ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INFORMTICA Y ELECTRNICAESCUELA DE INGENIERA ELECTRNICA EN TELECOMUNICACIONES Y REDESGUA DE LABORATORIO DE COMUNICACIONES IIPRCTICA No.1 Convertidor A/D1. DATOS GENERALES:

INTEGRANTES

CDIGO Brayan Pacheco

565 Francisco Shagay

525 Carla Raza

Marjorie Paredes

195 Erika ZuigaFECHA DE REALIZACIN:

FECHA DE ENTREGA:

2014/10/23

2014/10/302. OBJETIVOS:

2.1.GENERAL

Entender el funcionamiento del convertidor analgico-digital y realizar las practicas correspondientes.2.2.ESPECFICOS

Comprobar el funcionamiento del circuito ADC implementado en el mdulo para el ingreso de varios voltajes de manera aleatoria.

Comprobar los datos obtenidos en la medicin con los resultados obtenidos al realizar los clculos de manera manual.3. METODOLOGALa metodologa utilizada es experimental y terica ya que fue comprobado con clculos matemticos los resultados obtenidos en la prctica, los pasos escritos en la gua de prctica fueron realizados por el grupo de trabajo en los mdulos del laboratorio.4. EQUIPOS Y MATERIALES:

Modulo KL 92001 Modulo KL 94001

DMM Jumpers

Generador de Seales

Multmetro

5. MARCO TEORICO:

INTRODUCCIN Entre las seales vlidas para los sistemas digitales y las seales analgicas que son las que habitualmente encontramos en la naturaleza es necesario realizar una conversin que permita comunicar los sistemas digitales con el exterior.

Se trata en este caso de digitalizar una seal de entrada analgica para obtener el valor de la magnitud de dicha seal expresada mediante una secuencia binaria. Hay una gran cantidad de diseos, muy variados, de conversores A/D, cuya precisin depende del nmero de bits de salida mediante los que digitalizamos la seal.Anlisis de los fundamentos

El convertidor analgico-digital (convertidores ADC o A/D) convierte las mediciones analogas, que usualmente son voltajes o corrientes continuos, a palabras digitales usadas en computacin, transmisin de datos, procesamiento y almacenamiento de informacin, y sistemas de control. Hacemos esta conversin, porque las seales digitales son mejores para almacenar y depurar (usando una amplia variedad de tcnicas de codificacin) y son casi libres de ruido.

El funcionamiento del convertidor de analgico -digital

La Figura 9-1 muestra la caracterstica de transferencia de un ADC de 3-bits idea. El rango de salida analgico va desde 0 hasta 1 V, es calculado dividindolo continuamente en 8 rangos discretos. Dentro de todos los valores analgicos cada uno da un rango representado por el mismo cdigo digital, que corresponden al valor nominal de gama media. Por lo tanto, existe una inexactitud de cuantificacin inherente o error de cuantificacin de bit menos significativo (LSB) en el proceso de conversin de analgico a digital. La nica manera de reducir su inexactitud de cuantificacin es aumentar el nmero de bits. El Q, valor de cuantificacin o cuntica, es la ms pequea diferencia analgica que puede ser resuelto por el ADC. Esto se puede expresar por

Figura 9-1. Caracterstica dela de transferencia 3bit ADCdonde FS es el rango mximo de la escala, que es igual a , y es la resolucin determinada por los n bits de salida digital. Por lo tanto cuanto mayor sea el valor de n, mayor es la resolucin. En general, los fabricantes de ADC indican la resolucin en la unidad de bits, por ejemplo, la resolucin de ADC0804 es expresado por 8 bits en el manual tcnico.

Hay un gran nmero de diseos de circuitos de convertidores A/D: como de rampa digital, aproximaciones sucesivas, flash y tipos de rastreo. La aproximacin sucesiva es el nico tipo de ADC usado en nuestros experimentos, por lo tanto, introducimos el funcionamiento del ADC de aproximaciones sucesivas de la siguiente manera.

La Figura 9 muestra el diagrama de bloques ADC de 8 bits de aproximacin sucesiva. El funcionamiento normal procede as. El circuito sample-and-hold (S/H o S&H) se utiliza para mantener la tensin de entrada analgica Vi, que da un tiempo determinado antes de que comience la conversin, y la mantienen constante para evitar cualquier cambio durante el perodo de conversin. El control lgico establece dar al bit ms significativo (MSB) D7 del registro a 1, con todos los dems bits a 0. El convertidor digital a analgico (DAC o D/A) convierte los cdigos binarios en una salida analgica V(D) y que se puede evaluar a travs de:

La salida DAC V(D) es slo la mitad de la tensin de referencia Vref. El comparador compara el V(D) con la entrada analgica Vi. Si Vi V(D), el 1 se elimina de D7, y se trata en el siguiente bit ms significativo D6. As, un 1 se trata en cada bit de las salidas del registro hasta que al final del proceso se obtiene el equivalente binario de Vi.

Figura 9-2. Diagrama de bloques de una sucesin aproximada ADCEl ADC0804, este es un pasador 20 en el paquete doble lnea, es un nio de 8 bits que funciona segn el principio de aproximaciones sucesivas. Sus principales caractersticas incluyen nica fuente de alimentacin de 5V, 0V a 5V rango de tensin de entrada analgica, la disipacin de potencia de 15 mW y 100 uS tiempo de conversin. Ya que la resolucin del ADC 0804 es de 8 bits, la entrada analgica es dividir en n o 256 intervalos discretos.

Con tensin de referencia de 5V, cada rango representa 5/256 = 0.01953V. Por lo tanto el cdigo de salida digital 00000000 (00H) corresponde a un voltaje analgico de entrada de 0.00V y 11111111 (FFH) representa 4.9805V. El error no ajustado por Contiene gran escala, offset y los errores de no linealidad, es +/- 1LSB o 0.01953V

Figura 9-3. Configuracin de pines ADC 0804El diagrama de conexin de ADC0804 se muestra en la figura. 9-3. cuando los datos se va a leer desde el puerto de salida D0-D7, la combinacin de ambos CS y RD siendo baja permitir la salida 3-pestillos de estado para proporcionar las salidas digitales de 8 bits.

Cualquiera de CS o RD se ilumina, las salidas D0 a D7 estar flotando. El convertidor ADC0904 se inicia por tener CS y WR simultneamente bajo.Se reajusta el registro de 8 bits. WR cuando va al alta, el convertidor inicia el proceso de conversin. El CLK IN es el pin de entrada de impulsos de reloj cuya frecuencia puede ser de 100 a 800 Khz. el pasador INTR permanece alta durante la conversin y har una transicin de alto a bajo si se completa la conversin.

La tensin analgica de entrada diferente se aplica a los pines Vin (+) y Vin (-). Si se desea una sola entrada final, el Vin (+) debe ser conectado a tierra. El AGND ser la tierra por seal analgica y la DGND es para la seal digital. Observe que la diferencia de voltaje es o bien un medio del voltaje que se aplica a la patilla VCC, o es igual a la tensin que es forzado externamente en el pin Vref/2.

Figura 9-4. Generador interno de la seal de reloj de ADC0804El reloj para el ADC0804 se puede derivar de una fuente externa conectada a CLK IN o una red RC externa se puede aadir para proporcionar autosincronizable. Como RC muestra est conectado a los pines CLK R (pin 19) y CLK (pin 4) para proporcionar el reloj para el ADC. La frecuencia de reloj se puede encontrar

Frecuencia CLK =1/1.1RCFig 9-5 muestra un convertidor de analgico a digital con el ADC0804. La seal de entrada analgica est conectada a Vin (+) de entrada y la amplitud es controlado por el VR2. Otra entrada Vin (-) est conectada en tierra. La tensin de referencia a la Vref / 2 (pin 9) es proporcionado por + 5V con el divisor de tensin que contiene R1, R2 y VR1, la combinacin de C1 y R3 determina la frecuencia de reloj. El CS (pin 1) y RD (pin 2) se conectar directamente a tierra para permitir a la ADC. Por conveniencia, el WR (pin 3) ADC INTR (pin 5) estn cableados para cambiar SW, para simular la seal de control en el experimento tarde.

Figura 9-5. Circuito ADC0804Convertidor Digital Analgico ADC0809

El ADC0809 est constituido por 28 pines es un ADC de 8 bits que aplica operaciones sucesivas con 8 canales multiplexados. Esta opera con un voltaje de 5V en un rango de 0 a 5V una entrada analgica de este rango y 15mW de disipacin de energa. El ADC0809 contiene 8 entradas analgicas debidas para 8 canales multiplexados. Desde la resolucin de ADC0809 est 8 bits, la entrada analgica es dividida entre 2^8=256 rangos discretos. Con 5V como voltaje de referencia, cada intervalo representa 5V/256=0.1953V. Por lo tanto el cdigo de salida digital 00000000 (00H) corresponde a un voltaje analgico de entrada de 0.00V y 11111111 (FFH) representa 4.9805V. El error no ajustado por Contiene gran escala, offset y los errores de no linealidad, es +/- 1LSB o 0.01953V. El reloj, 10 KHz a 1280Khz es requerido para el operar el control del ADC080.La figura 9-6 muestra el diagrama de conexin del ADC0809. Prendedores 5,4,3,2,1,28 y 26 son las entradas analgicas IN, a IN0, y prendedores 21, 20, 19, 18, 8, 15, 14, 17, son salidas digitales D7 a D0, respectivamente. Pin 10 es entrada CLK. En la prctica la potencia de entrada Vcc (pin 11) y la entrada de tensin de referencia Vref (+) (pin 12) ser atados juntos por conveniencia. Observe que acuerdo reducir la exactitud de la ADC si la fuente de alimentacin tiene una mala estabilidad. Cualquier canal en la entrada particular es seleccione mediante el control de los estados de las entradas de direccin de decodificador ADDA (pin 25), ADDA (pin 24). y ADDC (pin 23), por ejemplo, los Estados 000 a las entradas de ADDA, ADB y ADDC seleccionar el canal de entrada analgica IN0.

Figura 9-6. Configuracin de pines ADC 0809El ADC0809 se ha diseado para interactuar directamente con un microprocesador o sistema. La capacidad de salida 3 del estado de la ADC0809 elimina la necesidad de un dispositivo perifrico. Las lneas de control START; EOC, la OE y ALE generalmente se conectan a las lneas de autobuses de control estndar de la CPU. A travs de estas lneas de control, la, el ADC0809 puede comunicarse fcilmente con la CPU para transferir datos entre ellos. Tan pronto como el ADC0809 ha completado la conversin, la seal de EOC est habilitada para interrumpir la CPU. Cuando la CPU est lista para recibir datos de las salidas digitales, la CPU permite a la seal de la OE y lee los datos digitales y luego, por supuesto, si se utilizan mltiples canales, las entradas del codificador por direccin deben seleccionarse durante el ciclo de reinicio.

Figura 9-7. Circuito ADC0809Un circuito ADC prctica con el ADC0809 se muestra en la fig. 9-7. El pasador de EOC se conecta directamente a la clavija de START. Esto utiliza la EDC salida de la seal para iniciar el ADC0809. Los impulsos de reloj tal como se aplican a los pines ALE y CLK para controlar la operacin de ADC. La magnitud de la tensin analgica a IN = entrada se controla ajustando el VR1, mientras que los de otros insumos (IN0 a IN7) estn determinados por el circuito divisor de tensin (R1 a R7). Las entradas de los canales analgicos son de seleccin por los estados de SW1, SW1 y SW3. La pantalla LED indica los estados de las salidas digitales.6. PROCEDIMIENTO:

ADC0804 A/D CONVERTER1. Busque circuito ADC0804 en Mdulo KL-94001. Encienda la fuente de alimentacin.

2. Con DVM, mida la tensin en la entrada Vref / 2 (pin 9) y poco a poco ajustar el VR1 hasta que la tensin medida alcanza 2.5V. Esto ajusta la tensin analgica de entrada ADC0804 de 0V a 5V.

3. Mida la entrada analgica (pin 6) y poco a poco ajustar el VR2 hasta que la tensin medida alcanza 0V.

4. Inserte el enchufe de conexin de J1. Esto mantendr las salidas digitales. Observar estados de visualizacin LED y registrar los resultados de la Tabla 9-1.

5. Retire el enchufe de conexin de J1. La salida digital variar con el cambio de la entrada analgica.

6. Ajustar cuidadosamente el VR2 para obtener otras tensiones de entrada analgica que figuran en la Tabla 9-1. y repita los pasos 4 y 5 Tabla Completa 9-1ADC0809 A/D CONVERTER

1. Busque el circuito ADC0809 Convertidor Analogo a Digital en el Mdulo KL-94001. Encienda la fuente de alimentacin.

2. Conecte una seal cuadrada a 120KHz, 2.5V con 2.5V de salida (alta=5v, baja=0V) a la entrada del reloj (CLK)

3. Ajuste los interruptores SW3, SW2 Y SW1 a la posicin GND. La seal analgica llegar al puerto de entrada IN0

4. Ajustar cuidadosamente la Vr1 para obtener tensin analgica individuo que aparece en la tabla 9-2

5. Observar estados de visualizacin LED para cada entrada analgica y registrar los resultados en la tabla 9-2

6. Calcular la tensin de entrada en los puertos de entrada IN1 A IN7 y registrar los resultados en la tabla 9-2

7. Ajuste las posiciones de los interruptores SW3, SW2 SW1 y que aparece en la tabla 9-3 para asignar un puerto de entrada(IN1 a IN7) como la entrada analgica cada vez

8. Observar estados de visualizacin LED y registrar los resultados en la tabla 9-2TABLA 9-1

Voltaje Anlogo de Entrada (V)Salida Digital

Valor CalculadoValor Medido

BinarioHexadecimalBinarioHexadecimal

0.0000000000000000000

0.500011001190001100119

1.000110011330011010135

1.5010011004C010011014D

2.001100110660110011066

2.510000000801000000080

3.010011001991001100199

3.510110011B310110101B5

4.011001100CC11001101CD

4.511100110E611100110E6

5.011111111FF11111111FF

TABLA 9-2

Voltaje Anlogo de Entrada (V)Salida Digital

Valor CalculadoValor Medido

BinarioHexadecimalBinarioHexadecimal

0.0000000000000000000

0.5000100001000001110E

1.0000111101E000111011D

1.50101000050010011014D

2.001101001690110011167

2.510000000801000000080

3.0100110119B100110109A

3.510110100B410110011B3

4.011001111CF11001101CD

4.511101010EA11101001E9

5.011111111FF11111111FF

TABLA 9-3

SW3SW2SW1Entrada Analgica

(Valor calculado)Salida Digital(Valor medido)

Puerto de EntradaVoltajeBinarioHexadecimal

GNDGND+5VIN111011011DB

GND+5VGNDIN210110101B5

GND+5V+5VIN31001000090

+5VGNDGNDIN411101101ED

+5VGND+5VIN511001001C9

+5V+5VGNDIN610100101A5

+5V+5V+5VIN71000000181

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:

CONCLUSIONES Se encontraron los valores de la conversin de la forma explicada en el procedimiento de la prctica, ya que al ingresar un valor de voltaje dado se observaba la salida con la ayuda de diodos prendidos los cuales tomaban un valor de apagado (0), prendido (1).

Las distintas tcnicas descritas en la prctica muestran las ventajas y caractersticas del componente, lo cual permite la seleccin del mismo dependiendo de la utilizacin y el modo de trabajo.

Todo convertidor ADC debe procurar que el conjunto de bit obtenidos a la salida sea un reflejo lo ms exacto posible del valor analgico correspondiente.

Se usan un gran nmero de mtodos para convertir seales analgicas a la forma digital, los que ms usados son: Rampa de escalera, aproximaciones sucesivas, paralelo (flash), doble rampa, voltaje a frecuencia, tipo serie etc.

Cada convertidor posee sus propias caractersticas y parmetros que lo definen. Estos parmetros y medidas se toman con respecto a curvas ideales de transmisin es decir cuando ms se ajuste su funcionamiento a estas curvas, ms preciso ser.

RECOMENDACIONES

Leer previamente la prctica a realizar para familiarizarnos con los circuitos integrados convertidores que manipularemos en laboratorio.

Comprobar el voltaje requerido con el multmetro antes de conectar al circuito.

8. BIBLIOGRAFA:

COUCH, LEON W., Sistemas de Comunicacin Digitales y Analgicos, 7ma ed., PRENTICE HALL. http://wsdetcp.upct.es/Personal/JZapata/labelec09.pdf

http://www.digchip.com/datasheets/parts/datasheet/321/ADC0809-pdf.php9. ANEXOS

FOTOS PRCTICA

CUESTIONARIO

1. Comenta sobre la funcin de R3 y C1 en el circuito ADC0804 ADC de la fig 9-5

La funcin de R3 y C1 es explcitamente para proporcionar una frecuencia al reloj del ADC. La frecuencia de reloj se puede encontrar.

Frecuencia CLK =1/1.1R3C1

2. Comenta sobre la funcin de los Switches SW1, SW2, SW3 en el circuito ADC0809 ADC de la fig 9-7

Las combinaciones de estos switch habilitaban el puerto de entrada analgico siendo el switch 1 el menos significativo y el switch 3 el mas significativo.

3. Nombra el error no ajustado de ADC0804

Se aplica los siguientes parmetros

Vref=5VDC, fclk=640KHz

ADC0804: Total Unadjusted Error VREF/2=2.500 VDC Max 1 LSB4. Nombra el error no ajustado de ADC 00809

Se aplica los siguientes parmetros

Vclk=5VDC, fclk=640KHz, Vref()=GND, TMINTATMAXADC0809 Total Unadjusted Error, 0C to 70C TMIN to TMAX, 1 LSB, 114 LSB