CONVERSOR A D

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FACULDADE ESTÁCIO DE SÁ - CURITIBA
DEIVID AZEVEDO SANTOS
MARCOS VINICIUS MENEZES DO NASCIMENTO
CONVERSOR D/A
CURITIBA
2017
INTRODUÇÃO
Diversas grandezas físicas com as quais lidamos, são grandezas analógicas por natureza. Tais grandezas, como temperatura, pressão, velocidade, etc., são representadas por valores contínuos, sendo que para poderem ser processadas por sistemas digitais precisam ser convertidas para uma cadeia de bits. Esta conversão é conhecida como Conversão Analógica-Digital. De forma similar, para que os sistemas digitais possam controlar variáveis analógicas torna-se necessária a decodificação de uma cadeia de bits em uma grandeza que possa assumir uma gama contínua de valores e não apenas os níveis lógicos ‘0’ e ‘1’.
Os equipamentos que convertem grandezas físicas em sinais elétricos e vice-versa são chamados transdutores. Por exemplo, temperaturas, velocidades, posições, etc. são transformadas em correntes ou tensões proporcionais. Como exemplo de transdutor pode-se citar o termistor, que muda o valor de sua resistência conforme a temperatura a que estiver submetido.[1]
 
	
Figura 1- Conversores A/D e D/A.
2. FUNCIONAMENTO CONVERSOR D/A
A base deste projeto é o circuito integrado MC1408 que consiste num conversor digital para analógico (D/A) de 8 bits que fornece uma corrente de saída que é o produto linear de uma palabra digital de 8 bits por uma tensão analógica de entrada.
A precisão deste circuito é grande com um erro máximo de 0,19% em toda a faixa de temperaturas de operação.
O tempo de fixação é de 300 ns e as entradas são compatíveis com lógica MTTL e CMOS. A faixa de tensões de alimentação está entre 5 e 15 volts.
Na figura 1 temos o diagrama de blocos deste circuito integrado.[2]
		 
3. CONVERSOR R /2R
Redes de resistores em escada provêm um simples e barato modo para fazer uma conversão digital para analógica (DAC). As mais populares redes são a escada binária ponderada, e a escada R/2R. Ambos os dispositivos irão converter informações de tensão digital para analógica, mas a escada R/2R tornou-se a mais popular entre as redes devido sua inerente exatidão e o fácil processo de construção.
A figura abaixo é um diagrama de uma rede de escada R/2R com N bits. A interpretação “escada” vem da topologia da rede tipo escada. Note que a rede consiste em apenas dois valores de resistores: R e 2R (duas vezes o valor de R) não importando quantos bits compões a escada. O valor particular de R não é crítico para a função da escada R/2R.
		
			
Figura 2 R/2R Ladder com N bits. 
 
 
 4. PRECISÃO CONVERSOR D/A
	 A resolução percentual só depende do número de bits na entrada de tal conversor. Um conversor D/A de 10 bits tem uma resolução melhor do que um de oito bits.
	 As duas formas mais comuns são através do erro de fundo de escala e do erro de linearidade, expressos como uma percentagem do valor de fim de escala do conversor.
O erro de fundo de escala (FE) é definido como o desvio máximo da saída do conversor em relação a seu valor ideal, expresso como percentagem do valor de fim de escala. 
	O erro de linearidade é o desvio máximo admitido para o tamanho ideal do degrau do conversor. 
	É importante entender que precisão e resolução de um conversor D/A devem ser compatíveis. Não seria lógico ter uma resolução de 1% e uma precisão de 0,1% ou vice-versa. Considere um conversor D/A com uma resolução de 1% e um valor de fim de escala de 10V. Tal conversor pode produzir uma saída analógica com um desvio máximo de 0,1V. Não faz nenhum sentido ter uma altíssima precisão de 0,01% FE, ou 1mV, se a própria resolução limita a exatidão do resultado a valores que diferem de 0,1V do valor ideal. Podemos aplicar o mesmo raciocínio para o caso de se ter uma resolução muito pequena (mais bits) e uma precisão pobre.
		 5. TEMPO DE ESTABILIZAÇÃO
	A velocidade de operação de um conversor D/A é expressa por seu tempo de estabilização, tempo gasto pela saída do conversor para sair de 0 ao seu valor final da escala, é medido como o tempo gasto para a saída do conversor estabilizar-se dentro da faixa de 1/2 do tamanho do degrau (resolução) de seu valor de final de escala. Valores típicos para o tempo de estabilização situam-se na faixa de 50 ns a 10s. Geralmente, os conversores D/A com saídas de corrente têm tempos de estabilização menores do que os com saídas de tensão. 
		6. FALHAS CONVERSORES D/A
	Podemos identificar as falhas pelos testes, de precisão estática e escada. O teste estático envolve a colocação das entradas digitais em um valor fixo e a medida da saída analógica com um multímetro preciso. Este teste é usado para verificar se a saída analógica está dentro da faixa de valores especificada através da precisão do conversor D/A. Se não estiver, existem várias causas possíveis. 
Flutuação nos valores dos componentes do conversor (por exemplo, nos valores dos resistores) devido às variações de temperatura, envelhecimento do componente etc.
Conexões abertas ou curtos em qualquer uma das entradas digitais. Isto pode fazer com que o peso de uma entrada jamais seja considerado na formação da saída analógica, ou que seu peso seja sempre considerado, independente do valor da entrada. 
Falha na tensão de referência. Como a saída analógica depende da tensão de referência VREF, uma falha no fornecimento desta tensão pode produzir resultados fora das especificações. 
Erro de compensação alto, causado pelo envelhecimento de componentes ou por variação da temperatura, fazendo com que as saídas do conversor sejam afetadas por um valor fixo. 
	O teste da escada é usado para verificar a monotonicidade do conversor D/A, isto é, para verificar se a saída cresce passo a passo com o incremento da entrada binária. Os degraus da escada devem ser todos do mesmo tamanho, não podendo haver salto de nenhum degrau, nem nenhum degrau descendente até a tensão de final de escala ser alcançada. Este teste pode ajudar a detectar falhas internas ou externas que levem uma entrada a não contribuir nunca ou a contribuir sempre na formação da saída analógica. 
	7. SIMULADOR D/A NO LABVIEW
Conversor D/A SIMULADO NO LABVIEW
Para essa simulação incluiu-se no programa 8 chaves seletoras que funcionam como sinais alto ou baixo (1 OU 0) conforme posicionada. Cada chave com 1 respectivo LED interligado, totalizando também 8 LEDS que ao aciona-las ou desaciona-las, os LEDS acendem ou apagam respectivamente, como mostrado na figura a baixo.
Figura 1-chave seletora e LEDs
Para a comparação de valores utilizou-se um comparador select onde este funciona retornando um valor numérico ligado à entrada t ou f, dependendo do valor de s. Se s for verdadeiro (nível alto 1), esta função retorna o valor numérico preestabelecido na entrada f. Se s for falso (nível baixo 0), esta função retorna o valor preestabelecido para a entrada f. Cada comparador select recebeu dois valores fixos: o primeiro os valores 1 e 0, o segundo 2 e 0, sucessivamente os próximos até o oitavo receberam respectivamente 4 e 0; 8 e 0; 16 e 0; 32 e 0; 64 e 0;128 e 0.
Figura 2-comparador select e valores fixos
Também utilizou-se um Compound Arithimetic, uma função numérica onde este executa aritmética em uma ou mais entradas numéricas, matriz, cluster ou booleanas. Para selecionar o modo de adição deve-se clicar com o botão direito do mouse em cima do Compound Arithimetic, selecionar o change mode e selecionar ADD como pode ser visto na figura a baixo. Também apareceram as Multiplicar, AND, OR ou XOR.
FIGURA 3
Ao final do circuito encontra se uma função subtração, onde a mesma subtrai 256 bits por um determinado número, tal número representaria a escala do voltímetro para que se pudesse medir diversos valores, onde na simulação variavam de 12,35,70,110 e 220 volts e seus números correspondentes eram 21,30; 7,29; 3,64; 2,00 e 1,12 respectivamente. Esses valores podem ser inseridosatravés de um numeric contol e a conversão era feita automaticamente.
FIGURA 4 - divisor
O resultado dessa operação é visto através de um mostrador digital e também um mostrador analógico que indicam em tempo real o resultado obtido após posicionar as chaves seletoras.
Na figura a baixo vemos os mostradores analógico e digital, o conversor D/A em funcionamento e também a tabela que foi descrita a cima para facilitar a seleção adequada de medição da tensão.
Figura 5 - Voltimetro
 8. CONCLUSÃO
Uma das muitas vantagens que podemos encontrar do sistema digital em cima do analógico é a capacidade da compactação de dados, como um sinal digital comparado a um sinal analógico é apenas números onde esses números podem ser compactados podendo diminuir o tamanho do arquivo (assim dizendo), economizando então, espaço em disco ou na largura de banda.
Concluímos que conversores D/A funcionam como interfaces em um sistema totalmente digital, como um computador, e o mundo analógico. Cada vez mais importante à medida que os microprocessadores se tornam mais baratos, são amplamente utilizados em áreas onde antes não se justificava o uso do computador em razão do alto custo.
9. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAYMQAF/conversao-analogiaca-digital-digital-analogica [1] 
http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/artigos/54-dicas/2109-art328.html[2]
Figuras do item 07 (SIMULADOR D/A NO LABVIEW ) retiradas do programa Labview.