Informe ADC

 

Conversor Analógico a Digital Objetivos: Diseñar y construir un sencillo de analógico a digital (ADC) utilizando circuitos OpAmp y resistencias.

Antecedentes: Los ADC son elementos importantes para que los sensores (por ejemplo, la temperatura, la presión, la luz, el sonido, la velocidad de crucero de un automóvil) Conviertan a los sistemas digitales, como Microcontroladores o PCs. Un ADC toma una señal analógica y la convierte en un uno binario. Un ejemplo de tal sistema es una tarjeta de sonido del PC.

Figura 1: sistema de procesamiento digital con una ADC en la entrada y un DAC en la salida

Las señales del sensor varían de forma continua ("analógico") entre un rango de tensión especificado. Como ejemplo, la salida de un micrófono da una tensión entre 0 (sin voz) a 100 mV (para el habla en voz alta). Cualquier valor entre estos dos extremos es posible. La señal "analógica" debe convertirse en una "digital" de n bits para ser leída y procesada por un ordenador (o procesador de señal digital - DSP).  Analógico a Digital Un ADC tiene una entrada analógica y genera una salida digital como se muestra en Figura 2a. Cuantos más bits de salida tiene la mejor resolución. Para un ADC de 3-bit, el número será 8 mientras que un ADC de 10-bit va a dividir la señal analógica hasta en 1024.

Figuras 2a y 2b característico de entrada-salida de un convertidor analógico a digital

 

  La relación de entrada-salida de un ADC se muestra en la figura 2b para un convertidor de 3 bits. Observe que cuando la señal de entrada analógica (en el eje horizontal) alcanza un cierto nivel, se generará un nuevo código digital (ver eje vertical en la Figura 2b) que representa la salida digital del ADC como una función de la entrada analógica. La señal analógica máxima que el ADC puede acomodar se llama la escala total (FS) como se muestra en la Fig. 2b. Como un ejemplo, si la entrada analógica es igual a 4 / 8xFS (escala completa), el código de salida para el ejemplo de la figura 2b será (100). Sin embargo, si se aumenta la magnitud de la señal de entrada por encima de 4,5 / 8xFS, el nuevo código de salida digital será (101).

Conversor ADC Flash:

Figura 3: Analógico a Digital Flash El circuito consta de 4 comparadores cuyas entradas inversoras están conectadas a un divisor de tensión. Un comparador es básicamente un amplificador operacional utilizado sin realimentación. Las salidas de los comparadores corresponden a una digital. Cuando la entrada se eleva por encima de V N1, el primer comparador cambiará a una tensión de salida alto y causa que el LED se enciende, lo que indica una (0001). Para la entrada de grandes tensiones de la salida de otros comparadores cambiará alto también. Para las grandes tensiones de entrada (por encima de V n3) todos los comparadores estarán en alto correspondiente a (1111) de salida digital. Por lo tanto los

comparadores codifican la entrada analógica como una digital en una escala termómetro

.

Todos los comparadores trabajan en paralelo lo que hace que este ADC sea muy rápido. Por esa razón se le llama un convertidor Flash. Observe que una resistencia de 1k Ohm se ha añadido entre la alimentación y la salida de los comparadores. Esto se ha hecho para asegurar que la tensión de salida de los comparadores sea lo suficientemente alta (los comparadores tienen un colector abierto).

Implementación de Un ADC:

 

 A. Diagrama

B. Tabla de Equivalencias Binario 000 001 010 011 100 101

Voltaje 0.00 V 0.64 V 1.28 V 1.88 V 2.52 V 3.16 V

110 111

3.76 V 4.00 V

 

C. Componentes: 1. 2. 3. 4. 5.

Multímetro digital Salida Triple fuente de poder programable (HP E3631A): 5V, -5V Protoboard Cables y conectores Resistencias: 1Kohm, 3kOhm

6. 7. 8. 9.

Potenciómetro Diez LEDs Dos Comparadores LM 339 (Cuatro dispositivos en un solo paque paquete) te) Un Codificador 74148