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Conversores D/A e A/D Introdução 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 Conversão D/A – Tipo R2nR O amplificador operacional é empregado como um amplificador somador, produzindo em sua saída uma soma ponderada (considerando os pesos) das tensões de entrada. Temos RF = 1k , A entrada A tem RIN =1k; a entrada B tem RIN=2k,... • Vout = −Rf Va 1R + Vb 2R + Vc 4R + Vd 8R • Vout = − Rf R Va 1 + Vb 2 + Vc 4 + Vd 8 • Caso Rf=R teremos que: • Vout = − Va 1 + Vb 2 + Vc 4 + Vd 8 Iniciando a conversão Exemplo • Para a primeira linha de dados (Entrada 0000) o valor da saída é naturalmente zero. • Para a segunda linha (0001) é: | Vs | = 0/1 + 0/2 + 0/4 + 5/8 = 0,625 V. • Para a terceira linha (0010) é: | Vs | = 0/1 + 0/2 + 5/4 + 0/8 = 1,250 V. Vout = − Rf R Va 1 + Vb 2 + Vc 4 + Vd 8 Vout = − Va 1 + Vb 2 + Vc 4 + Vd 8 Resolução do degrau Resolução = tensão máxima 2N − 1 A RESOLUÇÃO É O TAMANHO DO PRIMEIO DEGRAU (BIT 0001) PARA CONVERSORES D/A DE DEGRAUS UNIFORME • saída analógica = K x entrada digital (convertida em decimal) Vout = k. Vin A PROPORCIONALIDADE VALE PARA TENSÃO E CORRENTE Resolução do degrau Resolução = tensão máxima 2N − 1 Resolução % = tamanho do degrau tensão maxima 𝑥 100% Exemplo: • 1)Para o conversor anterior tipo R2nR, qual a resolução do degrau?( • 2) Num conversor de D/A de 8 bits com tensão máxima de 5V, qual será sua resolução Conversor R2R sem Amp. Op. • O conversor do tópico anterior apresenta uma desvantagem de implementação: há necessidade de várias resistências com valores múltiplos de potências inteiras de 2 CASO 1 – DCBA = 0001 (entrada A = 1 e as demais = 0) 𝑉𝑠 = 𝑉𝑐𝑐. 𝑅 𝑅 + 2𝑅 = 𝑉𝑐𝑐. 𝑅 3𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 3 Caso 2: DCBA = 0010 (entrada B = 1 e as demais = 0) • Pelo cálculo anterior sabemos que : 𝑉𝑐𝑐′ = 𝑉𝑐𝑐 3 𝑉𝑠 = 𝑉𝑐𝑐 3 . 𝑅 𝑅 + 𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 3 . 𝑅 2𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 3 . 𝑅 . 1 2𝑅 = 𝑉𝑐𝑐. 𝑅 6𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 6 • Se mais de uma entrada for submetida a nível lógico 1, na saída aparecerá a soma ponderada das tensões, que pode ser calculada utilizando o teorema da superposição. Exemplo R2R • Supondo: • A = C = 1; B = D = 0 • Nível lógico 1 = 3V, calcular a tensão Vs Conversores D/A do tipo R2R com amplificador operacional Exemplo • Dados: • Nível lógico 1 = Vcc = 3V, Nível lógico 0 = GND = 0V, R = 10kΩ, Rx = 12kΩ • Determinar o valor da tensão Vs para as entradas digitais: A=B = 1; C= D = 0 Bit A 𝑉𝑥 = 3𝑉 3 = 1𝑉 𝑉𝑠𝐴 = 1𝑉. 12𝑘𝛺 2𝑥10𝑘𝛺 = 0,6𝑉 Bit B 𝑉𝑥 = 3𝑉 6 = 0,5𝑉 𝑉𝑠𝐴 = 0,5𝑉. 12𝑘𝛺 2𝑥10𝑘𝛺 = 0,3𝑉 𝑉𝑠 = 0,6 + 0,3 𝑉 = 0,9𝑉 Conversores A/D por aproximações sucessivas A lógica de controle modifica bit a bit o conteúdo do registrador até que o dado do registro seja equivalente digital da entrada analógica VA dentro da resolução do conversor Vamos supor que a entrada analógica seja VA = 10,4 V Exemplo: Um conversor de aproximações sucessivas de 8 bits tem resolução de 20 mV. Qual será a saída digital para uma entrada analógica de 2,17 V? • Solução 2,17𝑉 20𝑚𝑉 = 108,5 𝑑𝑒𝑔𝑟𝑎𝑢𝑠 O degrau 108 produziria VAX = 2,16 V e o degrau 109, 2,18 V. Esse conversor produz um VAX final que está no degrau abaixo de VA. Portanto, para o caso de VA = 2,17 V, o resultado digital seria 10810 = 011011002. Conversor A/D Flash O conversor flash é o ADC disponível de maior velocidade, porém requer muito mais circuitos que os outros tipos.
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