Circuitos Digitais - Conversão D/A e A/D - Parte b

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6/30/2011
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Circuitos Digitais
Capítulo 7
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
Conversores D/A e A/D
Parte b
Conversão D/A e A/D
„ ADC = Analog to Digital Converter
…Possibilita a obtenção do valor de uma variável 
física (através de um transdutor)
„ DAC = Digital to Analog Converter
…P ibilit t l d iá l fí i
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…Possibilita o controle de uma variável física 
(através de um atuador)
Conversor Digital-Analógico (D/A)
„ Ex: Conversor D/A cujo valor de tensão na 
saída (em Volts) é igual ao valor da palavra de 
4 bits na entrada:
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Conversor D/A
„ Resolução: É a menor variação que pode 
ocorrer na saída analógica como resultado de 
uma mudança na entrada digital.
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Conversor D/A
== N fs
A
Kresolução
„ Para esse conversor de N bits, a resolução é 
igual à amplitude de fundo de escala (Afs)
dividida pelo maior número na entrada: 
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12 −Nç
Conversor D/A
„ Caso a entrada C do Conversor D/A encontre-
se desconectada do contador:
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Conversor D/A
„ Se o contador for assíncrono podem ocorrer 
spikes nas transições na saída:
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Conversor D/A
„ Conversor D/A utilizado para controlar a 
velocidade de rotação de um motor
…Qual o número N de bits para uma resolução de 
2 rpm?
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Conversor D/A
„ Conversor D/A com entradas no formato BCD 
(Binary Coded Decimal)
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Estrutura de Conversores D/A
„ Conversor D/A com resistores ponderados
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Estrutura de Conversores D/A
„ Conversor D/A com resistores ponderados, 
fonte de referência de precisão, e chaves 
analógicas (ex. transmission gates)
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Estrutura de Conversores D/A
„ Conversor D/A de corrente
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RRL <<
Conversor corrente-tensão:
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Conversor D/A com 8 bits
„ Apenas S0=1
R
VI REF
128
=
RVv FREFO =
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R
vO 128
Conversor D/A com 8 bits
„ Apenas S1=1
R
VI REF
64
=
RVv FREFO =
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R
vO 64
Conversor D/A com 8 bits
„ Apenas S6=1
R
VI REF
2
=
RVv FREFO =
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R
vO 2
Conversor D/A com 8 bits
„ Apenas S7=1
R
VI REF=
RVv FREFO =
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R
vO
Conversor D/A com 8 bits
„ Generalizando (N = 8)
∑−
=
−=
1
0
1 22
N
i
i
i
N
FREF
O SR
RVv
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Conversor D/A em escada R-2R
Resistor necessário
que não aparece na 
Fig. 11.8 do Tocci
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Expressão correta da tensão de saída
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Conversor D/A em escada R-2R
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Rede de resistores R-2R
Req=2R Req=2R Req=2R Req=2R
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Rede de resistores R-2R
Req=2R Req=2R Req=2R Req=2R
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Conversor D/A em escada R-2R
„ N=8
V0 V1 VN-2 VN-1
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S7=1
Req=2R
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S7=1
VN-1 VN-1
Terra virtual
Tensão no nodo N-1
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S7=1
VN-1VN-1
31
REF
N
VV −=−
V
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R
VI REF
3
−=
Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S7=1
VN-1
Como 12
3
−−= NO Vv
31
REF
N
VV −=−e
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2
REF
O
Vv =
31N
Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1
Req=2R
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1
VN-1VN-2
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1; calculando VN-2:
VN-2
Req=2R Terra virtual
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1 ; calculando VN-2:
VN-2VN-2
32
REF
N
VV −=−
V
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R
VI REF
3
−=
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Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1 ; calculando VN-1:
VN-1VN-2
61
REF
N
VV −=−
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R
V
R
VI REFN
62
2 −== −
I
Conversor D/A em escada R-2R
„ Apenas S6=1
VN-1VN-2
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
Como 12
3
−−= NO Vv
4
REF
O
Vv =
61
REF
N
VV −=−e
Conversor D/A em escada R-2R
„ Generalizando (Teorema da Superposição)
VN-1VN-2V1V0
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∑−
=
=
1
0
2
2
N
i
i
iN
REF
O S
Vv
Conversor D/A
„ Reconstruindo um sinal analógico a partir de 
amostras digitais
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos DigitaisMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
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AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
„ AD7524: 8-bit buffered multiplying DAC
…Observar “injeção de corrente” em OUT1
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vout
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AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
„ AD7524: 8-bit buffered multiplying DAC
Resistor de realimentação
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AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
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AD7524 – Conversor D/A de 8 bits
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Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos DigitaisConversor Analógico-Digital (A/D)
„ Conversor A/D com contador
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Conversor A/D
„ Aquisição de dados
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Conversor A/D
„ Digitalizando um sinal analógico
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Conversor D/A: Sample-and-hold
„ Sample-and-hold: amostra o sinal de entrada, 
mantendo-o constante durante o processo de 
conversão
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Sample-and-Hold
Capítulo 7 – Conversão D/A e A/DMárcio Brandão – CIC/UnB – Circuitos Digitais
Conversor A/D de aproximações sucessivas
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
„ Operação
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Registrador de Aproximações Sucessivas
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Conversor A/D típico
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Interfaceamento com microprocessador
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Conversor A/D flash
„ Ex: ADC flash de 3 bits
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Conversor A/D flash
„ 3 bits
…7 comparadores
„ 8 bits
…255 comparadores
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„ 10 bits
…1023 comparadores
Modulação sigma-delta
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Modulação sigma-delta
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Conversor A/D multiplexado
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Voltímetro Digital
„ Voltímetro de conversão contínua usando um 
ADC de rampa digital
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Voltímetro Digital
„ Formas de onda
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Conversor A/D
„ Multiplexação
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Conversor A/D
„ Osciloscópio de memória digital
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Referência
„ Tocci, R. J., Widmer, N.S. & Moss, G. L. 
(2007), Sistemas Digitais: Princípios e 
Aplicações, Pearson/Prentice Hall
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