ELT039 Lista Exercicios

ELT703/ELT039
Exercícios - Conversão de Dados
1)
Defina, através de exemplos, o que são sinais analógicos e sinais digitais.
2)
Ilustre, através de um diagrama em blocos, um sistema de controle e supervisão de processo em tempo
real utilizando uma máquina digital. Explique a necessidade dos conversores de dados.
3)
Por que é necessário um tratamento e condicionamento do sinal oriundo do sensor antes de ser
efetivamente aplicado ao conversor A/D?
4)
Ilustre, para um conversor D/A de 4 bits, as topologias básicas de Rede Ponderada e malha R-2R. Qual
a vantagem de se utilizar a malha R-2R?
5)
Quais erros podem afetar os conversores de dados? Quais são passíveis de ser minimizados
(“trimming”)?
6)
Tomando por base um conversor D/A e um conversor A/D de 3 bits ilustre como seriam avaliados os
parâmetros INL e DNL. Existem valores limites para estes parâmetros? Explique.
7)
Defina: Resolução(R) e Fundo de Escala (FS).
8)
É possível fazer um conversor D/A a partir de um sinal PWM? Explique.
9)
Ilustre como seria a interface básica, em termos de linhas de sinais, entre um conversor D/A e uma
máquina digital. Repita para um conversor A/D.
10)
Tomando por base a figura a seguir, preencha a tabela:
11)
Considerando o conversor D/A abaixo, projete um conversor corrente tensão usando AmpOP, a ser
acoplado na saída do D/A, de forma que se obtenha uma faixa entre 0V e 10V. Considere o D/A operando na
condição unipolar (palavra digital não sinalizada).
12)
Considerando a figura ao lado pedese: a) o conversor D/A está em que tipo de
operação (em relação a interpretação da
palavra digital de entrada. b) calcular os
valores de tensão para as palavras digitais
listadas na tabela a seguir conferir o resultado.
13)
Qual a função do filtro “anti-alias” em um sistema que apresenta conversão A/D?
14)
Explique, através de um exemplo, como é a atuação de um circuito “sample and hold”.
15)
Explique o que é o critério de amostragem de Nyquist. Exemplifique.
16)
Expresse o erro de quantização máximo de um conversor A/D de N bits em termos de seu bit menos
significativo (LSB) e em termos de sua entrada analógica máxima.
17)
Liste os principais tipos de conversores A/D e faça uma tabela comparativa entre eles destacando
Resolução, Velocidade e Custo.
18)
Ilustre, em diagrama de blocos, a estrutura interna de um conversor A/D por aproximações
sucessivas. Mostre como seria um algoritmo para se realizar uma conversão completa.
19)
Ilustre, em diagrama de blocos, a estrutura interna de um conversor A/D do tipo “rampa dupla”.
Descreva como é realizado o processo de conversão.
20)
Um sinal analógico na faixa de 0 a +10V deve ser convertido em um sinal digital de 8 bits. Pede-se: a)
Qual a resolução da conversão em volts? b) Qual a palavra digital que representa uma entrada analógica de
6V? c) Qual a palavra digital que representa uma entrada analógica de 6.2 V? d) Qual o erro ocorrido na
quantização de 6.2 V em termos absolutos e como uma porcentagem da entrada? e) e como uma porcentagem
do fundo de escala (FS)? f) Qual o maior erro possível na quantização como uma porcentagem do fundo de
escala (FS)?
21)
Pesquise sobre o conversor A/D por “redistribuição de cargas”. Mostre a sua topologia básica e
descreva o seu funcionamento.
22)
Um voltímetro digital construído para operar na faixa de 100 volts usa um conversor A/D de rampadupla que trabalha com uma tensão de referência de –10,00 V e pode contar até 1024. Encontre o valor da
indicação do contador (Nx) do conversor ao final do tempo Tr, se a tensão na entrada do instrumento for de
2,50V.
O conversor rampa-dupla é um dos conversores A/D mais utilizados, especialmente em instrumentos de medição
de alta qualidade (multímetros de bancada, etc.). O seu princípio de funcionamento pode ser descrito da seguinte
forma: Primeiro o sinal de entrada (Vi) é integrado durante um intervalo de tempo fixo (2 n ciclos), com a tensão na
saída do integrador atingindo o valor Vo. Após esse tempo, o sinal Vi é desconectado e a tensão de referência Vr (
de polaridade oposta) é conectada, até que a tensão na saída do integrador tenha retornado a zero, durante um
tempo Tr (N ciclos) determinada pelo contador, o que é detectado pelo comparador.
23)
Dado um conversor do tipo rampa dupla, considere: o contador é de 3 décadas com frequência de
1MHz, o resistor de integração vale 100K e o capacitor de integração vale 0,01μF. Pede-se: a) para uma entrada
analógica de 4V qual será a leitura do contador? b) quanto tempo será gasto na conversão? C) qual o fundo de
escala (em volts)?
24)
Quais modificações são necessárias para que um conversor do tipo “flash” indique em sua saída
palavras digitais sinalizadas?
25)
Considerando um conversor A/D do tipo “aproximações sucessivas” que tem uma tensão de
referência de 10,24V, pede-se: a) qual o valor do erro de quantização em volts e em % do fundo de escala, b)
qual o valor de 1LSB em volts? c) represente cada passo da aproximação sucessiva até atingir o resultado da
conversão.
26)
Um canal de voz digitalizado utiliza uma frequência de amostragem de “8000 sample/second” sendo
que cada amostra está codificada em 8 bits. Qual máxima frequência permitida para o sinal analógico de voz?
27)
Especifique o número de bits para um ADC que requer as seguintes resoluções: a) menor que 3%, b)
menor que 1%, c) menor que 0,1%.
28)
Considerando uma topologia básica de um A/D do tipo “aproximações sucessivas” verifica-se a
necessidade de um elemento de “delay” entre o comparador e o bloco “SAR” para prevenir uma corrida crítica
(race condition). Explique.
29)
Um determinado conversor D/A de oito bits tem uma corrente de referência de 2 mA e um erro INL
de ±0,1% F.S. Qual é a faixa de valores de saída possíveis para uma entrada de 10000000?
30)
Projete uma interface A/D para um termostato digital. Esse sistema deve medir com precisão (± 0,2
ºC) de 50 até 101 ºC. O sensor de temperatura fornece 0,01 V / ºC. a) Qual o número de bits e a resolução do
conversor A/D em graus Celsis e em Volts, sabendo-se que 50 ºC corresponde a 0 V na saída do sensor? b)
Qual é a faixa do fundo de escala da tensão na entrada? c) Que valor binário representará 72 ºC?