CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO

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1. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO 
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONVERSOR DIGITAL/ANALÓGICO 
 
RENNER SIQUEIRA FRANÇA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis 
 
 
Cuiabá-MT 
2017 
2. 
3. UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO 
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA CURSO DE 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONVERSOR DIGITAL/ANALÓGICO 
 
RENNER SIQUEIRA FRANÇA 
 
 
 
 
Relatório apresentado ao curso de engenharia 
elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso, 
como requisito parcial para avaliação na disciplina 
Eletrônica II sobre a orientação do Prof. Dr. Saulo 
Roberto Sodré dos Reis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Dr. Saulo Roberto Sodré dos Reis 
 
 
 
Cuiabá-MT 
2017
Sumário 
 
INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 4 
1) MATERIAIS UTILIZADOS .................................................................................. 4 
2) OBJETIVO .............................................................................................................. 9 
3) DESENVOLVIMENTO TEÓRICO ................................................................... 10 
4) RESULTADOS OBTIDOS .................................................................................. 10 
5) CONCLUSÃO ....................................................................................................... 13 
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 13 
 
4 
 
 
INTRODUÇÃO 
 Uma grandeza digital terá sempre um entre dois valores. Tais valores são 
especificados como 0 ou 1, ALTO ou BAIXO. Na prática, uma grandeza digital pode 
ser representada, por exemplo, por uma tensão, que deverá situar-se dentro de limites 
especificados, de maneira a representar corretamente tal grandeza. Por exemplo, para a 
lógica TTL, sabemos que 
de 0 V a 0,8 V temos a representação do valor lógico 0 
de 2 V a 5 V temos a representação do valor lógico 1 
 
 Por outro lado, uma grandeza analógica pode assumir qualquer valor dentro de 
um intervalo contínuo de valores, e, mais importante, o seu valor exato neste intervalo é 
significante. Assim, se a saída de um conversor de temperatura para tensão apresenta 
um valor de 2,76V, tal valor deve ser tomado exatamente como foi obtido, pois deve 
representar uma temperatura de, por exemplo, 27,6
o
C. Se a tensão medida fosse de 
2,34V ou de 3,78V, ela estaria representando uma temperatura completamente diversa. 
A maioria das grandezas físicas é analógica em sua natureza, e podem assumir qualquer 
valor dentro de um espectro contínuo de valores. Como exemplo, podemos citar a 
temperatura, a pressão, a velocidade de rotação etc. 
 Os sistemas digitais realizam todas as suas operações internas, usando circuitos 
e grandezas digitais. Qualquer informação que tenha de entrar em um sistema digital 
precisa, primeiro, ser digitalizada. Do mesmo modo, as saídas de um sistema digital 
estão sempre representadas na forma digital. Quando um sistema digital, como um 
computador, precisar ser utilizado para monitorar e/ou controlar um processo físico, 
precisaremos resolver o problema da compatibilização das características digitais de um 
computador com as características analógicas das variáveis envolvidas no processo 
físico. A Figura 1 ilustra esta situação. 
 
 
 
 
 
 
Figura 1- Conversores A/D e D/A são usados para estabelecer uma interface entre um 
computador e o mundo analógico. 
 
1. Transdutor. Em geral, a variável física é uma grandeza não-elétrica. O 
transdutor é um dispositivo que converte uma variável física em variável elétrica. 
 
 
 
Co
 
 
 
Co
5 
 
Alguns dos transdutores mais conhecidos são os termistores, os fotodiodos, os 
transdutores de pressão e os tacômetros. A saída de um transdutor é uma corrente ou 
uma tensão proporcional ao valor da variável física que está sendo monitorada. Por 
exemplo, a variável física pode ser a temperatura da água de um tanque que está sendo 
alimentado por duas fontes de água, uma fria e outra quente. Vamos imaginar que a 
temperatura da água varie de 80
o
F a 150
o
F, e que um termistor converta a temperatura 
da água para tensões na faixa de 800 a 1500mV. Note que a saída do transdutor é 
diretamente proporcional à temperatura, de forma que cada 1
o
F produza uma saída de 
10mV. 
 2. Conversor Analógico-Digital (A/D). A saída analógica do transdutor é 
colocada na entrada do conversor A/D que converte a entrada analógica numa saída 
digital. Esta saída digital é um número binário que representa o valor da entrada 
analógica. Por exemplo, o conversor A/D poderia converter os valores entre 800 e 
1500mV da saída do transdutor em valores binários na faixa de 010100002 (80) a 
100101102 (150). Note que o valor da saída binária do conversor A/D é proporcional ao 
valor da sua tensão de entrada. 
3. 3. Computador Digital. A representação digital da 
variável do processo físico é transmitida do conversor A/D para o computador digital, 
que armazena o valor desta variável para processamento, de acordo com as instruções 
do programa que estiver sendo executado. 
4. 4. Conversor Digital-Analógico (D/A). A saída digital gerada pelo 
computador é enviada ao conversor D/A, que converte para seu valor analógico de 
tensão ou corrente correspondente. Por exemplo, o computador pode produzir uma saída 
digital na faixa de 000000002 a 111111112, que o conversor D/A converte para uma 
tensão na faixa de 0 a 10V. 
5- 5. Acionador. O sinal analógico proveniente da saída do conversor D/A é muitas vezes 
conectado à entrada de um dispositivo que serve como acionador para controlar a 
variável física. No exemplo do tanque d'água, o acionador poderia ser uma válvula 
eletricamente controlada, que regulasse o fluxo de água quente para dentro do tanque, 
de acordo com a tensão analógica existente na saída do conversor D/A. O fluxo poderia 
variar proporcionalmente com esta tensão, com 0V interrompendo o fluxo, e com 10V 
produzindo o fluxo máximo. 
 Pelo exposto, fica claro que tanto os conversores A/D quanto os conversores 
D/A funcionam como interfaces em um sistema totalmente digital, como um 
computador, e o mundo analógico. Esta função vem ficando cada vez mais importante à 
medida que os microprocessadores, cada vez mais baratos, são amplamente utilizados 
em áreas onde antes não se justificava o uso do computador em razão do alto custo. 
 
2. Conversão Digital/Analógica (D/A) 
 A conversão D/A é o processo onde um valor representado em determinado 
código binário (como o binário puro ou o BCD) é convertido para um valor de tensão 
ou de corrente proporcional ao valor digital. A Figura 2(a) mostra o símbolo para um 
conversor D/A de 4 bits. 
 As entradas digitais D, C, B e A são, via de regra, provenientes de um registrador 
de saída de um sistema digital. Os 2
4
 = 16 números binários diferentes representados 
por estes quatro bits estão listados na tabela da Figura 2(b). Para cada número na 
6 
 
entrada, o conversor D/A associa um único valor de tensão de saída. Realmente a tensão 
analógica de saída VOUT equivale em volts ao número binário de entrada. A mesma 
idéia poderia ser aplicada no caso de termos uma corrente IOUT na saída do conversor 
D/A. 
 Em geral, saída analógica = K x entrada digital 
onde K é o fator de proporcionalidade,que é um valor constante para um dado 
conversor D/A. A saída pode ser tanto uma tensão quanto uma corrente. Quando a saída 
for uma tensão, K será uma unidade de tensão, e quando a saída for uma corrente, K será 
uma unidade de corrente. Para o conversor D/A da Figura 2, K = 1V, de modo que 
VOUT = (1 V) x entrada digital 
 Podemos usar esta relação para calcular VOUT para qualquer valor da entrada 
digital. Por exemplo, com uma entrada digital de 110022 = 1210, obteremos VOUT = 1 
V x 12 = 12 V 
Conversor
D/A
(DAC)
 D MSB
 C
Entradas Vout
digitais B Saída analógica
 A
 LSB
(a)
D C B A Vout (V)
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
0 0 1 1 3
0 1 0 0 4
0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
1 0 0 0 8
1 0 0 1 9
1 0 1 0 10
1 0 1 1 11
1 1 0 0 12
1 1 0 1 13
1 1 1 0 14
1 1 1 1 15
(b)
 
Figura 2 Um conversor D/A de quatro bits, com saída de tensão. 
 
Exemplo 1: Um conversor D/A de cinco bits tem saída de corrente. Para uma entrada 
digital de 101002, é produzida uma corrente de saída de 10 mA. Qual será a corrente 
IOUT para uma entrada digital de 111012? 
A entrada digital de 101002 é igual ao decimal 20. Uma vez que IOUT = 10 mA, 
o fator de proporcionalidade é de 0,5mA. Então, IOUT para qualquer entrada 
digital, tal como 111012 = 2910 da seguinte forma: IOUT = (0,5 mA) x 29 = 14,5 
mA 
 
Exemplo 2: Qual o maior valor da tensão de saída de um conversor D/A de oito bits, 
que produz 1,0 V na saída, para uma entrada de 001100102? 
001100102 = 5010 
 1,0V = K x 50  K =20 mV 
A maior saída ocorrerá para uma entrada de 111111112 = 25510 
VOUT(máx.)= 20 mV x 255 = 5,10V 
 
 Saída Analógica. Tecnicamente, a saída de um conversor D/A não é 
considerada uma grandeza analógica pelo fato de ela poder assumir somente valores 
7 
 
específicos de tensão ou corrente, como os 16 possíveis níveis de tensão para VOUT 
ilustrados na Figura 2. No entanto, como veremos adiante, poderemos aumentar o 
número de valores diferentes para representar as saídas, diminuindo, assim, a diferença 
entre dois valores de saída sucessivos, com o consequente aumento do número de bits 
para representar a entrada. Com efeito, isto vai produzir uma saída cada vez mais 
parecida com uma quantidade analógica, cuja principal característica é sua variação 
sobre um espectro de valores. 
 
 Entradas Ponderadas. Para o conversor D/A da Figura 2, deve ser observado 
que cada entrada digital contribui com uma quantidade diferente para a formação da 
saída analógica. Isto pode ser visto facilmente, analisando os casos onde apenas um dos 
sinais de entrada está no nível ALTO: 
 As contribuições de cada entrada digital são ponderadas, ou seja, têm um peso, 
de acordo com sua posição no número binário de entrada. Então, sendo A o bit menos 
significativo, o seu peso é de 1V, B tem um peso de 2V, C de 4V, e o bit mais 
significativo, D, tem peso de 8V. Os pesos dobram para cada bit sucessivo, começando 
com o menos significativo, cujo peso é 1. Então, podemos considerar a saída VOUT 
como sendo a soma ponderada das entradas digitais do conversor. Por exemplo, para 
encontrar VOUT relativa à entrada 01112 faremos 4V+2V+1V = 7V. 
 
D C B A VOUT (V) 
0 0 0 1  1 
0 0 1 0  2 
0 1 0 0  4 
1 0 0 0  8 
 
Exemplo 3: Um conversor D/A de cinco bits produz VOUT = 0,2V para uma entrada 
digital de 000012. Encontre o valor de VOUT para a entrada 111112. 
0,2V é o peso do bit menos significativo. Então, os pesos dos outros bits 
devem ser de 0,4V, 0,8V, 1,6V e 3,2V, respectivamente. Desta forma, para 
uma entrada digital de 111112, o valor de VOUT será de 3,2V + 1,6V + 0,8V + 
0,4 + 0,2 = 6,2V. 
 
 Resolução (Tamanho do Degrau). Definimos a resolução de um conversor 
D/A como sendo a menor modificação que pode ocorrer em sua saída analógica, 
resultante de uma alteração na entrada digital. Referindo-nos à tabela da Figura 2, 
podemos observar que a resolução do conversor D/A lá representado é de 1V. A 
resolução é sempre igual ao peso do dígito menos significativo da entrada, sendo muitas 
vezes denominada tamanho de degrau, por ser a quantidade que VOUT vai mudar quando 
a entrada digital mudar de um degrau para outro. Isto está mais bem ilustrado na Figura 
3. Como o contador volta a zero a cada 16 contagens, a saída do conversor D/A é uma 
forma de onda em escada que sobe 1V por degrau. Quando o contador está em 1111, a 
saída do conversor D/A estará em seu valor máximo de 15V correspondendo ao valor de 
fim de escala. Quando o contador voltar a 0000, a saída do conversor D/A retorna a 0V. 
 Observe que a escada tem 16 níveis, correspondendo a cada uma das possíveis 
entradas, havendo somente 15 degraus, entre o nível de 0 e o de 15V. Em geral, para um 
conversor D/A de N bits, o número de níveis diferentes será de 2
N
, e o número de 
degraus será de 2
N
 - 1. 
8 
 
 
 
Figura 3- Forma de onda na saída de um conversor D/A. 
 
 Pode-se também imaginar que a resolução é idêntica ao fator de 
proporcionalidade existente na relação da entrada com a saída de um conversor D/A, ou 
seja, 
saída analógica = K x entrada digital 
Exemplo 4: Qual a resolução do conversor D/A do exemplo 2? Descreva o sinal em 
escada presente na saída deste conversor D/A. 
O bit menos significativo do conversor tem um peso de 0,2V. Esta é a 
resolução ou tamanho do degrau. Uma forma de onda em escada pode ser 
gerada pela conexão de um contador de cinco bits à entrada do conversor D/A. 
A escada terá 32 níveis de 0 a 6,2V, e 31 degraus, de 0,2V cada um. 
 
Exemplo 5: Para o conversor D/A do exemplo2, determine VOUT para a entrada de 
100012. 
O tamanho do degrau é de 0,2V, que vem a ser o fator de proporcionalidade K. 
A entrada digital de 100012 corresponde a 1710. Então VOUT = (0,2V) x 17 = 
3,4 V. 
 
 Resolução Percentual. Apesar da resolução poder ser 
expressa como uma quantidade de tensão ou corrente por degrau, é comum expressá-la 
como uma percentagem do valor máximo possível para a saída ou valor de fim de 
escala. Para ilustrar isto, consideremos o conversor D/A da Figura 3, com uma tensão 
de fim de escala igual a 15V, obtida quando a entrada digital for de 11112. O tamanho 
do degrau é de 1V, o que dá uma resolução percentual de 
%67,6%100x
15V
1V
100%x 
escala de fim devalor 
degrau do tamanho
 % resolução 
 
 
A resolução percentual também pode ser calculada a partir da relação seguinte 
 
Conversor 
D/A 
 
Resolução 
= 1V 
9 
 
100%x 
degraus de totalnúmero
1
 % resolução 
 
 
 Isto significa que é somente o número de bits que determina a resolução 
percentual. Aumentando o número de bits na entrada, há um aumento do número de 
degraus para atingir o valor máximo de tensão, de modo que cada degrau é uma parte 
menor da tensão máxima. 
 
 O que Significa Resolução? Um conversor D/A não pode produzir um espectro 
contínuo de valores de saída, e assim, sua saída não é verdadeiramente analógica. A 
resolução do conversor D/A (número de bits) determina quantos valores de tensão são 
possíveis na saída. Se um conversor D/A de seis bits for usado, existirão 63 degraus de 
0,159V cada um, entre 0 e 10V. Se usarmos um conversor D/A de oito bits, existirão 
255 degraus de 0,039V entre 0 e 10V. Quanto maior o número de bits, mais fina será a 
resolução (menor o tamanho do degrau). 
 
1) MATERIAIS UTILIZADOS 
- R= 1 K; 
- Rf= 3 K; 
- Osciloscópio; 
-OP; 
- Fonte simétrica +/- 15v; 
- Capacitor de 0,1 uF; 
- Bateria 9V; 
- CI DAC 0808.2) OBJETIVO 
 Esta experiência tem o objetivo de apresentar o processo de conversão de sinais 
analógicos para valores digitais. Para isto são apresentadas algumas técnicas de 
conversão analógico digital e a parte experimental compreende o projeto de um 
10 
 
conversor de tensões analógicas para uma representação digital e uma experiência para 
converter um sinal digital para analógico. 
 
3) DESENVOLVIMENTO TEÓRICO 
 
Figura – Circuito conversor D/A 
 
 
Figura – Circuito conversor D/A com N entradas 
 
Circuitos para Conversão Digital/Analógica (D/A) 
 A Figura 4(a) mostra o circuito básico de um tipo de conversor D/A de quatro 
bits. As entradas A, B, C e D são entradas binárias cujos valores são ou 0V ou 5V. O 
11 
 
amplificador operacional é empregado como um amplificador somador, produzindo em 
sua saída uma soma ponderada (considerando os pesos) das tensões de entrada. É 
preciso lembrar que o amplificador operacional multiplica cada tensão de entrada pela 
razão do valor do resistor de realimentação RF pelo valor do resistor de entrada RIN 
correspondente a cada entrada. Neste circuito RF = 1k e os resistores de entrada 
variam de 1k a 8k. A entrada D tem RIN = 1k, e assim sendo o amplificador 
operacional recebe a tensão em D sem nenhuma atenuação. A entrada C tem RIN=2k, 
de forma que o amplificador recebe uma tensão atenuada pela razão 1/2. Do mesmo 
modo a atenuação sofrida pela tensão presente na entrada D será de 1/4, em função de 
seu resistor de entrada ser de 4k. Finalmente, pelos mesmos motivos, a razão de 
atenuação sofrida pela tensão na entrada A é de 1/8. A tensão na saída do amplificador 
pode ser expressa como 






 ABCDOUT V
8
1
V
4
1
V
2
1
VV
 
 A saída do amplificador é uma tensão analógica que representa a soma 
ponderada das entradas digitais, conforme mostrado na tabela da Figura 4(b). A saída é 
avaliada para cada uma das possíveis situações da entrada, colocando uma tensão de 0V 
(nível lógico 0) ou de 5V (nível lógico 1) em A, B, C e D, conforme o caso. Por 
exemplo, se a entrada digital for 10102, então VD = VB = 5 V e VC = VA = 0V. Desta 
forma teremos: 
VOUT = - (5V+ 0V + 1/4 x 5V + 0V) = -6,25V 
 A resolução deste conversor é igual ao peso atribuído ao bit menos significativo 
da entrada, ou seja 1/8 x 5V = 0,625V. Conforme pode ser observado na tabela, a saída 
analógica cresce de 0,625V, toda vez que a entrada binária avança de uma unidade. 
 
 
Figura 4- Um conversor D/A simples, utilizando amplificador operacional somador, 
com resistores para representar os pesos de cada um dos bits da entrada. 
 
Exemplo 7- (a) Determine o peso de cada um dos bits da entrada do conversor D/A da 
Figura 4(a). (b) Mude RF para 250, e determine o valor máximo da tensão de saída. 
D C B A Vout 
-0,625 - LSB 
-9,375 – valor de 
final de escala 
12 
 
(a) O bit mais significativo passa com ganho igual a 1, e seu peso na saída é de 
5 V. Teremos, portanto 
 Bit mais significativo = 5 V 
 2
o
 bit mais significativo = 2,5 V 
 3
o
 bit mais significativo = 1,25 V 
 4
o
 bit mais significativo = bit menos significativo = 0,625 V 
(b) Se o valor de RF for dividido por 4, passando a valer 250, o peso de cada 
uma das entradas passará a ser quatro vezes menor do que os valores acima. 
Então, o valor máximo da tensão de saída será igual a -9,375/4 = -2,344 V. 
 
Precisão da Conversão. A tabela da Figura 4(b) mostra os valores ideais de VOUT para 
cada uma das possíveis situações de entrada. O quão perto de tais valores o circuito que 
gera a saída do conversor vai conseguir chegar depende apenas de dois fatores: (1) a 
precisão dos valores associados aos resistores de entrada e ao resistor de realimentação, 
e (2) a precisão dos níveis das tensões aplicados às entradas. Os resistores podem 
assumir valores bastante exatos. No caso dos valores de tensão presentes nas entradas 
digitais, devemos observar que não podemos tomá-los diretamente das saídas de flip-
flops ou de portas lógicas, pois os níveis de tais saídas não são exatamente iguais a 0V e 
a 5V, podendo variar dentro dos valores especificados para saídas TTL, CMOS etc. Por 
isso, torna-se necessário adicionar um circuito entre cada entrada digital e seu resistor 
de entrada. 
4) RESULTADOS OBTIDOS 
 
Figura – Montagem do Conversor D/A na Protoboard 
13 
 
 
Figura – Análise dos valores através do Software Microsoft Excel 2013 
 
5) CONCLUSÃO 
 Nesta aula de laboratório cujo objetivo era montar um circuito conversor digital 
analógico utilizando o CI DAC 0808, podemos concluir que através de diferentes b3, 
b2, b1, b0, tivemos diferentes valores de [mV]. Podemos ver esses dados e a montagem 
do experimento concluído no item “resultados obtidos”. No caso dos valores de tensão 
presentes nas entradas digitais, devemos observar que não podemos tomá-los 
diretamente das saídas de flip-flops ou de portas lógicas, pois os níveis de tais saídas 
não são exatamente iguais a 0V e a 5V, podendo variar dentro dos valores especificados 
para saídas TTL, CMOS etc. Por isso, torna-se necessário adicionar um circuito entre 
cada entrada digital e seu resistor de entrada. 
 
6) REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
[1] PERTENCE JÚNIOR, Antonio. Eletrônica analógica: amplificadores 
operacionais e filtros ativos: teoria, projetos, aplicações e laboratório / Antonio 
Pertence Júnior. Porto Alegre: Bookman, 2 
[2] ZATTAR, Haroldo. Guia de Laboratório: Eletrônica II. Versão atual 2016/1.