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1
Electrónica No LinealElectrónica No Lineal
Generadores de PulsosGeneradores de Pulsos
11
• Generadores de Pulsos• Generador de Pulso Análogo:
•AO Diferencial de Corriente•AO Diferencial de Tensión
• Generador de Pulso Digital:•CI 555•CI 555 como P.P.M.•CI 555 como P.W.M.
• Aplicaciones y Ejercicios• Bibliografía
Índice
22
+=
2
1131
21lnRR*CRt
+=
2
1142
21lnRR*CRt
Generadores de Pulso Análogo
AO Diferencial de Tensión:
+Vcc
0
t1
t2
R3
R4
I carga
I descarga
C1
+Vcc
-Vss+
-
R1
R2
Vo
T = t1 + t2 = 1 / f
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2
33
+=
2
1131
21lnRR*CRt
+=
2
1142
21lnRR*CRt
Generadores de Pulso Análogo
AO Diferencial de Tensión:
0
t1
t2
+Vcc
R4
R3 Rp1
Rp2
C1
+Vcc
-Vss+
-
R1
R2
Vo
Con t1 y t2variable
T = t1 + t2 = 1 / f
44
CRt A **693.01 =
CRt B **693.02 =
BA RRtt <⇒< 21
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como Generador de Pulso:
t2
t1
reset +Vcc4 8
51V controlmasa
disparo
descarga
Vo
+Vcc
2
umbral6
555
7
3
RA
RB
C1
D1
T = t1 + t2 = 1 / f
55
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como P.P.M.: (MODULADOR POR POSICIÓN DE PULSO)
reset +Vcc4 8
51masa
disparo
descarga
Vo
+Vcc
2
umbral6
555
7
3
RA
RB
C1
SALIDA
V control
ENTRADA DEMODULACION
(Ve)
Ve
Vo
t
t
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3
66
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como P.W.M.:
reset +Vcc4 8
51masa
disparo
descarga
Vo
+Vcc
2
umbral6
555
7
3
SALIDA
C1
R2
R1
V controlRELOJ
C2
ENTRADA DEMODULACION
(Ve)
TAREA:Dibujar la señalde salida en secuencia de fasesi la señal demodulación esuna onda triangular
Aplicación
77
Generadores de Pulso Digital
CI 555 como P.W.M.:
t
t
t
t
V1
V2
Ve
Vo
88
Aplicación y EjerciciosAplicación y Ejercicios
Ejercicios Resueltos
Circuitos de Aplicación
Generadores de Pulso Digital
Generadores de Pulso Análogo
Hoja de Datos Hoja de Datos 556 556 –– LM 741 LM 741 –– TCA 785TCA 785
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4
99
BibliografíaBibliografía1.Schilling, Donald L.Circuitos electrónicos: discretos e integrados.Madrid.McGraw-Hill. 963 p.Enc. Materia:Ctos.Electrónicos.Ctos.de transistores
2.Burr-Brown Nelson, Troy Nagle, Carroll, “Análisis y diseño de ctos.lógicos
3.Cuesta, Gil Padilla, Remiro, “Electrónica Digital”, McGraw Hill, 1996
4.Remiro, “Lógica Programable” McGraw Hill, 1994
5.Mano, “Logica digital y diseño de computadoras”,1990
www.i-une.com/cgi-bin/go.cgi?0http://obelix.umh.es/99-00/teleco_sist/mpcm/public_html/nyquist.htmwww.biopsychology.org/tesis_esteve/confund/confund.htmhttp://svc.sony-Spa.com/TechSupport/Entrenamiento/discocompacto/FIGURAS/2-1.htmwww.national.com
Circuitos Sample & Hold
Circuitos Sample & Hold
1111
ÍndiceÍndiceÍndice
IntroducciónIntroducciónCircuito básico de muestreo y retenciónCircuito básico de muestreo y retenciónTeorema del muestreoTeorema del muestreo¿¿Qué es un Amplificador Sample & HoldQué es un Amplificador Sample & Hold? ? •• Circuito prácticoCircuito práctico•• Uso del FET como interruptorUso del FET como interruptor
Muestreo y retención en AudioMuestreo y retención en AudioMuestreo y retención del SonidoMuestreo y retención del Sonido•• Diferentes frecuencias de muestreoDiferentes frecuencias de muestreo
AplicacionesAplicacionesBibliografíaBibliografía
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1212
Los circuitos de muestreo y retención se utilizan para muestrear una señal analógica en un instante dado y mantener el valor de la muestra durante tanto tiempo como sea necesario. Los instantes de muestreo y tiempo de retención depende de la aplicación a la que se destine el circuito.
Introducción
C
SRg
VaVo
+
-
INTERRUPTOR CONTROLADOPOR Vc
Vc
Vo
Va
MUESTRA
t
t
INTERRUPTORCERRADO
INTERRUPTOR ABIERTO
RETENCIÓN RETENCIÓN
La mayoría de los circuitos de muestreo y retención utilizan un condensador para mantener la tensión de muestra
Muestreo y Retención
δ
S(t)
TsZ
SEÑAL DE MUESTREO
INTERRUPTOR
SEÑALMUESTREADA
Sδ(τ)
Si una señal continua s(t), tiene una banda de frecuencia tal que fmsea la mayor frecuencia comprendida dentro de dicha banda, dichaseñal podrá reconstruirse sin distorsión a partir de muestras de la señal tomadas a una frecuencia fs siendo fs > 2 fm.
Esquema simplificado del proceso de muestreo
Teorema del Muestreo
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1515
S(t)
δ
Ss(t)
Teorema del Muestreo
S(t) : señal a muestreard : señal muestreadoraSs(t) : señal muestreada
1616
H(f)
fm fs-fm
Sδ FILTROPASA BAJO
H(f)
S(t)
Teorema del MuestreoFunción de transferencia de un Filtro Pasa Bajos
Ó tan bien llamado Amplificador de Retención, esÓ tan bien llamado Amplificador de Retención, es un un circuito que captura y retiene un voltaje analógico a un circuito que captura y retiene un voltaje analógico a un
punto específico en un tiempo determinado bajo el punto específico en un tiempo determinado bajo el mando de un circuito externo, como un mando de un circuito externo, como un
microprocesador. Este tipo de circuito tiene muchas microprocesador. Este tipo de circuito tiene muchas aplicaciones; sin embargo, su uso primario está en aplicaciones; sin embargo, su uso primario está en
sistemas de adquisición de datos que requieren que el sistemas de adquisición de datos que requieren que el voltaje sea capturado y sea retenido durante el proceso voltaje sea capturado y sea retenido durante el proceso
analógico de la conversión digital.analógico de la conversión digital.
¿Que es un Amplificador ¿Que es un Amplificador SampleSample & & HoldHold??
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7
¿Que es un Amplificador Sample & Hold?
¿Que es un Amplificador ¿Que es un Amplificador Sample & Hold?Sample & Hold?
A1A2
Ch
S1INPUT
CONTROL
OUTPUT
(Almacena la muestra)
Circuito prácticoCircuito prácticoCircuito práctico
R1 R2
S
C
Vo
Va
MUESTRA
)1(12)( 2CR
t
eRRVatVo
−
−−=
Los circuitos prácticos de muestreo y retención usan operaciona-les para obtener una baja impedancia en el circuito de excitación y una alta impedancia de carga en el condensador de retención. Estos circuitos utilizan conmutadores FET en vez de BJT a causa de la linealidad y carencia de offset en sus características de transferencia en la proximidad del origen,donde tiene lugar laacción de conmutación.
Circuito con interruptor
Ecuación de diseño
2020
MUESTRA
RETENCIÓN
Vo
Va
b
a
T1 C
R2R1
Vc
MUESTRA
Circuito inversor de muestreo y retención: uso del interruptor FET
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8
t0
tiempo
X0
X2
3 6 12 159
X (r)
Muestreo
Muestreo y Retención en AudioMuestreo y Retención en Audio
Muestreo:El material que sometemos a análisis, y que contiene la información acústica del comportamiento verbal, suele estar almacenado en una cinta de cassette o en un video, aunque a veces lo tomamos directamente de la fuente (radio, TV, micrófono, etc.)
2222
Integración (Integración (SubSub –– Muestreo)Muestreo)
No estamos interesados en el estudio de las propiedades acústicas de la señal verbal, sino que nos interesa el comportamiento articulatorio presente en dicha señal. Para poder acceder a esta información, se hace necesario introducir un proceso de submuestreo en la serie (xr)obtenida del muestreo A/D anterior.
2323
1
-1
VALOR MUESTREOY RETENCIÓN
0
1 SEGUNDO
AMPLITUD
Muestreo y Retención del Sonido
Amplitud de las tensiones de muestreo v/s frecuencia de muestreo.
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2424
Alta44,10044 KHzMedia22,05022 KHzBaja11,02511 KHz
CalidadCalidaddel sonidodel sonido
MuestrasMuestraspor segundopor segundo
FrecuenciaFrecuenciade muestreode muestreo
1
-1
VALOR MUESTREOY RETENCIÓN
0
1 SEGUNDO
AMPLITUD
Tabla Nº1: Frecuencias de muestreo más usadas
2525
16.4 µS
5.58 µS
t
t
t
SEÑAL DE AUDIODE 22 KHz
Señal PAM
SEÑAL DE MUESTREODE 178 KHz
LA ENVOLVENTE ESIGUAL AL ORIGINAL
Muestreo de una señal de Audio de 22 Khz por una señal de muestreo de 178 Khz. note que la forma De la envolvente de la señal PAM resultante es bastante semejante a señal original.
Muestreo a 178 KHz.
2626
t
t
t
Señal PAM LA ENVOLVENTE ESIGUAL AL ORIGINAL
46.4 µS
22.72 µS
SEÑAL DE AUDIODE 22 KHz
SEÑAL DE MUESTREODE 44 KHz
Diferentes SeñalesPAM
La misma señal de audio de 22Khz muestreada ahora por una señal de 44 Khz. La forma de la envolvente de la señal PAM resultante sigue siendo semejante a señal original, aunque ahora el trazo de esta envolvente no es tan claro
Muestreo a 44 KHz.
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10
2727
Amplitud
Frecuencias
KHz5 201510 253035
SONIDO ORIGINAL
Amplitud
Frecuencias
KHz1520105
SONIDO FILTRADO
20 KHz
FILTROPASA BAJOS
El sonido filtrado parecebastante real. Solo percibo
una muy leve diferencia en laIntensidad de las notas
altas
Eliminación de las componentes de frecuencia superiores a 20 Khz.
2828
Prevención contra la formación de falsas armónicas mediante la inclusión de un filtro pasa bajo previo al circuito de muestreo y retención.
2929
RESET5V
0V
LF398
78
3
4
1
6Ch*
RESETLEVELINPUT OUT
15V
-15V
R18K2
R2*
D1LM1121.2V
)()2(2.1
ChRV
TV
⋅=
∆∆
Ejercicios resueltos
Aplicaciones1.- Generador de rampa con nivel variable de reset.En este circuito la ecuación de diseño para el tiempo dela rampa es con R2 > 10K.
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3030
Vout
Vin
TLC2721N4148
Ejerciciopropuesto
Aplicaciones2. Detector de PeakAdemás se puede notar que estas son una pequeña partede las grandes aplicaciones que tienen este tipo de circuitocomo por ejemplo, en la instrumentación de equiposelectrónicos de medición, en estos se encuentra unarama muy importante que son los equipos de mediciones médicas, que son muy importantes en la actualidad y enla vida de todos.
3131
Torres Portero, ManuelTorres Portero, Manuel:: Circuitos Integrados Circuitos Integrados Lineales. 6Lineales. 6ªª EdiciEdicióón, Editorial Paraninfo S.A. n, Editorial Paraninfo S.A. ––Madrid, EspaMadrid, Españña, 1994.a, 1994.
RashidRashid, , MuhammadMuhammad HarunurHarunur:: ElectrElectróónica de nica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones, Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones, Editorial Prentice Editorial Prentice HallHall Hispanoamericana, Hispanoamericana, MMééxico, 1995.xico, 1995.
Millman, JacobMillman, Jacob:: ElectrElectróónica Integrada: Circuitos nica Integrada: Circuitos y Sistemas Analy Sistemas Analóógicos y Digitales, 8gicos y Digitales, 8ªª EdiciEdicióón, n, Editorial Editorial HispanoeuropeaHispanoeuropea, Barcelona , Barcelona –– EspaEspañña, a, 1989.1989.
Malvino, Albert Malvino, Albert PaulPaul:: Principios de ElectrPrincipios de Electróónica, nica, 66ªª EdiciEdicióón, Editorial n, Editorial McGrawMcGraw Hill Interamericana Hill Interamericana d Ed E ññ S A U M d id S A U M d id EE ññ 2000 2000
BibliografíaBibliografíaBibliografía
Conversor Digital a Conversor Digital a AnálogoAnálogo
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3333
Señales digitales y analógicas.Señales digitales y analógicas.
Señales analógicas:
Son variables eléctricas que evolucionan en el tiempo en forma análoga a alguna variable física.
Señales digitales:
Son variables eléctricas con dos niveles bien diferenciados que se alternan en el tiempo transmitiendo información según un código previamente acordado.
3434
Habitualmente los códigos binarios representan números (que a su vez representan valores que va asumiendo una variable física o eléctrica), o bien señales de control, de mando o de estado (informando sobre el estado de una operación o proceso).
• Codigo binario natural.
• Codigo decimal binario (BCD)
0111 0011 0010 ↔ 732
Códigos Binarios.Códigos Binarios.
3535
Estructura Básica.Estructura Básica.
Estructura de un conversor digital-analógico. Xref es la referencia, dn ...d1 la entrada digital y x la respuesta
analógica.
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3636
Característica.Característica.
Relación entre la entrada digital D y la salida analógica x de un conversor digital-analógico.
3737
Métodos de Conversión.Métodos de Conversión.
Conmutación de Corrientes Ponderadas.
Circuito equivalente de un conversor digital-analógico de resistencias ponderadas.
3838
Redes escalera.
Conversor digital-analógico de red escalera.
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14
3939
Redes escalera R-2R.
Una red R-2R. La resistencia vista es siempre R.
4040
Redes escalera R-2R.
Conversor analógico-digital R-2R en modo de corriente. La masa virtual en la entrada inversora del amplificador
operacional garantiza que la propiedad de la red R-2R se cumpla.
4141
Redes escalera R-2R.
Conversor digital-analógico R-2R en modo de tensión.
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4242
Conversor de 8 Bits.Conversor de 8 Bits.
DAC-08 alambrado para voltajes de salida positiva
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
1 2
3 4
6 7 8 9 10 11
1314
15
16
MSB5
LSB12
5.0 kΩ
Isal
Isalida
Iref = = 2.0 mA
DAC-08
2
3
4Vref = 10.0 V
TTL o CMOScompatibles
Rf = 5.0 kΩ
6
7
OP-77
0.1 µF CC = 0.01 µF 0.1 µF
-15 V +15 V
Rref = 5.0 kΩ
+15 V
V0 = Isal Rf
-15 V
Rref
Vref
Terminales.
Señales de salida.
4343
Especificaciones de los DAC.Especificaciones de los DAC.
Resolución.
Exactitud.
Error de exactitud.
4444
Error de escala.
Error de escala.
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16
4545
Error de offset.
Error de offset.
4646
Error de No linealidad.
Error de No linealidad.
4747
Error de No linealidad diferencial.
Error de No linealidad Diferencial.
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4848
Monotonía.
Tiempo de establecimiento.
Slew-Rate.
Sobrepico y Glitch.
Sobrepico y Glitch.
4949
Muestreo y Retención.Muestreo y Retención.Se denomina muestreo a la acción de tomar muestras
(valores) de una señal en una sucesión de instantes sin importar lo que sucede el resto del tiempo.
Circuito de muestreo y ejemplo de su comportamiento.
5050
Compatibilidad con Compatibilidad con Microprocesadores.Microprocesadores.
• Principios de interfase.
• Registros temporales de memoria.
• El procedimiento de selección.
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18
5151
8 8
Canal de datos de 8 bits A otros dispositivosperiféricos
Proveniente delmicroprocesador
A otros DAC
Leer/escribir provenientedel microprocesador
A otros dispositivosperiféricos
Decodificador
Canal de direccion de 16 bitsDel microprocesador A otros dispositivos periféricos
16
Vo Vo
D7 a D0D7 a D0
DAC 0 DAC 7
CE
CS
CE
CS
Para seleccionar un DAC, el microprocesador coloca su dirección en el canal de direcciones. Como respuesta al código de dirección
correspondiente, unas de las salidas del decodificador va a un nivel de voltaje bajo y habilita la terminal de selección del circuito integrado de la
terminal de selección, CS del DAC elegido.
• El procedimiento de selección.
5252
Decodificadorde direcciones
Canal dedirecciones
2
1
3
4
5
6
7
8
Canal dedatos
10
1211 13
9
16
15
14
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
Detección
Seleccionar
CEVCC
0.1µF
15 V
Tierra Tierra
R/W proveniente delmicroprocesador
CS
AD558
V00 a 0.961 V39 mV/bit
El AD588 es un convertidor D/A de 8 bits compatible con microprocesadores; se muestran sus terminales.
5353
Aplicaciones.Aplicaciones.
Potenciómetro digital.
Potenciómetro controlado digitalmente.
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19
5454
Conversor con características mejoradas.
Amplificador con Ganancia, mejorado.
5555
Amplificador con ganancia controlada inversamente.
Amplificador controlado inversamente.
5656
Multiplicador de capacidad.
Multiplicador de Capacidad controlado.
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20
5757
DAC 08088-Bit D/A Converter
5858
DAC 08088-Bit D/A Converter
Conversor Análogo Conversor Análogo DigitalDigital
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21
6060
IntroducciónIntroducciónLa creciente actualidad de las técnicas digitales La creciente actualidad de las técnicas digitales es un hecho incuestionable. No obstante, si se es un hecho incuestionable. No obstante, si se tiene en cuenta que nosotros los humanos tiene en cuenta que nosotros los humanos somos “analógicos”, resulta evidente la somos “analógicos”, resulta evidente la necesidad de establecer, de una u otra forma, la necesidad de establecer, de una u otra forma, la unión entre ambos mundos.unión entre ambos mundos.Debido a esto surge el conversor análogoDebido a esto surge el conversor análogo--digital que tiene la capacidad de realizar esta digital que tiene la capacidad de realizar esta unión entre el mundo real con el mundo digital.unión entre el mundo real con el mundo digital.Los conversores análogoLos conversores análogo--digitales, digitales, denominados también ADC’s, son elementos denominados también ADC’s, son elementos que transforman un nivel de tensión en una que transforman un nivel de tensión en una información digital en un código determinado, información digital en un código determinado, con una precisión y resolución dada.con una precisión y resolución dada.
6161
Nociones básicas sobre Nociones básicas sobre adquisición de datos.adquisición de datos.
Un sistema de adquisición de datos es Un sistema de adquisición de datos es un equipo que nos permite tomar un equipo que nos permite tomar señales físicas del entorno y señales físicas del entorno y convertirlas en datos que convertirlas en datos que posteriormente podremos procesar y posteriormente podremos procesar y presentar.presentar.
Señal fisica
Tran
sduc
tor
Acondicionamiento ConvertidorA/D
Referencia
Salida Digital
Esquema de bloques de un Sistema de Adquisición de Datos
6262
Los bloques principales en un S.A.D. Los bloques principales en un S.A.D. sonson::
El transductor.El transductor.El acondicionamiento de señal.El acondicionamiento de señal.El conversor análogoEl conversor análogo--digital.digital.La etapa de salida (interfaz con La etapa de salida (interfaz con la lógica).la lógica).
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22
6363
El transductor.El transductor.
El transductor es un elemento El transductor es un elemento que convierte la magnitud física que convierte la magnitud física en una señal de salida (puede en una señal de salida (puede ser corriente o voltaje).ser corriente o voltaje).
Ejemplo : LDR, NTC, detector Ejemplo : LDR, NTC, detector de de Rpm, etc. Rpm, etc.
6464
La etapa La etapa acondicionadoraacondicionadora de de señal.señal.
El acondicionamiento de señal es El acondicionamiento de señal es la etapa encargada de filtrar y la etapa encargada de filtrar y adaptar la señal proveniente del adaptar la señal proveniente del transductor a la entrada del transductor a la entrada del convertidor analógico/digital. convertidor analógico/digital. Posee las siguientes. etapas:Posee las siguientes. etapas:
• Amplificación.• Excitación.• Filtrado.
• Multiplexado.• Aislamiento.• Linealización.
6565
El conversor análogo digital.El conversor análogo digital.
El conversor Analógico / Digital es El conversor Analógico / Digital es un sistema que presenta en su un sistema que presenta en su salida una señal digital a partir de salida una señal digital a partir de una señal analógica de entrada, una señal analógica de entrada, (normalmente de tensión) (normalmente de tensión) realizando las funciones de realizando las funciones de cuantificacióncuantificación y y codificación.codificación.Características básicas del ADC.Características básicas del ADC.Errores en los ADC.Errores en los ADC.
Entrada Analógica
Va
Salida digital
A3(23)
A2(22)
A1(21)
A0(20)
ConvertidorA/D
Resolución100 mV
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23
6666
Características básicas del ADC.Características básicas del ADC.
Impedancia de entrada.Impedancia de entrada.Rango de entrada.Rango de entrada.Nº de bits.Nº de bits.Resolución.Resolución.Tensión de fondo de escala.Tensión de fondo de escala.Tiempo de conversión.Tiempo de conversión.Error de conversión.Error de conversión.
6767
Errores en los ADC.Errores en los ADC.
Error de offset.Error de offset.Error de cuantificación.Error de cuantificación.Error de linealidad.Error de linealidad.Error de apertura.Error de apertura.
6868
Resolución.Resolución.Es el mínimo valor que puede Es el mínimo valor que puede distinguir el convertidor en su distinguir el convertidor en su entrada analógica, o dicho de entrada analógica, o dicho de otro modo, la mínima otro modo, la mínima variación, variación, ViVi, en el voltaje de , en el voltaje de entrada que se necesita para entrada que se necesita para cambiar en un cambiar en un bitbit la salida la salida digital.digital.
)12( −= n
VfeVi
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24
6969
Tiempo de conversión.Tiempo de conversión.
Es el tiempo que tarda en Es el tiempo que tarda en realizar una medida el realizar una medida el convertidor en concreto, y convertidor en concreto, y dependerá de la tecnología de dependerá de la tecnología de medida empleada. medida empleada. Evidentemente nos da una cota Evidentemente nos da una cota máxima de la frecuencia de la máxima de la frecuencia de la señal a medir.señal a medir.
7070
Error de offset.Error de offset.
El error de El error de offsetoffset es la diferencia es la diferencia entre el punto nominal de entre el punto nominal de offsetoffset(cero) y el punto real de (cero) y el punto real de offsetoffset..
Diagrama ideal
010
100
011
001
000
1 2 3 4
Cod
igo
digi
tal d
e sa
lida
Valor analógico de salidaError de offset
Diagrama real
7171
Características del A/D
• Ecuación de entrada-salida• Error de cuantificación• Respuesta en frecuencia• Comparadores analógicos• Compatibilidad con microprocesadores• Especificaciones de los fabricantes
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25
7272
Ecuación de entrada-salida
• Resolución = Vifs/(2n-1)
• Código Salida = D
• D = Vi / Resolución
• Si n = 4 , Vifs = 15V• Resolución=15V/(24-1)
Resolución= 1 V/LSB• Si Vi = 5V• D = 5V / (1 V/LSB)
D = 5 LSBD = 5, o sea, 0101
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
0 1 1 1
0 1 1 0
0 1 0 1
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 1 0
0 0 0 1
0 0 0 0
Voltaje de entrada analógica V i (V)
5V 10V 15V
7373
Error de Cuantificación
VifsCE n *)2/1(.. =
1 1 1 1
1 1 1 0
1 1 0 1
1 1 0 0
1 0 1 1
1 0 1 0
1 0 0 1
1 0 0 0
0 1 1 1
0 1 1 0
0 1 0 1
0 1 0 0
0 0 1 1
0 0 1 0
0 0 0 1
0 0 0 0
Voltaje de entrada analógica V i (V)
5V 10V 15V
• n= 4 y Vifs= 15V
• E.C = 0.94 ≅ 1 V.
7474
Respuesta en Frecuencia• Error de apertura• Amplificador Muestreador y Retenedor
TL081TL081
CH 1000 pF
SWVENT
+15 V
-15 V
+15 V
-15 V
A ADC
Control muestra/establecimiento
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26
7575
Comparadores Analógicos
• Vo ≅ sgn( Va – Vb ) = 1si Va Vb
• Vo ≅ sgn( Va – Vb ) = 0 si Va < Vb
1 lógico Va > Vb0 lógico Va < VbComparador =
EntradaanalógicaVa
Vb
Salida: Vo = signo(Va - Vb)
7676
Compatibilidad con Microprocesadores
Lógica
Salida digital
Selecciona pastillaLectura/EscrituraEstado
Decodificador del canalde direcciones
Registro deaproximaciones
sucesivas
Reloj
Comp.VENT
Analógico
Salidadigital
DACRegistro de tres
estados delregistro de memoria
7777
Especificaciones de los Fabricantes•Señal de entrada: Unipolar = 0 a 10 V.
Bipolar = ± 5V, ± 10V, etc.•Tiempo de Conversión: A/D. Ultrarrápidos = 10-60 ns.
A/D. Aprox. Sucesivas = 1-100 µs. •Formato de salida: - Binario bipolar, offset.
- Complemento a uno, a dos.- Códigos estándar.
•Precisión: Incluye errores de las partes analógicas y digitales del sistema.
Ejemplo:• Convertidor de 10 bits, con señal de entrada de 0 a
10V.• Error de Cuantificación = 10 mV.• Error Analógico = 10 mV.• Error Total = 20 mV.• Implica que el A/D funciona como uno de 9 bits,
sin error analógico, ya que E.C. = 20 mV.
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27
7878
Tipos de Conversores A/D• Bucle Abierto:
Conversión A/D Directa.
De Rampa o Simple Pendiente.
De Doble Rampa.
• Bucle Cerrado:
Rampa en Escalera.
De Cuenta Continua.
Aprox. Sucesivas.
SALIDADIGITAL
CIRCUITODIGITALSEÑAL
ANALOGICACIRCUITO
DIGITAL
D A C SALIDADIGITAL
COMPARADORENTRADAANALOGICA
7979
Conversión A/D Directa
• ADC con Comparadores
2N-1
1
2
CO
DIF
ICAD
OR
R
R
R
R
VREF
012
N-2N-1
Salidadigital
8080
C
+V VX
OSCILADOR
CONTROL
CK
CONTADOR
PO
AI A0 An
I0COMPARADOR
PO
CK
VX
t
CONTROL
xo
VI
CfTfN ** ==
Conversor de Rampa o de Simple Pendiente
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28
8181
Conversor A/D de Doble RampaVIN
INTEGRADOR
DETECTORDE CERO
LOGICAEXCITACION
CONMUTADOR
-VREF
ENTRADAANALOGICA
ENTRADADE
CONTROL
CONTADORN BITS
RELOJ
SALIDA DIGITAL
DESBORDAMIENTO
C
R
SE APLICAVIN
SALIDADEL
INTEGRADOR
T1 T2TX
-V
SE APLICA-VREF
SALIDADEL DETECTOR
DE CERO
PENDIENTEFIJA
t
t
VREF
C.R.
-VIN
C.R.
inH VRCtV 0
=
REF
x
REF
x
VVn
VVtN == *
10
refrefH VRCNTV
RCtxV ==
8282
Conversor A/D Rampa en Escalera
COMPARADOR
RELOJ
CONTADORN BITS
CLEAR
D/AN BITS
ENT.ANALOG.
VA
VD
MSB
LSB
SALIDADIGITAL
1 2 3 4 5 6 7
VA
VD
IMPULSOS
Contador separa
8383
Conversor A/D de Cuenta Continua
D/AN BITS
MSB
LSB
CONTADORREVERSIBLE
N BITSDECUENTA
CUENTA
RELOJRELOJRELOJRELOJ
LOGICADE
CONTROL
ARRANQUE
COMPARADOR
ENT.ANALOG.
VA
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29
8484
Aproximación Sucesivas
100
V0=1
V0=0
1
1
1
1
1
1
0
0
0
0
0
110
010
111
101
011
001
111
110
101
100
011
010
001
000
MSB
LSB
SALIDADIGITAL
D/A
REGISTRO DEAPROXIMACIONES
SUCESIVAS
CIRCUITODE
CONTROL
RELOJ
REGISTRODE
DESPLAZAMIENTOVB
VA
ENT.ANALOG.
VD
FIN DECONVERSION
0
8585
Otros A/D
• Conversores No Lineales:
Conversor A/D Logarítmico.Conversor A/D con Coma Flotante.
8686
Medidas de las INL/DNL.Medidas de las INL/DNL.
Definiciones de la INL y la DNL.Definiciones de la INL y la DNL.Lazo Analógico Integrador.Lazo Analógico Integrador.Ventajas e inconvenientes del Ventajas e inconvenientes del método.método.Ventajas de un circuito Ventajas de un circuito promediador.promediador.Prueba dinámica de la INL y la Prueba dinámica de la INL y la DNL. DNL.
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30
8787
Definición de la INL y la DNL.Definición de la INL y la DNL.
DLSB
VVINLIDEAL
OFFSETO −
−=
)(
El error INL se describe como la El error INL se describe como la desviación, en LSB o porcentaje del desviación, en LSB o porcentaje del fondo de escala (FSR), de la función de fondo de escala (FSR), de la función de transferencia respecto de una línea transferencia respecto de una línea recta. La magnitud del error INL recta. La magnitud del error INL depende por tanto directamente de la depende por tanto directamente de la posición escogida para esa línea recta. posición escogida para esa línea recta.
El error DNL está definido como la El error DNL está definido como la diferencia entre el ancho real de un diferencia entre el ancho real de un escalón y el valor ideal de un LSB. Para escalón y el valor ideal de un LSB. Para un ADC ideal (en el que un ADC ideal (en el que DNL=0DNL=0 LSB), LSB), cada escalón analógico es igual a un cada escalón analógico es igual a un LSB y los valores de transición están LSB y los valores de transición están separados por 1 LSB exactamente.separados por 1 LSB exactamente.
−= + 1-(V 1D
IDEAL
DLSB
VDNL
8888
Característica INL de un ADC.Característica INL de un ADC.Característica DNL de un ADC.Característica DNL de un ADC.
10000000............
0000011100000110000001010000010000000011000000100000000100000000 Entrada Análoga
Código de Salida
Función de TransferenciaActual del ADC
Mejor línearecta
Línea punto final
Mejor línearecta INL
Punto finalINL
8989
Lazo Servo Analógico.Lazo Servo Analógico.Otro método para determinar los Otro método para determinar los parámetros de linealidad estática de un parámetros de linealidad estática de un ADC, similar al precedente pero más ADC, similar al precedente pero más sofisticado, consiste en un lazo servo sofisticado, consiste en un lazo servo analógico e integrador. Este método se analógico e integrador. Este método se reserva generalmente para reserva generalmente para procedimientos de pruebas enfocados a procedimientos de pruebas enfocados a medidas de alta precisión en lugar de medidas de alta precisión en lugar de velocidad.velocidad.Un típico lazo servo analógico consiste Un típico lazo servo analógico consiste en un integrador y dos fuentes de en un integrador y dos fuentes de corriente conectadas a la entrada del corriente conectadas a la entrada del ADC ADC
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31
9090
Lazo servo analógico.Lazo servo analógico.
INTEGRADOR
PRECISIONDVM
N-BITADC
COMPARADORMAGNITUD
DIGITAL
I semic
C
Fuentesde
Corriente
Fuente
Rampa dv/dt = 1/C
Clock
> <
N N
DUT
2n-1Códigos de
pruebadesde el
PC.Las líneas de señal '>' y '<' del comparadorde magnitud controlan directamente el flujode corriente de las dos fuentes de corriente.
9191
Efectos de la incertidumbre en el Efectos de la incertidumbre en el período de muestreo de un S.A.D.período de muestreo de un S.A.D.La teoría de muestreo periódico de señales La teoría de muestreo periódico de señales analógicas supone que las muestras analógicas supone que las muestras cuantificadas de la señal se encuentran cuantificadas de la señal se encuentran exactamente exactamente equiespaciadasequiespaciadas en el tiempo. en el tiempo. En la práctica diferentes fenómenos En la práctica diferentes fenómenos circuitalescircuitales originan que el espaciamiento originan que el espaciamiento entre muestras no sea constante, entre muestras no sea constante, denominándose esta denominándose esta aperiodicidadaperiodicidad ««JitterJitterdel período de muestreo».del período de muestreo».JitterJitter del período de muestreo.del período de muestreo.
9292
Jitter del período de muestreo.Jitter del período de muestreo.
Cuantifica la variación del período Cuantifica la variación del período de muestreo respecto a su valor de muestreo respecto a su valor medio.medio.
Instantes demuestreo
t3 t4
t1 t2
Señalmuestreada
∆T1 ∆T2
∆T3 ∆T4
t
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32
9393
Aplicación del ADC.Aplicación del ADC.
Voltímetro digital.Voltímetro digital.Interfaz para Interfaz para Conversores.Conversores.
9494
Para comunicar el mundo analógico con Para comunicar el mundo analógico con el digital, es necesario hacerlo por el digital, es necesario hacerlo por medio de circuitos muy concretos: medio de circuitos muy concretos: multiplexores analógicos, circuitos de multiplexores analógicos, circuitos de muestreo y retención, filtros, etc.muestreo y retención, filtros, etc.
Interfaz para ADC.Interfaz para ADC.
A.O.
RELOJ
VREF.
RETARDO
S/H
BUFFERTR1-STATE
IN OUTIN
CONTROLOUT
SALIDAS
IN
SALIDADIGITAL
LINEAS DEHABITACIONDE LAS SALIDASSTROBE
AJUSTE OUT
SALIDADIRECC.
DIRECCIONCANALANALOGICO
ENTRADASANALOGICAS
MU
LTIP
LEXO
R
ADC
12
BITS
SALIDAS
LATCHDIRECC.
MUX
N32 1
5
7 8
12 13 14 15 16 17
20
11
18
+5V
&2
SSR/W
D0-
D1-
D2-
D3.
D4.
D5.
D6.
D7
0V
5V+
12 13
N2
11
12 3
N1
+
5V+
CS
D0D1D2D3D4D5D6D7Vref. in
WR RD
Vin+
R
CLK
C
Vin-
10 K
1817161514131211
1
3 20 2
6
19
4
R4
C2
150p7
109A D
9 10
N1... N4 = IC4 = 74LS00
IC1ADC0804
D0
D7
1312
14
CLK
D0D1D2D3
OC1
Q0Q1Q2Q3
CLR
OC2
+E2 E1
3456
15
N4
ABC
E
11109
01234567
VEE
13 1
14 215 312 41 55 62 74 8
9
01234567
K1
11
10 6 9
21
5V+
IC3
4051
IC2
74LS173
16 3
1 8 2 8 7
D0
D2
4
5
76
9
LF 356
P1
500
R2
100
2K2
4K7
R3C1
10µ 16V
D12V5LM336
5V+
R1
2
37
4
6
Vref2
IC5
LM 336
+
5V+
14
7
0
IC4C3 ... C5
3x100n
9595
CONVERSORES ANALOGO – DIGITAL CON SALIDA A DISPLAYLCD O LED
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
33
9696
MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LCD
9797
MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LCD
9898
MEDIDOR DE PANEL CON DISPLAY LED
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
34
9999
ADC 0800 8- Bit A/D CONVERTER
100100
ADC 0800 8- Bit A/D CONVERTER
101101
ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
35
102102
ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS
103103
ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS
104104
ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
36
105105
ADC 0801/ADC0802/ADC0803/ADC0804/ADC08058 Bit µP COMPATIBLE A/D CONVERTERS
106106
CONVERSORESFRECUENCIA - VOLTAJE
107107
Introducción
Un conversor frecuencia voltaje , es un sistema que en su salida entrega una tensión continua, proporcional a la frecuencia de entrada.
Señal continuaConversorfrecuencia-voltaje
Señal alterna
∼
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37
108108
APLICACIONESAPLICACIONES
109109
APLICACIONESAPLICACIONES
110110
3.333.33333.33333.3320000200001.51.515015090009000
0.4000.400400400240024000.16670.166716.6716.67100010000.0330.0333.333.33200200
Voltaje Voltaje [ Volts ][ Volts ]
Frecuencia Frecuencia [ Hz ][ Hz ]
Velocidad Velocidad [[R.P.MR.P.M]]
Vout = F * C1 * R1* Vcc
Tabla de Valores Frecuencia & Tensión
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38
111111
APLICACIONESAPLICACIONES
112112
APLICACIONESAPLICACIONES
113113
APLICACIONESAPLICACIONES
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
39
114114
APLICACIONESAPLICACIONES
115115
APLICACIONESAPLICACIONES
116116
APLICACIONESAPLICACIONES
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
40
117117
APLICACIONESAPLICACIONES
118118
APLICACIONESAPLICACIONES
119119
APLICACIONESAPLICACIONES
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
41
120120
APLICACIONESAPLICACIONES
121121
APLICACIONESAPLICACIONES
122122
APLICACIONESAPLICACIONES
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
42
123123
APLICACIONESAPLICACIONES
124124
APLICACIONESAPLICACIONES
125125
CONVERSOR CONVERSOR CORRIENTE CORRIENTE -- VOLTAJEVOLTAJE
U.T.F.S.M. - Sede J.M.C. - Viña del Mar
43
126126
XTR110XTR110
127127
APLICACIONES
128128