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Conversor Digital-Analógico e Analógico-Digital 
 
 
1. Introdução1. Introdução1. Introdução1. Introdução 
 Uma grandeza digitaldigitaldigitaldigital 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, 27,6oC. 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. 
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Figura 1- Conversores A/D e D/A são usados para estabelecer uma interface entre um 
computador e o mundo analógico. 
 
1. TransdutorTransdutorTransdutorTransdutor. Em geral, a variável física é uma grandeza não-elétrica. O transdutor é um 
dispositivo que converte uma variável física em variável elétrica. 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 80oF a 
150oF, 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 1oF 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. 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. Conversor Digital-Analógico (D/A). A saída digital gerada pelo computador é enviada ao 
 
 
 
Con 
A/D 
 
 
 
Con 
D/A 
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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. 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)2. Conversão Digital/Analógica (D/A)2. Conversão Digital/Analógica (D/A)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 24 = 16 números binários diferentes representados por 
estes quatro bits estão listados na tabela da Figura 2(b). Para cada número na 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 saída analógica saída analógica saída analógica = K x = K x = K x = K x entrada digitalentrada digitalentrada digitalentrada digital 
onde K é o fator de proporcionalidade, que é um valor constante para um dado conversor 
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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 
VVVVOUTOUTOUTOUT = (1 V) x entrada digital= (1 V) x entrada digital= (1 V) x entrada digital= (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 
VVVVOUTOUTOUTOUT = 1 V x 12 = 12 V= 1 V x 12 = 12 V= 1 V x 12 = 12 V= 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 entradadigital 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 
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SaíSaíSaíSaída Analógica.da Analógica.da Analógica.da Analógica. Tecnicamente, a saída de um conversor D/A não é considerada uma 
grandeza analógica pelo fato de ela poder assumir somente valores 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. Entradas Ponderadas. Entradas Ponderadas. 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. 
 
DDDD CCCC BBBB AAAA VVVVOUTOUTOUTOUT (V)(V)(V)(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. 
 
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Resolução (Tamanho do Degrau). Resolução (Tamanho do Degrau). Resolução (Tamanho do Degrau). 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 NNNN bits, o número de níveis diferentes será de 2222NNNN, , , , e o número de degraus 
será de 2222NNNN - 1. 
 
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 saída analógica saída analógica saída analógica = K x = K x = K x = K x entrada digitalentrada digitalentrada digitalentrada 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. 
 
Conversor 
D/A 
 
Resolução 
= 1V 
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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. Resolução Percentual. Resolução Percentual. 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
1V100%x 
escala de fim devalor 
degrau do tamanho
 % resolução ===
 
 
A resolução percentual também pode ser calculada a partir da relação seguinte 
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? O que Significa Resolução? O que Significa Resolução? 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 
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tamanho do degrau). 
 
Exemplo 5: A figura abaixo mostra um computador controlando a velocidade de um 
motor. Uma corrente analógica entre 0 e 2mA é amplificada para produzir velocidades de 
0 a 1000rpm (rotações por minuto). Quantos bits devem ser usados se o computador 
deve ser capaz de produzir velocidades que variem de no máximo 2 rpm? 
Cada degrau da saída do conversor D/A vai produzir uma mudança na velocidade do 
motor. Desejamos que cada mudança seja de, no máximo, 2rpm. Então precisamos de, 
no mínimo,500 degraus (100012). Precisamos determinar quantos bits são necessários 
para gerar um mínimo de 500 degraus de 0 até a velocidade máxima requerida. Sabemos 
que o número de degraus é dado por 2222NNNN ----1111, e desta forma podemos afirmar que 2222NNNN ----1111≥≥≥≥500 500 500 500 
ou que 2222NNNN ≥≥≥≥500.500.500.500. 
Uma vez que 28 = 256 e que 29 = 512, o menor número de bits que irá produzir um 
mínimo de 500 degraus é igual a novenovenovenove. Poderíamos usar mais de nove bits. Porém, isso 
aumentaria o custo do conversor. 
 
 
 
Exemplo 6: Usando nove bits, o quão perto de 326rpm poderemos levar a velocidade do 
motor do exemplo anterior? 
Com nove bits, existirão 22229999----1 = 5111 = 5111 = 5111 = 511 degraus. Então a velocidade do motor pode chegar a 
1000rpm, em intervalos de 1000/511 = 1,957rpm1000/511 = 1,957rpm1000/511 = 1,957rpm1000/511 = 1,957rpm. O número de degraus necessários a 
chegar a 326rpm é 326/1,957 = 166,58326/1,957 = 166,58326/1,957 = 166,58326/1,957 = 166,58. Tal valor não é um número inteiro de degraus e, 
desta forma, deve ser arredondado para 167. A velocidade real do motor no degrau de 
número 167 será de 167x1,957 = 326,8 rpm167x1,957 = 326,8 rpm167x1,957 = 326,8 rpm167x1,957 = 326,8 rpm. Então, o computador precisa gerar uma 
saída de nove bits, equivalente a 16710, para produzir a velocidade desejada do motor. 
 
 
Conversor 
D/A 
 
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3. Circuitos para Conversão Digital/Analógica (D/A)3. Circuitos para Conversão Digital/Analógica (D/A)3. Circuitos para Conversão Digital/Analógica (D/A)3. 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 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 = 1kΩ e os resistores de entrada variam de 1kΩ a 8kΩ. A 
entrada D tem RIN = 1kΩ, e assim sendo o amplificador operacional recebe a tensão em 
D sem nenhuma atenuação. A entrada C tem RIN=2kΩ, 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 
4kΩ. 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 VVVVV 8
1
4
1
2
1
 
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: 
 
VVVVOUT OUT OUT OUT = = = = ---- (5V+ 0V + 1/4 x 5V + 0V) = (5V+ 0V + 1/4 x 5V + 0V) = (5V+ 0V + 1/4 x 5V + 0V) = (5V+ 0V + 1/4 x 5V + 0V) = ----6,25V6,25V6,25V6,25V 
 
A resolução deste conversor é igual ao peso atribuído ao bit menos significativo da 
entrada, ou seja 1/8 x 5V = 0,625V1/8 x 5V = 0,625V1/8 x 5V = 0,625V1/8 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. 
 
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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 250Ω, e determine o valor máximo da tensão de saída. 
(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 
2o bit mais significativo = 2,5 V 
3o bit mais significativo = 1,25 V 
4o bit mais significativo = bit menos significativo = 0,625 V 
(b) Se o valor de RF for dividido por 4, passando a valer 250Ω, 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. Precisão da Conversão. Precisão da Conversão. 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-
D C B A Vout 
-0,625 - LSB 
-9,375 – valor de 
final de escala 
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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. 
 
Conversor D/A com Saída de Corrente. Conversor D/A com Saída de Corrente. Conversor D/A com Saída de Corrente. Conversor D/A com Saída de Corrente. A Figura 5(a) mostra um esquema para geração 
de uma saída de corrente, cujo valor é proporcional à entrada binária, para um conversor 
D/A de quatro bits, com valores dos resistores de entrada que são potências inteiras da 
base 2. O circuito usa quatro caminhos de corrente paralelos, cada um controlado por 
uma chave eletrônica. O estado de cada chave é controlado pelo nível lógico da entrada 
binária correspondente. A corrente em cada caminho é determinada por uma tensão de 
referência, VREF, muito precisa, e por um resistor de precisão situado no caminho da 
corrente. Os valores dos resistores são potências inteiras da base 2, a partir de R, 
correspondendo ao bit mais significativo. O valor da corrente em cada caminho será 
dividido pela potência de 2 correspondente ao resistor deste caminho, sendo que a 
corrente total na entrada do amplificador, IOUT será a soma das correntes individuais. O 
caminho do bit mais significativo tem o resistor de menor valor, R; o próximo caminho tem 
um resistor de 2R, e assim por diante. Podemos fazer IOUT fluir por um resistor de carga RL, 
muito menor do que R, sem nenhuma influência no valor da corrente. 
 
De modo a manter, IOUT dentro de uma certa margem de precisão, RL precisa ter um curto 
para a terra. Uma forma usual de se conseguir isto, é usar um amplificador operacional 
como um conversor corrente-tensão, conforme mostrado na Figura 8(b). A saída IOUT do 
conversor D/A é conectada à entrada negativa do amplificador operacional, que está 
ligada logicamente à terra. A realimentação negativa do operacional força que uma 
corrente igual a IOUT passe a fluir por RF para produzir uma tensão VOUT = - IOUT x RF. Então 
VOUT será uma tensão analógica proporcional à entrada bináriado conversor D/A. 
 
R
VI
onde
8
I
.B
4
I
.B
2
I
.BI.BI
REF
0
0
0
0
1
0
203OUT
=
+++=
 
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Figura 5- (a) Conversor digital-analógico com saída de corrente, (b) conexão a um 
amplificador operacional que converte corrente em tensão. 
 
Conversores R/2R.Conversores R/2R.Conversores R/2R.Conversores R/2R. Os circuitos de conversão D/A vistos até o momento utilizam resistores 
com valores de potências inteiras da base 2, para produzirem o peso correspondente a 
cada um dos bits do sinal digital. Tal método funciona perfeitamente na teoria, tendo, no 
entanto, algumas limitações de ordem prática. O maior problema é a grande diferença 
entre os valores dos resistores correspondentes aos bits mais e menos significativos do 
sinal digital, sobretudo nos conversores de alta resolução (que convertem sinais digitais 
compostos de muitos bits). Por exemplo, se o resistor correspondente ao bit mais 
significativo de um conversor de 12 bits valer 1kΩ, o do bit menos significativo deverá 
valer 2MΩ. 
Um dos circuitos para conversão D/A mais usado é aquele que emprega o princípio da 
rede R/2R, onde os valores das resistências restringem-se a valores na faixa de 2 para 1. 
O esquema de um de tais conversores é mostrado na Figura 6. 
Observe a forma como os resistores estão arranjados, e principalmente note que são 
usados apenas dois valores diferentes de resistências, R e 2R. A corrente IOUT depende da 
posição das quatro chaves, e as entradas binárias B3B2B1B0 controlam os estados das 
VOUT = -IOUT x RF 
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 13
chaves. A corrente IOUT flui através de um amplificador operacional, que converte corrente 
em tensão, produzindo VOUT. O valor de VOUT é dado pela expressão 
xB
8
VV REFOUT
−
= 
onde B é o valor da entrada binária, que pode variar entre 0000 (0) e 1111(15). 
 
 
Figura 6- Conversor D/A R/2R básico. 
 
4. Especificações dos Conversores Digital/Analógica (D/A) 
ResoluçãoResoluçãoResoluçãoResolução. A resolução percentual de um conversor D/A só depende do número de bits 
na entrada de tal conversor. Por isso, os fabricantes preferem especificar a resolução de 
seus produtos através de número máximo de bits presentes na entrada. Um conversor 
D/A de 10 bits tem uma resolução melhor do que um de oito bits. 
Precisão.Precisão.Precisão.Precisão. Os fabricantes de conversores A/D expressam a precisão de seus produtos de 
diversas maneiras. 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. Por 
exemplo, assuma que o conversor D/A da Figura 4 tem uma precisão de + 0,01% FE. 
Como tal conversor D/A tem uma tensão de fim de escala de 9,375V, esta percentagem 
pode ser convertida para o seguinte valor de tensão: : : : ±±±±0 01% x 9,375 V = +0 9375 mV0 01% x 9,375 V = +0 9375 mV0 01% x 9,375 V = +0 9375 mV0 01% x 9,375 V = +0 9375 mV 
O erro de linearidade é o desvio máximo admitido para o tamanho ideal do degrau do 
conversor. Por exemplo, o conversor D/A da Figura 4 tem um degrau ideal de 0,625V. Se 
tal conversor apresentar um erro de linearidade correspondente a + 0,01% FE, significa 
xB
8
VV REFOUT −= 
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 14
dizer que o tamanho real do seu degrau está entre 0,625 V + 0,9375 mV0,625 V + 0,9375 mV0,625 V + 0,9375 mV0,625 V + 0,9375 mV e 0,625V 0,625V 0,625V 0,625V ----
0,9375mV0,9375mV0,9375mV0,9375mV. 
É importante entender que precisão e resolução de um conversor D/A devem ser 
compatíveis. Não seria lógico ter uma resolução de, digamos, 1% e uma precisão de 0,1% 
ou vice-versa. Para ilustrar, 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, para concluir que estaremos 
desperdiçando bits na entrada. 
 
Exemplo 7- Um certo conversor D/A de oito bits tem um valor de tensão de fim de escala 
de 2mA e um erro de fundo de escala de +0,5% FE. Qual a faixa de possíveis valores de 
saída para uma entrada de 100000002? 
O tamanho do degrau é de 2mA/255 = 7,84µA. Uma vez que 100000002 = 12810, a saída 
ideal seria de 128 x 7,84µA = 1004µA. O erro na saída pode ser de no máximo 
±0,5% X 2mA = ±10µA 
Então, o valor real da saída pode desviar-se de 10µA em relação à saída ideal, de forma 
que os valores reais de saída do conversor estarão entre 994 e 1.014µA. 
 
Tempo de EstabilizaçãoTempo de EstabilizaçãoTempo de EstabilizaçãoTempo de Estabilização. Em geral, a velocidade de operação de um conversor D/A é 
expressa por seu tempo de estabilização, que vem a ser o tempo gasto pela saída do 
conversor para ir de zero ao seu valor de final de escala, enquanto todos os valores de 
entrada mudam de 0 para 1. Na prática, o tempo de estabilização 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. Por exemplo, se a resolução do 
conversor D/A for de 10 mV, o tempo de estabilização é medido como o tempo gasto para 
a saída estabilizar-se dentro da faixa de 5 mV, em torno de seu valor de final de escala. 
Valores típicos para o tempo de estabilização, situam-se na faixa de 50 ns a 10µs. 
Geralmente, os conversores D/A com saídas de corrente têm tempos de estabilização 
menores do que os com saídas de tensão. 
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 15
 
5. Pesquisa de Falhas em Conversores Digital/Analógica (D/A) 
Existem basicamente duas maneiras de testar a operação de um conversor D/A: o teste 
de precisão estática e o teste da 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. Seguem-se algumas delas: 
• Flutuação nos valores dos componentes do conversor (por exemplo, nos valores dos 
resistores) devido à 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, conforme 
ilustrado na Figura 3. Os degraus da escada devemser 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. O seguinte exemplo vai ilustrar a aplicação do teste da 
escada a um conversor D/A. 
 
Exemplo 12: Como seria a forma de onda na saída do conversor D/A da Figura 3 se a 
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 16
entrada C estivesse aberta? Assuma que as entradas do conversor são TTL. 
 
 
Uma conexão aberta em C será interpretada pela lógica TTL do conversor, como um valor 
lógico 1 constante em tal entrada. Então, a entrada C contribuirá sempre com 4 V para a 
formação da saída analógica do conversor, fazendo com que a forma de onda na saída 
tenha o aspecto mostrado na figura acima. 
 
6. Conversão Analógica/Digital (A/D) 
Um conversor analógico-digital recebe uma entrada analógica e, após certo intervalo de 
tempo, transforma-a numa saída digital correspondente à entrada analógica. O processo 
de conversão A/D é mais complicado e mais demorado do que o processo de conversão 
D/A, havendo uma grande variedade de métodos para realizar tal conversão. 
Vários tipos de conversores A/D usam conversores D/A como parte de seus circuitos. A 
Figura 7 mostra o diagrama em blocos destes conversores. A temporização da operação 
do circuito é feita por um sinal de clock. A unidade de controle contém os circuitos lógicos 
para geração da sequência apropriada de operações em resposta ao COMANDO DE 
INICIO, que começa o processo de conversão. O amplificador operacional, usado como 
comparador, tem duas entradas analógicas e uma saída digital que muda de estado, 
dependendo de qual das entradas analógicas é maior. 
 
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 17
 
Figura 7- Diagrama geral de uma classe de conversores A/D. 
 
A operação básica dos conversores A/D deste tipo é a seguinte: 
1- Um PULSO DE INÍCIO inicia a operação. 
2- A unidade de controle modifica continuamente o número binário armazenado no 
registrador, numa cadência ditada pelo clock. 
3- O número binário armazenado no registrador é convertido para um valor analógico VAX, 
pelo conversor D/A. 
4- O comparador compara VAX com a entrada analógica VA. . . . Enquanto VAX for menor do 
que VA, , , , a saída do comparador permanece no nível lógico ALTO. Quando VAX exceder 
VA de um valor mínimo VT (tensão limite), a saída do comparador vai para o nível lógico 
BAIXO, interrompendo o processo de modificação do conteúdo do registrador. Neste 
ponto, VAX é muito próxima de VA. . . . O valor digital armazenado no registrador, que é o 
valor digital equivalente a VAX, , , , é também equivalente a VA, respeitados os níveis de 
precisão e resolução. 
5- A lógica de controle ativa o sinal EOC, de término do processo de conversão. 
 
7. Conversão A/D em Rampa 
Uma das versões mais simples do conversor genérico da Figura 7 usa um contador 
binário como registrador, e permite que o clock incremente o contador um passo de cada 
vez, até que VAX ≥ VA. Tal processo é denominado conversão A/D em rampa, porque a 
 
 
Conversor 
D/A 
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 18
forma da onda de VAX assemelha-se a uma rampa (na verdade é como uma escada), 
como a mostrada na Figura 3. 
A Figura 8 é o diagrama de um conversor A/D em rampa. A saída do comparador serve 
como sinal de término da conversão, sinal este ativo-BAIXO. EOC (end of conversion) 
 
 
Figura 8- Conversor A/D em rampa. 
 
Se assumirmos que VA, o sinal analógico a ser convertido, é positivo, a operação 
processa-se como descrito a seguir: 
1- Um pulso de INÍCIO é aplicado para resetar o contador. O nível ALTO do pulso de 
INÍCIO serve para inibir a passagem dos pulsos de clock pela porta AND, em direção 
ao contador. 
2- Com todas as suas entradas em zero, a saída do conversor D/A será VAX = 0V. 
3- Sendo VA > VAX, , , , a saída EOC do comparador irá para o nível lógico ALTO. 
4- Quando INÍCIO volta ao nível lógico BAIXO, a porta AND é habilitada, e os pulsos de 
clock entram no contador. 
5- A medida que o contador avança, a saída do conversor D/A, VAX, , , , cresce um passo a 
cada instante, conforme mostrado na Figura 8(b). 
6- Este processo continua até que VAX chegue a um valor que ultrapasse VA por uma 
quantidade maior ou igual a VT (da ordem de 10 a 100µV). Neste ponto, EOC vai para 
o nível lógico BAIXO e inibe o fluxo de pulsos para o contador, que pára, então, a sua 
 
 
Conv. 
D/A 
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 19
contagem. 
7- O processo de conversão está agora completo, sinalizado pela transição de ALTO 
para BAIXO do sinal EOC, e o conteúdo do contador é a representação digital de VA. 
8- O contador segura o valor digital nele armazenado, até que o próximo pulso de INÍCIO 
inicie uma nova conversão. 
 
Exemplo 13: Assuma os seguintes valores para o conversor A/D da Figura 12: freqúência 
do clockclockclockclock = 1MHz; VT = 0,1 mV; valor de final de escala do conversor D/A = 10,23 V e 
entrada do conversor D/A de 10 bits. Determine os seguintes valores: 
(a) O valor digital obtido para a entrada VA = 3,728V. 
(b) O tempo gasto na conversão. 
(c) a resolução do conversor. 
(a) O conversor D/A tem uma entrada de 10 bits e um valor de final de escala de 10,23V. 
Então, o número total de possíveis degraus é de 222210101010----1 = 10231 = 10231 = 10231 = 1023, sendo, portanto, o 
tamanho do degrau de 10,23V/1023 = 10mV10,23V/1023 = 10mV10,23V/1023 = 10mV10,23V/1023 = 10mV. Isto significa que VAX cresce em degraus de 
10mV, a cada contagem do contador, a partir de zero. Uma vez que VA=3,728V e que 
VT=0,1mV, VAX deve alcançar 3,7281V ou mais, antes que a saída digital do comparador 
vá para o nível lógico BAIXO. Isto ocorre em 3,7281V/10mV = 372,81 = 373 passos. No 
final da conversão, o contador vai guardar o valor binário equivalente a 373, ou seja, 
01011101012. Este é o valor binário correspondente a VA = 3,728 V, produzido pelo 
conversor A/D 
(b) São necessários 373 passos para completar a conversão. Então ocorrerão 373 pulsos 
de clock, até o final do processo, sendo um pulso a cada µs. Desta forma, o tempo de 
conversão é de 373µs. 
(c) A resolução deste conversor é igual ao tamanho do degrau do conversor D/A, ou seja, 
10mV. Percentualmente a resolução pode ser expressa como 1/1023x100%=0,1%. 
 
Precisão e Resolução na Conversão A/D. Precisão e Resolução na Conversão A/D. Precisão e Resolução na Conversão A/D. Precisão e Resolução na Conversão A/D. A resolução do conversor A/D é igual à 
resolução do seu conversor D/A. A tensão de saída do conversor D/A tem a forma de 
uma escada (rampa) que cresce em degraus discretos até exceder VA. Então, VAX é uma 
aproximação do valor de VA, e o melhor que podemos esperar é que VAX esteja na faixa de 
VA mais ou menos 10mV, se a resolução (tamanho do degrau) for de 10mV. Podemos 
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 20
pensar na resolução como sendo um erro inerente ao próprio processo. Tal erro, que 
pode ser reduzido com o aumento do número de bits do contador e do conversor D/A, é 
muitas vezes especificado como devido ao peso do bit menos significativo do conversor, 
fazendo com que o resultado da conversão difira do resultado ideal por, no máximo, o 
valor de tal peso. 
Da mesma forma que na conversão D/A, a precisão na conversão A/D, não estárelacionada com a resolução, dependendo, porém, da precisão dos circuitos que 
compõem o conversor, tais como o comparador, os resistores do conversor D/A, das 
tensões de referência, entre outros. 
 
Exemplo 14 - Um certo conversor A/D de oito bits admite uma entrada de, no máximo, 
2,55V (VA= 2,55V produz uma saída digital igual a 11111111). O erro especificado para o 
conversor é de 0,1% FE. Determine o valor máximo que a saída VAX pode diferir da entrada 
analógica. 
O tamanho do degrau é de 2,55V/(22,55V/(22,55V/(22,55V/(28888---- 1)1)1)1) que dá exatamente 10mV. Isto significa que 
mesmo que o conversor D/A não tenha qualquer imprecisão, a saída VAX pode estar 
errada em no máximo 10mV, pois VAX só pode ser alterada de 10 em 10mV. O erro 
especificado, de 0,1% FE, equivale a 0,1% x 2,55V=2,55mV0,1% x 2,55V=2,55mV0,1% x 2,55V=2,55mV0,1% x 2,55V=2,55mV. Isto significa que o valor de 
VAX pode estar errado em até 2,55mV devido a imprecisões nos componentes. Então, o 
erro total na conversão pode ser de, no máximo, 10mV10mV10mV10mV++++2,55mV = 12,55 mV2,55mV = 12,55 mV2,55mV = 12,55 mV2,55mV = 12,55 mV. 
Por exemplo, suponha uma entrada analógica de 1,268V. Se a saída do conversor D/A for 
perfeitamente precisa, a escada deve parar no 1270 degrau (1,27V). Mas suponhamos 
que VAX estava errada em -2 mV, valendo, portanto, 1,268V no 127
0 degrau. Tal valor 
poderia não ser suficiente para encerrar o processo de conversão, fazendo-o parar 
somente no 128o degrau. Desta forma, a saída digital seria 100000002 = 12810 para a 
entrada analógica de 1,268V, com erro de 12 mV. 
 
Tempo de Conversão tTempo de Conversão tTempo de Conversão tTempo de Conversão tCCCC. O tempo para conversão da entrada analógica na saída digital é 
o intervalo de tempo decorrido entre o final do pulso de INÍCIO e a ativação de EOC. O 
contador começa sua contagem de zero, indo até VAX exceder VA, , , , quando EOC assume o 
nível lógico BAIXO, encerrando o processo de conversão. Deve ficar claro que o tempo de 
conversão tC depende fundamentalmente de VA, pois quanto maior for este valor, mais 
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 21
degraus serão necessários antes que a tensão da escada exceda VA, , , , provocando o 
encerramento do processo. 
 O tempo máximo gasto na conversão vai ocorrer quando VA estiver ligeiramente 
abaixo do valor da tensão de final de escala, imediatamente antes de VAX ir para o último 
degrau, quando EOC deverá ser ativado. Para um conversor de N bits, este valor será 
dado pela expressão. 
ttttCCCC(máx) = (2(máx) = (2(máx) = (2(máx) = (2
NNNN –––– 1) períodos do 1) períodos do 1) períodos do 1) períodos do clockclockclockclock 
Algumas vezes, fala-se no tempo de conversão médio. Para o conversor em rampa temos 
ttttCCCC(avg) = t(avg) = t(avg) = t(avg) = tCCCC (máx(máx(máx(máx)/2)/2)/2)/2 
A maior desvantagem do método de conversão em rampa é o fato do tempo de 
conversão dobrar para cada bit adicionado ao contador, fazendo com que a melhora da 
resolução só possa ser conseguida às custas de um tC mais longo. Tal fato torna este tipo 
de conversor A/D impróprio para aplicações que requerem repetidas conversões de um 
sinal analógico que é alterado com frequência. Para aplicações onde o sinal analógico 
varia lentamente, a simplicidade conceitual deste conversor torna-se uma grande 
vantagem em relação aos demais. 
 
Exemplo 15: O que acontecerá com a operação de um conversor A/D em rampa, quando 
a entrada analógica for maior do que o valor de final de escala? 
A saída digital do comparador nunca passa para o nível lógico BAIXO, uma vez que a 
tensão da escada não excede VA em nenhuma hipótese. Os pulsos de clock continuarão 
a ser aplicados ao contador, de forma que ele vai contar indefinidamente, do zero ao valor 
máximo, até que VA assuma um valor menor do que o valor de final de escala. 
 
8. Aquisição de Dados 
Existe um grande de aplicações onde um dado analógico deve ser digitalizado e 
transferido para a memória de um computador. O processo através do qual o computador 
obtém um dado analógico digitalizado é chamado de aquisição de dados. Determinadas 
aplicações, como a gravação digital de sinais de áudio, ou o armazenamento de sinais 
digitais por um osciloscópio, necessitam que o processador armazene o dado, e depois o 
entregue a um conversor D/A para que o sinal analógico original seja recomposto. Nas 
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 22
aplicações de controle de processos, o processador deve examinar o dado e/ou realizar 
algum processamento sobre ele, a fim de determinar qual o sinal de controle a ser gerado 
em respostas à entrada analógica. 
A Figura 9(a) mostra como um microcomputador pode ser conectado a um conversor A/D 
em rampa para implementar o processo de aquisição de dados. O microcomputador gera 
o sinal de INÍCIO que inicia uma nova conversão A/D. O sinal EOC é examinado 
periodicamente pelo microcomputador para determinar quando se encerra a conversão 
em curso, quando então o dado digitalizado poderá ser transferido para sua memória. As 
formas de onda da Figura 9(b) ilustram como o computador adquire a versão digitalizada 
de um sinal analógico. A forma de onda em escada correspondente a VAX, , , , gerada 
internamente pelo conversor, aparece sobreposta à forma de onda VA com a finalidade de 
ilustrar o processo que tem início no tempo t0, quando o microprocessador gera um pulso 
de INICIO, iniciando um novo ciclo de conversão A/D. A conversão termina em t1, , , , quando 
a tensão da escada excede VA, e EOC assume o nível lógico BAIXO. A transição negativa 
de EOC é um sinal para o microprocessador, indicando que o conversor tem um sinal na 
saída que representa o valor de VA no ponto a, fazendo com que o microprocessador 
armazene este dado em sua memória. 
 
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 23
 
Figura 9- (a) Um sistema típico de aquisição de dados por um microcomputador; 
(b) formas de onda mostrando como o microcomputador inicia um novo 
processo de conversão e armazena o dado digitalizado em sua memória, ao final 
de tal processo. 
 
O microprocessador gera um novo pulso de INÍCIO imediatamente após o instante de 
tempo t1 para iniciar um segundo ciclo de conversão. Note que isto leva a tensão da 
escada de volta a zero, e o valor de EOC de volta ao nível ALTO, uma vez que o pulso de 
INÍCIO reseta o contador do conversor A/D. A segunda conversão termina em t2, , , , quando a 
tensão da escada excede novamente VA. O microprocessador armazena na memória o 
valor de VA no ponto b. Os mesmos passos anteriormente descritos são repetidos em t3, 
t4, e assim por diante. 
Saída 
digital 
Computador carrega 
dados na memória 
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 24
O processo através do qual o microprocessador gera os pulsos de INÍCIO, examina o 
sinal EOC e armazena o dado digitalizado na memória é feito sob o controle do programa 
que está rodando no microprocessador. O programa de aquisição de dados determina a 
quantidade de pontos do sinal analógico que deve ser armazenada na memória. 
 
Reconstituindo um SinalReconstituindo um SinalReconstituindo um SinalReconstituindo um Sinal Digitalizado. Digitalizado. Digitalizado. Digitalizado. Na Figura 9(b), o conversor A/D está operando em 
sua velocidade máxima, uma vez que um novo pulso de INÍCIO é gerado logo após a 
aquisição do dado que acabou de ser digitalizado. Observe que o tempo de conversão 
não é constante, pois o sinal analógico na entrada está variando constantemente. O 
microcomputadorvai armazenar os dados digitais obtidos nas várias conversões, de 
forma a possuir em sua memória uma versão digitalizada do sinal analógico da entrada. 
Por exemplo, os dados digitais correspondentes aos pontos a, b e c seriam armazenados 
como abaixo: 
 
PontoPontoPontoPonto Tensão realTensão realTensão realTensão real Digital equivalenteDigital equivalenteDigital equivalenteDigital equivalente 
A 1,74 10101110 
B 1,47 10010011 
C 1,22 01111010 
 
Estes dados digitais são utilizados muitas vezes para construir uma aproximação do sinal 
analógico original. Nos osciloscópios com memória, os valores digitais armazenados são 
entregues a um conversor D/A que produz tensões analógicas que vão movimentar o feixe 
de elétrons verticalmente enquanto que o seu movimento horizontal é controlado por um 
sinal de tempo. O resultado é que o sinal analógico é reconstituído com linhas retas 
ligando os diversos pontos digitalizados sucessivos. Este processo está ilustrado na 
Figura 10. 
 
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 25
 
Figura 10- (a) digitalização de um sinal analógico; (b) reconstituição do sinal. 
 
Na Figura 10(a), podemos observar que o conversor A/D realiza conversões sucessivas 
para digitalizar o sinal analógico nos pontos a, b, c, d, e assim por diante. Se tais dados 
forem utilizados na reconstituição do sinal analógico, o resultado será semelhante ao 
mostrado na Figura 10(b). Pode-se concluir que conseguimos uma ótima reprodução do 
sinal original. Isto se deve ao fato de o sinal não ter apresentado qualquer mudança 
brusca entre os pontos digitalizados. Se o sinal analógico apresentasse variações devidas 
a alta frequência, o conversor não teria sido capaz de acompanhar tais variações, e a 
versão reproduzida do sinal original seria menos fiel. Por isso, é importante manter o 
tempo de conversão pequeno o suficiente para que o sinal analógico não possa variar 
significativamente entre duas conversões sucessivas. 
 
9. Conversão A/D por Aproximações Sucessivas 
O conversor A/D que usa o método das aproximações sucessivas é um dos tipos de 
conversor mais utilizados atualmente. Seus circuitos são mais complexos do que os do 
conversor em rampa, porém seu tempo de conversão é muito menor, o que torna seu uso 
bastante atrativo. Além disso, os conversores A/D por aproximações sucessivas têm um 
tempo de conversão fixo, que não depende do sinal analógico presente em sua entrada. 
O esquema básico deste conversor, mostrado na Figura 11(a), é similar ao do conversor 
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 26
em rampa. No entanto o conversor A/D por aproximações sucessivas não utiliza um 
contador para gerar a entrada do conversor D/A, usando, em seu lugar, um registrador 
comum. A lógica de controle modifica o conteúdo deste registrador bit a bit, até que o 
dado armazenado no registrador seja equivalente à entrada VA, , , , dentro da resolução do 
conversor. A sequência básica das operações é mostrada no fluxograma da Figura 11(b). 
Utilizaremos este fluxograma para analisar o exemplo apresentado na Figura 12. 
 
 
Figura 11- Conversor A/D por aproximações sucessivas; (a) diagrama em bloco 
simplificado; (b) fluxograma da operação. MSB = Bit mais significativo; LSB = Bit menos 
significativo. 
 
Neste exemplo escolhemos um conversor bem simples, de quatro bits, com um degrau 
de 1V. Observe que os quatro bits que saem do registrador e alimentam o conversor D/A 
possuem pesos de 8, 4, 2 e 1V, respectivamente, do menos significativo para o mais 
significativo. 
 
início 
fim 
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 27
 
Figura 12- Ilustração de um conversor analógico digital de quatro bits, usando um 
conversor D/A com degrau de 1V e VA====10,4V. . . . MSB = Bit mais significativo; LSB = Bit 
menos significativo. 
 
Vamos assumir que o valor da entrada analógica é de 10,4V. A operação inicia-se com a 
lógica de controle zerando todos os bits do registrador, fazendo Q3=Q2=Q1=Q0=0. 
Expressaremos este fato pela notação [Q] = 0000. Isto faz com que a saída do conversor 
D/A seja VA = 0V, conforme indicado no instante de tempo t0 do diagrama de tempos da 
Figura 12. Com VAX < VA, a saída digital do comparador assume o nível lógico ALTO. 
No passo seguinte (tempo t1), a lógica de controle faz com que o bit mais significativo do 
registrador passe a valer 1, fazendo com que o valor armazenado passe a ser [Q] = 1000. 
O valor de VAX passa a ser 8 V. Como VAX < VA a saída COMP do comparador continua em 
ALTO, indicando para a lógica de controle que a colocação do bit mais significativo do 
registrador em 1 não tornou VAX maior que VA, de modo que a lógica de controle mantém 
tal bit em 1. 
A lógica de controle prossegue, fazendo o bit Q2 igual a 1, de maneira a tornar [Q] = 1100 
e VAX = 12 V, no instante de tempo t2. Em vista de VAX assumir um valor maior do que VA, a 
saída COMP vai para o nível lógico BAIXO, indicando à lógica de controle que o valor de 
VAX tornou-se muito grande. Neste momento, t3, a lógica de controle zera Q2, levando [Q] 
de volta a 1000 e fazendo VAX voltar a 8 V, tornando-se novamente menor do que a 
entrada VA. 
O próximo passo ocorre em t4, quando a lógica de controle faz o bit Q1 = 1, tornando [Q] 
= 1010 e VAX =10V. Com VAX < VA, COMP assume o nível lógico ALTO, informando à 
lógica de controle que o bit Q1 deve ser mantido em 1. O passo final ocorre em t5, quando 
 
 
Conv. 
D/A 
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a lógica de controle faz Q0 = 1 levando [Q] a valer 1011, e, em conseqúência, VAX =11V. 
Com VAX > VA, a saída COMP vai para o nível BAIXO, sinalizando que VAX é muito grande, 
fazendo com que a lógica de controle retorne o valor de Q0 a zero em t6. 
Neste ponto, todos os bits do registrador já foram processados, fazendo com que a 
lógica de controle ative o sinal EOC, dando por encerrado o processo de conversão, e 
sinalizando que um valor digital equivalente a VA está armazenado no registrador. Neste 
exemplo, a saída digital equivalente a 10,4V foi 1010. Observe que 1010 equivale a 10V, 
valor menor que o da entrada analógica. Este fato é característico do método de 
conversão por aproximações sucessivas. 
 
Exemplo: Um conversor A/D por aproximações sucessivas, tem oito bits e uma resolução 
de 20mV. Qual será a saída digital para uma entrada analógica de 2,17 V? 
2,17V/20mV = 108,52,17V/20mV = 108,52,17V/20mV = 108,52,17V/20mV = 108,5, de forma que o degrau 108 produz VAX = 2,16V, e o degrau 109 
produz VAX = 2,18V. O conversor sempre produz um valor final de VAX que está um degrau 
abaixo do valor de VA. Portanto, no caso da entrada VA = 2,17V, a saída digital será de 
10810 = 011011002. 
 
Tempo de ConversãoTempo de ConversãoTempo de ConversãoTempo de Conversão. Na operação descrita acima, a lógica de controle examina cada um 
dos bits do registrador, colocando-o em 1 e decidindo, posteriormente, se o mantém em 
1 ou se o leva de volta a 0. O processamento de cada um dos bits demora o equivalente a 
um ciclo de clock, de modo que o tempo total de conversão para um conversor de N bits 
por aproximações sucessivas será de N ciclos de clock. Isto é, 
ttttCCCC (aproximações sucessivas) = N x 1 ciclo de clock(aproximações sucessivas) = N x 1 ciclo de clock(aproximações sucessivas) = N x 1 ciclo de clock(aproximações sucessivas) = N x 1 ciclo de clock 
Este tempo é o mesmo, independente do valor de VA. Isto ocorre, pois a lógica do controle 
precisa processar cada bit para verificar se um 1 é necessário ou não. 
 
10. Conversores A/D Instantâneos (FLASH)Os conversores instantâneos são aqueles que possuem a maior velocidade de conversão 
entre todos os conversores A/D disponíveis, requerendo, no entanto, circuitos muito mais 
elaborados que os demais. Por exemplo, um conversor A/D instantâneo de seis bits 
precisa de 63 comparadores analógicos, enquanto um de oito bits precisa de 255 
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comparadores. O grande número de comparadores analógicos necessários ao projeto de 
conversores instantâneos tem limitado enormemente o tamanho de tais conversores, que 
estão disponíveis atualmente em unidades de dois a oito bits. 
O conversor da Figura 13(a) tem uma resolução de três bits e um degrau de 1V. O divisor 
de tensão extrai da tensão básica de 10V uma tensão de referência para cada um dos oito 
comparadores. A tensão de referência VA é conectada a outra entrada de cada 
comparador. 
Com VA<1V, todas as saídas dos comparadores, de C1 a C7, , , , estarão no nível lógico ALTO. 
Com VA >1V, uma ou mais das saídas dos comparadores irão para o nível BAIXO. Todas 
as saídas dos comparadores são ligadas a um circuito codificador com prioridade, que 
gera uma saída binária correspondente à saída do comparador associado à entrada que 
estiver no nível lógico BAIXO e possuir a numeração mais elevada. Por exemplo, quando 
VA estiver entre 3 e 4V, as saídas C1, C2 e C3 estarão no nível BAIXO, estando as demais no 
nível ALTO. O codificador com prioridade vai responder apenas ao nível BAIXO presente 
em C3, , , , produzindo uma saída binária CBA = 011, que representa o valor digital 
equivalente a VA, dentro da resolução de 1V. Quando VA for maior do que 7V, as entradas 
de C1 a C7 estarão todas no nível BAIXO, e o codificador vai produzir uma saída CBA = 
111, representando a saída digital equivalente à entrada analógica VA. A tabela da Figura 
13(b) mostra as respostas para todos os valores possíveis das entradas analógicas. 
O conversor instantâneo da Figura 13 tem uma resolução de 1V, pois a entrada analógica 
precisa sofrer uma variação de 1V de forma a levar a saída digital para seu próximo valor. 
Para conseguir uma resolução mais fina, poderemos aumentar o número de níveis de 
tensão de entrada, usando mais resistores para divisão de tensão, e, em conseqúência, 
aumentando o número de comparadores analógicos. Por exemplo, um conversor 
instantâneo de oito bits requer 28 = 256 níveis diferentes de tensão, incluindo 0V, sendo 
então necessários 256 resistores e 255 comparadores analógicos (não há necessidade de 
comparador associado ao nível de tensão 0V). As saídas dos 255 comparadores devem 
alimentar as entradas de um codificador com prioridade, que produz na saída um código 
de oito bits que corresponde ao número do comparador de mais alta ordem, cuja saída 
está no nível lógico BAIXO. Em geral, um conversor instantâneo de N bits precisa de 2222NNNN----1111 
comparadores, 2222NNNN resistores, além da lógica do codificador com prioridade. 
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Figura 13- (a) Conversor A/D instantâneo de três bits; (b) tabela-verdade. 
 
Tempo de ConversãoTempo de ConversãoTempo de ConversãoTempo de Conversão. O conversor instantâneo não usa sinal de clock, pois não há 
necessidade de sequenciamento de suas operações. A conversão ocorre de uma só vez. 
Quando muda o valor da entrada analógica, as saídas dos comparadores também 
mudam, forçando a mudança na saída do codificador. O tempo de conversão é o tempo 
necessário ao aparecimento de uma nova saída digital, em resposta a uma mudança 
ocorrida na entrada analógica VA, e depende única e exclusivamente do retardo de 
propagação introduzido pelos comparadores e pela lógica de codificação. Por isso, os 
conversores instantâneos têm tempos de conversão extremamente pequenos. Por 
exemplo, o AD9002, da Analog Devices, é um conversor A/D instantâneo de oito bits, com 
tempo de conversão menor do que 10ns. 
 
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11.Multiplexação 
Quando houver necessidade de se converter em sinais digitais as entradas analógicas 
provenientes de diversas fontes, é usual empregar uma técnica de multiplexação destas 
entradas, de modo a possibilitar o uso de um único conversor A/D em regime de tempo 
compartilhado. O princípio básico de tal esquema é mostrado na Figura 14 para um 
sistema de aquisição de dados composto por três canais. As chaves S1, S2 e S3 são 
usadas para chavear cada um dos canais analógicos em sequência, para a entrada do 
conversor A/D. O circuito de controle supervisiona a ação destas chaves, usualmente 
chaves semicondutoras, fazendo com que apenas uma delas possa estar fechada em 
determinado instante de tempo. Este circuito também gera o pulso de INICIO para o 
conversor A/D. 
Um sinal de clock controla a taxa na qual os sinais analógicos são sequencialmente 
comutados para a entrada do conversor. A taxa máxima é determinada pelo retardo de 
tempo introduzido pelas chaves e pelo tempo de conversão do conversor A/D. 
A maioria dos conversores A/D integrados já possui os circuitos responsáveis pela 
multiplexação incluídos no próprio CI. O ADCC0808, por exemplo, pode multiplexar oito 
entradas analógicas diferentes, que usam um único conversor A/D. Este CI utiliza um 
código binário de três bits para determinar qual das entradas deve ser conectada ao 
conversor. 
 
Figura 14- Conversão de três sinais analógicos por multiplexação através de um único 
conversor.