparador compara a saída do conversor D/A (Vd) com o sinal da entrada
analógica (Ve). Se Vd > Ve, o 1 é removido do MSB e enviado para o próximo bit mais
significativo. Se Ve > Vd, o MSB permanece como 1 e o próximo bit mais significativo
também recebe 1. Assim o 1 é deslocado e testado em cada bit do decodificador D/A até o
final do processo, para obter o valor binário equivalente.
A figura a seguir mostra um conversor A/D por aproximação sucessiva:
Este conversor opera da seguinte maneira:
1 – O sistema é zerado e o bit mais significativo do registrador é colocado em 1.
2 – O conversor D/A converte os dígitos binários gerando a tensão Vr para o comparador.
3 – No comparador: se Ve > Vr este dígito é deixado em 1
se Vr < Ve este dígito é zerado.
4 – O bit mais significativo seguinte é colocando em 1.
5 – O processo continua voltando ao passo 2 até o último bit ser verificado.
A vantagem deste sistema está na velocidade de conversão sendo necessário para um
sistema de N bits o tempo de N períodos de clock.
Conversor A/D Comparador Paralelo
Tem como vantagem a velocidade de conversão extremamente rápida, mas é
expressivamente caro por necessitar de 2N-1 comparadores para converter N bits. Sua
configuração é mostrada a seguir:
Funcionamento:
1 – O sinal analógico é aplicado simultaneamente nos comparadores, os quais possuem
em sua entrada negativa uma tensão de referência igualmente espaçada. Para 2 bits,
teremos 3 comparadores (1/4 Vref, 2/4 Vref e 3/4 Vref).
2 – Se o sinal da entrada analógica excede a tensão de referência para qualquer
comparador, este fornecerá em sua saída um nível lógico alto. No caso anterior de 2 bits,
poderemos ter:
Saída do Comparador
Tensão de entrada
analógica
Vs (1/4 Vref)
Vs (2/4 Vref)
Vs (3/4 Vref)
0 a Vref/4
0
0
0
de Vref/4 a 2/4Vref
1
0
0
de 2/4 Vref a 3/4 Vref
1
1
0
de 3/4 Vref a Vref
1
1
1
3 – A saída do comparador é ligada a um codificador para transformar essa saída nos
dígitos binários correspondentes.
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