Electrónicalfsn: Conversores Analógicos Digital discretos

CONVERSORES ANÁLOGOS DIGITALES EN DISCRETO

Luis Fernando Salas Núñez

Fernando Andres Hinojosa

Jhan Carlos Marin

Amaimen Guillen Pacheco

UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR

CONTROL II

2012 - I

En esta practica se llevo acabo la implementación de diferentes conversores digitales análogos en discreto, es decir no usando integrados sino el principio básico de funcionamiento, en este caso, se hicieron los tres conversores convencionales, el ADC Flash Paralelo, ADC en escalera y el ADC de aproximaciones sucesivas.

DIGITAL ANALOG CONVERSORS IN DISCREET

In this practice we carried out the implementation of different analog digital converters in discrete, that is, not using integrated but the basic principle of operation, in this case, the three conventional converters were made, the ADC Flash Parallel, ADC in ladder and the ADC of successive approximations.

ADC en escalera

Este método de conversión consiste en generar una señal rampa a través de un contador y un conversor digital análogo, que comienza desde el valor mas bajo a medir hasta el mas alto, es decir si vamos a convertir de -1V a 2V la rampa debe comenzar en -1V y terminar en 2V, esta rampa es comparada con el voltaje análogo a convertir, cuando la rampa se hace mayor a la entrada analógica se carga el valor binario del contador en ese instante en un registro, inmediatamente se resetea este contador y comienza una nueva conversión, es decir, que la rampa solo llega al valor del voltaje análogo al volverse mayor se resetea, por lo cual el numero binario que se encuentra en el registro es el resultado de la conversión.

Azul señal analógica de entrada, Amarilla rampa de conversión (simulación en ISIS)

Para implementar se realizo el circuito

Circuito simulado en Isis de proteus

CIRCUITO
Como se observa este posee un contador ascendente-descendente, las salidas de estos van a un DAC R 2R, luego es acondicionada a través de los operacionales, en esta parte se fija el nivel mínimo a convertir y el máximo en nuestro caso es de 0V a 5V, luego es comparado con el voltaje analógico de entrada en U3.

cuando el voltaje de la rampa supera al analógico el comparador pasa a un nivel bajo entonces se carga el dato en el otro contador que en este caso usamos como una especie de registro ya que nos permite cargar el dato de donde comienza el contador y no lo ponemos a contar de modo que no se va mover la salida solo hasta que se realice la próxima conversión, se utilizo este contador por que es el que se tenia a la mano y por ahorrar costos ya que es barato y fácil de conseguir.

esta misma señal entra a un flip flop donde se guarda en Q luego de un ciclo de reloj pasa a Qn, entra a la compuerta y resetea el contador con lo cual se inicia de nuevo la conversión.

Azul Señal senoidal de entrada, Amarillo conversión del circuito.

Es de importancia resaltar que estos conversores son muy lentos ya que siempre realizaran la rampa para convertir, su tiempo de respuesta es relativo ya que depende de que tan lejos este el valor análogo de entrada del valor mínimo a convertir, por ejemplo si tenemos una esca de 0 - 5V un voltaje de 1V seria convertido de forma rápida ya que la rampa de conversión lo encuentra rápido, si el valor a convertir es 4V el conversor tarda mas por la rampa de conversión, esta rampa los hace lentos.

Rampa de conversión con entrada análoga de 1V

Rampa de conversión con la entrada análoga de 4V

ADC Flash

Los conversores Flash consisten en 2^n comparadores que se encargan de identificar el voltaje analógico de entrada, es decir la entrada es aplicada a comparadores que tienen como referencia n* resolución de voltaje, donde n es el numero del comparador. Así si tenemos un conversor de 3 bits tenemos y convertiremos de 0-1V:

#comparadores (2^n)-1=(2^3)-1=7 comparadores

Resolución de voltaje=(1-0)/(2^3)=0.125V

Voltaje de referencia del comparador 1=n*resolución de voltaje=1*0.125=0.125V

Voltaje de referencia del comparador 2=2*0.125=0.25V

Voltaje de referencia del comparador 3=3*0.125=0.375V

Voltaje de referencia del comparador 4=4*0.125=0.5V

Voltaje de referencia del comparador 5=5*0.125=0.625V

Voltaje de referencia del comparador 6=6*0.125=0.75V

Voltaje de referencia del comparador 7=7*0.125=0.875V

Luego de que se reconoce el voltaje analógico pasa a un codificador de prioridad que se encarga de tomar el bit de mas peso activado y codificarlo en su salida, por ejemplo si al conversor anterior tiene un voltaje de entrada de 0.52V se activaran los comparadores 1, 2, 3 y 4, es decir que el codificador de prioridad tendrá activadas 4 entradas por lo cual el toma el de mayor prioridad y lo codifica en este caso el 4 por lo cual a la salida tendremos 100.

Para implementar se realizo el circuito

Circuito ADC flash de 3 bits (Simulación en Isis)

CIRCUITO

Este circuito es un ADC de 3 bits que convierte de 0 a 5V, los voltajes de referencia se obtienen a partir de divisores de voltaje, y luego son aplicadas a los diferentes operacionales donde son comparadas con la entrada, al compararse se activan distintos operacionales y pasan al codificador de prioridad que a su salida nos muestra el valor digital final.

Los conversores ADC Flash son los mas rápidos el tiempo de conversión depende del tiempo de respuesta de los elementos usados en el conversor ya que no necesita un reloj, por lo cual es muy rapida, estos conversores se utilizan para procesar señales de video.

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