Conversão A/D e D/A Parte 1

Conversão A/D e D/A Parte 1

1. Relembrando

   • Quantidade Analógica pode assumir qualquer valor em uma faixa contínua
   • Variáveis associadas a grandezas físicas são analógicas
   • Quantidade Digital só admite 2 valores: 0 ou 1
   • Para circuitos da família TTL (Transistor-Transistor Logic): Nível Baixo para qualquer tensão de 0V a 0,8V e Nível Alto para qualquer tensão entre 2V e 5V
   • Sistemas Digitais trabalham com quantidades digitais. Logo para utilizar um sistema digital para monitorar/controlar grandezas físicas é necessário fazer a conversão (A/D) e (D/A)

2. Objetivo:

   • Entender as técnicas para conversão de Analógico para Digital (A/D) e Digital para Analógico (D/A)
   • Entender as características dos conversores (A/D) e (D/A)
   • Entender Conceituação de Digital e Analógico

3. Comparação dos níveis lógicos entre famílias de circuitos digitais

   • Diversas subfamílias compartilham do mesmo valores de tensão para determinar os níveis lógicos. O que muda são a partir de que valores de tensão o circuito vai entender nível 1 e nível 0
   • Dentre esses valores de tensões há valores de níveis indesejáveis que não resultam em nível 1 ou 0

4. Interface entre Digital e Analógico

   • Entende-se por ANALÓGICA toda variação contínua de uma variável. Entende-se por DIGITAL toda variação discreta (neste caso a passagem de valor se dá por saltos)
   • A imagem mostra uma variável física analógica (como por exemplo a temperatura). Para o sistema digital receber esse dado é preciso converte-lo para digital e depois para entregar a resposta ao atuador deve-se novamente converter esse dado para analógico

5. Conversão D/A

   • Processo no qual uma quantidade expressa em binário é convertida em um valor de Corrente (A) ou Tensão (V).
   • Circuitos DAC
     • Rede de Transistores
     • Esses resistores R/2,R/4,R/8,R/16.. São difíceis de conseguir comercialmente. O arranjo de rede R-2R já melhora essa problema
     • Neste exemplo com 4 chaves há 16 variações possíveis de circuitos
   • Conceitos
     • Pesos de Entrada: A codificação das entradas determinará a ponderação de cada bit. A saída será dada pela soma ponderada dos bits de entrada
     • Saída Quantizada: A saída de um D/A é pseudo-analógica ou quase contínua. Há um salto na tensão. Por exemplo o código 0001 corresponde a 1V e o 0010 corresponde a 2V.Portando há um salto de 1 para 2
     • Tensão de Referência: É a máxima tensão convertida. Também conhecida como FUNDO DE ESCALA OU SPAN.
     • Tamanho do Degrau (k): Menor variação de tensão na saída
     • (Afs) é a TENSÃO DE FUNDO DE ESCALA e (n) o número de bits
     • Resolução Percentual: Resolução da Tensão/Corrente de Fundo de Escala
     • Quanto maior o número de bits, melhor a resolução.
     • Saídas Bipolares: O código binário pode incluir representações de números negativos(ex do complemento a 2) e a saída pode ser negativa ou positiva
     • Precisão:
       • Erro de Fundo de Escala: Desvio máximo entre o valor da saída e o valor esperado. É expresso como um percentual de fundo de escala.
       • Erro de Lineariade: Desvio máximo entre o tamanho do degrau e seu valor nominal. Também expresso como um percentual de fundo de escala
     • Erro de Offset-Tensão residual: Quando as entradas estão em 0.

6. Conversão A/D

   • Processo no qual uma quantidade expressa em um valor de Corrente (A) ou Tensão (V) é convertida em binário.
   • Métodos de Conversão A/D
     • ADC Tipo Contador (rampa simples): Compara a tensão de entrada com a gerada pelo D/A alimentado por um contador crescente. Quando a saída do D/A ultrapassa o valor da entrada ele para de contar e coloca esse valor na saída
     • ADC de Aproximações sucessivas: Substitui o contador de rampa por um registrador cujo valor é determinado por uma lógica de controle que faz uma busca binária
     • ADC Flash: Possui um comparador para cada um dos (2^n - 1) degraus que são avaliados por um circuito codificador de prioridade. Este codificador ignora as entradas mais baixas assim que uma entrada mais alta é ativada.

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