Aula08_Elt II_UNISUAM_BS_rev0

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Centro Universitário Augusto Motta – UNISUAM – Unidade Bonsucesso
Semestre 2019.2 / Turma: ELT0801N
Prof. Vinicius Coutinho
	: vinicius.coutinho@souunisuam.com.br / prof.vcoutinho@gmail.com
30/09/2019
Disciplina: Eletrônica II
(GELT1012)
Aula 08
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DAC R-2R :: na saída, MSB = Vref /2, 2º MSB = Vref /4, 3º MSB = Vref /8, ...
Conversão A/D :: amostragem  quantização  codificação.
Quantização :: erro (ruído) de quantização.
Codificação :: sequenciamento dos bits quantizados.
ADC tipo Flash :: análise de blocos, exercício.
Revisão da aula passada
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Quantização :: arredondamento dos valores amostrados sobre níveis discretos.
Conversão A/D  D/A :: Entrada  Processamento  Saída.
DAC R-2R :: malha resistiva em escada, impedância característica fixa e igual a R.
DAC de malha ponderada :: entrada do MSB = R, 2º MSB = 2R, 3º MSB = 4R, ...
Amostragem :: sinal analógico  sinal discreto no tempo; Teorema de Nyquist.
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Conversor A/D
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Conversor A/D com circuito em escada (malha R-2R)
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Conversor A/D
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Conversor A/D com circuito em escada :: análise
[1] Um contador digital de 8 bits produz quantos níveis?
[2] Na aula passada, vimos que a tensão de saída Vo do circuito em escada pode ser, genericamente, dada por:
onde n é a quantidade de entradas digitais (bits), Vref é a tensão de referência (Vcc na entrada digital) e Di são as entradas digitais (0/1) individuais. A que valor incremental de tensão corresponde cada nível digital de entrada para um contador de 8 bits e Vref = 12,8 V?
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Conversor A/D
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Conversor A/D com circuito em escada :: análise
[3] Para um contador digital de 8 bits e Vref = 12,8 V, qual é a saída digital produzida para um sinal analógico de entrada Ve = 4,86 V?
[4] Se o sinal de fim da contagem a ser fornecido pelo comparador ao circuito lógico de controle tiver que ser um bit 1 (alto), a que entrada do comparador deve ser conectado o circuito em escada? Por quê?
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Conversor A/D
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Conversor A/D com circuito em escada :: análise
[5] Qual o tempo máximo de conversão se o conversor for de 8 bits e o clock for de 1 MHz?
[6] Como deve ser a alimentação do amp-op que atua como comparador, considerando que o sinal digital 0 deva corresponder à tensão nula e o que sinal digital 1 à Vref? Defina tanto o valor de tensão da fonte DC como o seu tipo (simples/simétrica).
RESPOSTAS:
[1] 28 = 256 níveis
[2] 0,05 V
[5] 256  10-6 = 256 s
[6] Simples. Mínimo 12,8 V (depende do CI)
[3] (1100001)2 = (97)10
[4] Entrada não-inversora
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Conversor A/D
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
Conversor D/A
Ve
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Conversor A/D
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
	Difere do ADC com circuito em escada simples anteriormente apresentado por possuir um bloco denominado registrador de aproximações sucessivas (RAS).
	A tensão de entrada Ve é comparada com a tensão gerada pelo bloco conversor D/A, a qual por sua vez resulta de um código binário produzido pelo RAS segundo o algoritmo a seguir.
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Conversor A/D
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
*Algoritmo*
	Ao iniciar a conversão o MSB do RAS é colocado a 1 (i.e., metade do valor de fim de escala do DAC). A tensão então gerada pelo DAC é comparada com Ve.
	Se Ve for maior que a tensão gerada pelo DAC, o MSB é mantido a 1 e é também colocado a 1 o bit seguinte, sendo feito um novo teste com este bit. Se Ve for menor que a tensão gerada pelo DAC, o MSB é colocado a 0 e o bit seguinte é testado.
	Repete-se o processo até terem sido encontrados todos os bits.
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Conversor A/D
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
Exemplo:
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Conversor A/D
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Conversor A/D de aproximações sucessivas
Exemplo:
É mais vantajoso que o ADC com circuito em escada em termos de tempo de conversão?? E que o conversor do tipo Flash??
O valor do sinal de entrada analógico Ve influencia nos tempos de conversão??
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Conversor A/D de rampa dupla
Conversor A/D
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Conversor A/D de rampa dupla
Conversor A/D
Princípio de funcionamento
A tensão analógica de entrada Ve é integrada durante um intervalo de tempo fixo (fase 1). Após este intervalo de tempo, a chave eletrônica comuta de forma a permitir a aplicação do sinal de referência –Vref ao integrador. Como este sinal de tensão é negativo, a forma de onda ruma até zero (fase 2), contabilizando um número de pulsos de clock proporcional ao valor de Ve.
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Conversor A/D de rampa dupla
Conversor A/D
Fase 1: tempo fixo e inclinação variável (depende de Ve/RC)
Fase 2: inclinação constante (depende de Vref/RC) e tempo variável (proporcional ao valor da rampa no fim da Fase 1)
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Conversor A/D
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Quadro comparativo
Frequência de conversão
Flash
Aproximações sucessivas
Dupla rampa
Resolução
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Conversor A/D
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Quadro comparativo
	Tipo de ADC	Resolução	Frequência de conversão	Aplicações
	Flash	6 a 10 bits	100 kHz a 800 MHz	Digitalização de vídeo, Telecom
	Aprox. sucessivas	8 a 16 bits	10 kHz a 1 MHz	Aquisição de dados, placas de som
	Rampa dupla	12 a 24 bits	1 Hz a 60 Hz	Equipamentos de medição
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Conversor A/D
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Conversor A/D sigma-delta
	Emprega um modulador delta () antecedido de um integrador ( ʃ ).
Modulador delta
Comparador (ADC de 1 bit)

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Conversor A/D
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Conversor A/D sigma-delta
	Para demodular o sinal produzido pelo comparador, realiza-se a integração e a suavização mediante um filtro passa-baixa.
Demodulador delta
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Conversor A/D
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Conversor A/D sigma-delta
	Após o comparador há um flip-flop D que trabalha com frequência de clock muito maior do que a de Nyquist (sobreamostragem). Quanto maior o clock, menor será o erro. A saída do flip-flop é realimentada por um DAC que gera uma tensão correspondente. Essa tensão se soma ao sinal de entrada, e isto é aplicado ao integrador.
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Referências
Bibliografia :
	Boylestad, R. L., Nashelsky, L. Dispositivos eletrônicos e teoria dos circuitos. São Paulo: Pearson, 2013.
	De Lima, M. E. Conversão Digital Analógico e Analógico Digital. Notas de aula (disciplina Eletrônica Básica). UFPE – Universidade Federal de Pernambuco, 2013.
	Horowitz, P., Hill, W. A Arte da Eletrônica. Porto Alegre: Bookman, 2017. 3 ed.
	Torres, G. Como Conversores Analógico/Digital Funcionam. Clube do Hardware, 2006. Disponível em https://www.clubedohardware.com.br/artigos/outros/como-conversores-anal%C3%B3gico-digital-funcionam-r34730/?nbcpage=1
	Dias, M. Capítulo sobre Conversores de analógico para digital e de digital para analógico (slides de aula). Universidade da Madeira, 2006. Disponível em: http://cee.uma.pt/edu/el2/acetatos/Cap_conversores.pdf
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Referências
Bibliografia (cont.):
	Ferreira, C. E. Conversão Sigma-Delta (notas de aula – aula 21). Unicamp, 2012. Disponível em http://www.demic.fee.unicamp.br/~elnatan/ee610/21a%20Aula.pdf
	Freire, R. C. S. Conversão A/D e D/A (notas de mini-curso). 2011. Disponível em: https://pt.scribd.com/document/94974452/conversao-ad-e-da
	Ferreira, C. E. Conversão AD e DA – Técnicas (notas de aula – aula 19). Unicamp, 2012. Disponível em http://www.demic.fee.unicamp.br/~elnatan/ee610/19a%20Aula.pdf
	da Silva, L. M. C. Conversores D/A e A/D. UTFPR, 2013. Disponível em: http://paginapessoal.utfpr.edu.br/chiesse/disciplinas/eletronica-digital-engenharia-da-computacao/Conversor_A-D_D-A.pdf/at_download/file
	Delta-sigma modulation. Wikipedia, 2018. Disponível em https://en.wikipedia.org/wiki/Delta-sigma_modulation
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