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CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
SISTEMA DE CONTROLE DIGITAL BASEADO EM MICROCOMPUTADOR
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
SAIDA ANALÓGICA = K .ENTRADA DIGITAL
No caso do conversor acima K=1, pois a saída analógica corresponde ao 
binário de entrada. Por exemplo 1000(oito binário) na entrada gera oito 
volts na saída.
A saída de um conversor digital analógico(DAC) pode ser uma tensão ou 
uma corrente.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
Exemplo 1: Um conversor D/A de cinco bits tem saída em corrente. Para 
uma entrada digital de 10100 uma corrente de saída de 10mA é produzida. 
Qual será a corrente de saída Iout para uma entrada digital de 11101?
SAÍDA ANALÓGICA: A saída de um conversor não é um sinal analógico real, 
pois é constituída de níveis discretos. Para um conversor de quatro bits ela 
apresenta 16 níveis de tensão, possíveis.
Exemplo 2: Qual o maior valor de tensão de saída de um conversor D/A de 
oito bits que produz 1V para uma entrada digital de 00110010?
SAÍDA ANALÓGICA: A saída de um conversor não é um sinal analógico real, 
pois é constituída de níveis discretos. Para um conversor de quatro bits ela 
apresenta 16 níveis de tensão, possíveis.
PESOS DE ENTRADA: A contribuição de cada bit de um sinal de entrada 
digital para a geração da tensão de saída analógica varia de acordo com o 
seu peso no sinal digital, conforme mostrado para o conversor exemplo de 4 
bits :
DCBA = 0001 gera 1V. Peso de A(LSB) = 1V
DCBA = 0010 gera 2V. Peso de B = 2V
DCBA = 0100 gera 4V. Peso de C = 4V
DCBA = 1000 gera 8V. Peso de A = 8V
O valor digital 1111 gera uma tensão de saída: 1+2+4+8 = 15.
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CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
Exemplo 3: Um conversor D/A de cinco bits produz Vout = 0,2 V para uma
entrada digital de 00001. Determine o valor de Vout para uma entrada
de 11111.
RESOLUÇÃO DE UM CONVERSOR: É a menor variação na saída
analógica em função de uma variação na entrada digital.
A resolução também pode ser vista como o peso do bit menos
significativo (lsb). Também é chamada de tamanho do degrau da saída
analógica. A resolução é, também, o fator de proporcionalidade K da
equação: saida analógica = K. entrada digital
No conversor exemplo a resolução é de 1V.
NÚMERO DE ESTADOS E DE DEGRAUS: O número de estados de um
conversor de N bits é igual a 2N e o número de degraus da saída
analógica é igual a 2N -1
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
Analisando a equação: saida analógica = K. entrada digital podemos
dizer que:
Entrada digital é o número de degraus
K é a quantidade de corrente ou tensão por degrau
Saida analógica é o produto dos dois termos.
Podemos dizer que K = resolução = (saída de fundo de escala)/ 2N -1
Exemplo 4: Qual a resolução(tamanho do degrau) do conversor D/A do
exemplo 3. Descreva o sinal de saída do tipo escada deste conversor
D/A.
Exemplo 5: Para o conversor do exemplo acima determine Vout para
uma entrada digital de 10001.
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CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
RESOLUÇÃO PERCENTUAL É a resolução expressa como uma
porcentagem da saída de fundo de escala.
RESOLUÇÃO% = TAMANHO DO DEGRAU .100
SAIDA DE FUNDO DE ESCALA
Para o conversor exemplo: 1 .100 = 6,67%
15
Exemplo 5: Um conversor D/A de 10 bits tem um tamanho de degrau de
10mV. Determine a tensão de saída de fundo de escala e a resolução
percentual.
FÓRMULA ALTERNATIVA PARA A RESOLUÇÃO PERCENTUAL:
RESOLUÇÃO% = 1 .100
NÚMERO DE DEGRAUS
Os fabricantes também especificam a resolução como o número de bits
do conversor.
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CONVERSOR DIGITAL ANALÓGICO
Exemplo 6: A figura abaixo mostra um computador controlando a
velocidade de um motor. A corrente analógica de 0 a 2mA do conversor
D/A é amplificada para produzir velocidades no motor de 0 a 1000 rpm.
Quantos bits deveriam ser usados se o computador tivesse que ser
capaz de produzir uma velocidade no motor que tivesse uma variação
mínima de 2rpm?
Para o número de bits encontrado, quão próximo de 326 rpm a
velocidade do motor pode ser ajustada?
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CIRCUITO D/A COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL SOMADOR
A corrente em cada ramo é dada
pela tensão digital de entrada ( 5V
ou 0V) dividida pelo valor do
resistor naquele ramo. A corrente
total que passa pelo resistor Rf é a
soma das correntes de todos os
ramos. Como os resistores mantêm
entre si uma relação idêntica aos
pesos de um número binário, a
corrente total é proporcional ao
número binário de entrada.
Exemplo 7: Encontre a tensão de saída Vout em função dos níveis binários
de entrada(VD,VC,VB,VA) do conversor D/A de quatro bits mostrado na
figura.
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CIRCUITO D/A COM AMPLIFICADOR OPERACIONAL SOMADOR
Exemplo 8: Determine o peso de cada bit de entrada e a resolução
Do conversor.
Exemplo 9: Determine para o conversor a tensão Vout de fundo de
escala. Determine o valor de Rf que fará com que a tensão de fundo de
escala seja igual a 7V. Qual a nova resolução?
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CIRCUITO D/A COMPLETO
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CIRCUITO D/A COMPLETO
As chaves são implementadas com transistores MOS, sendo o nível
digital de entrada aplicado às suas entradas, fazendo-os conduzir(chave
fechada) ou cortar(chave aberta). Quando a chave estiver aberta o
resistor correspondente será conectado a 5V(nível binário alto).
Quando a chave estiver fechada, o resistor correspondente será
conectado ao terra(nível binário baixo).
As chaves semicondutoras são necessárias pois os circuitos lógicos que
geram as entradas digitais não garantem uma tensão fixa (5V por
exemplo), podendo haver variações que cheguem perto de um 1V ou
mais. Com as chaves os níveis digitais são fixos, sendo o nível alto
gerado pela fonte de referência de precisão e o nível baixo sendo o
terra ou massa de referência do circuito.
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CIRCUITO D/A COM SAÍDA EM CORRENTE
Este conversor não possui um amplificador operacional interno. A geração
de corrente total é idêntica ao circuito anterior. É necessário conectar um
amplificador operacional externo à saída do circuito.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CIRCUITO D/A COM SAÍDA EM CORRENTE
AMPLIFICADOR OPERACIONAL EXTERNO, ATUANDO COMO CONVERSOR
CORRENTE-TENSÃO
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR BÁSICO DO TIPO R/2R
Conversores com muitos bits apresentam uma grande diferença de valores
entre o resistor do bit de entrada menos significativo e o resistor do bit de
entrada mais significativo. Os processos de fabricação de circuitos
integrados não permite manter uma razão precisa entre resistores com uma
faixa de resistência muito extensa. Logo, é necessário diminuir a faixa de
resistências da rede de resistores. A rede que resolve este problema é a
rede R/2R, mostrada abaixo.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR BÁSICO DO TIPO R/2R
Exemplo 10: Demonstre que a saída deste conversor é dada por
Vout = -VREF . B
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CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR INTEGRADO AD7524
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D PADRÃO
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D PADRÃO
Funcionamento:
1. O pulso START inicia a operação.
2. Sob o comando do clock a unidade de controle modifica o número binário
Que está armazenado no registrador.
4. O número binário no registrador é convertido para uma tensão analógica
Vax pelo conversor D/A.
5. O comparador compara Vax com a entrada analógica Va. Enquanto Vax<Va
A saída do comparador ficaem nível alto. Quando Vax excede Va por uma
quantidade mínima Vt(tensão de limiar), a saída do comparador vai para nível
nível baixo e pára o processo de modificação do número armazenado no
registrador. A saída do contador será a saída desejada, ou seja, a tensão
analógica convertida.
5. A lógica de controle ativa o sinal EOC de fim de conversão.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE RAMPA DIGiTAL.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE RAMPA DIGiTAL.
Funcionamento: Neste conversor o registrador é substituído por um contador
que conta sequencialmente, gerando uma tensão analógica na saída do
conversor D/A na forma de escada. O pulso START habilita a porta AND,
permitindo que os pulsos de clock chegem ao contador, dando início à
contagem.
Enquanto Vax<Va, a saída do comparador fica em nível baixo. Quando Vax>Va
por um fator Vt, a saída do comparador(EOC) vai para nível baixo,
desabilitando a porta AND e bloqueando a contagem. O sinal digital de saída
desejado está disponível na saída do contador.
Exemplo 11 : Considere os seguintes valores para o conversor A/D da figura
anterior: frequência de clock = 1MHz, Vt =0,1mV. A saída de fundo de escala é
igual a 10,23V e uma entrada de 10bits. Determine os seguintes valores.
b) O equivalente digital obtido para Va 3,728 V.
b) O tempo de conversão
c) A resolução deste contador
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE RAMPA DIGiTAL.
ERROS NOS CONVERSORES A/D:
Eistem dois tipos de erros:
1- Erro de quantização: Associado à resolução e que representa a diferença
entre a grandeza analógica de entrada e o valor digital de saída.
2- Erro de precisão, associado à precisão dos elementos internos do circuito
como resistores, comparador, fonte de referência,etc.
Exemplo 12: Para o conversor do exemplo anterior, determine a faixa
aproximada de tensões analógicas de entrada que produzirá o mesmo
resultado digital 01011101012 = 37310 .
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE RAMPA DIGiTAL.
TEMPO DE CONVERSÃO :
O tempo de conversão é dado por: (2N - 1). Ciclos de clock
DESVANTAGEM: O tempo de conversão dobra de valor a cada aumento de um
bit. Logo um conversor A/D de muitos bits é lento, não se prestando à
aplicações onde os sinais analógicos de entrada variem rapidamente.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
EXEMPLO DE FUNCIONAMENTO:
Seja um conversor de quatro bits.
Tensão de entrada 10,4 V
ETAPAS Numero binário Valor analógico(V) 
1 0000 0
2 1000 8
3 1100 12
4 1000 8
5 1010 10
6 1011 11
7 1010 10
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
Exemplo 13 : A entrada do conversor do exemplo anterior é 13,5 V.
Determine a
Saída digital do registrador de controle para cada pulso de clock até que seja
encontrado o valor final da conversão.
Exemplo 14 : Um conversor A/ de aproximações sucessivas de oito bits tem
uma resolução de 20mV. Qual será a sua saída digital para uma entrada
analógica de 2,17V?
TEMPO DE CONVERSÃO:
O tempo de processamento de cada bit é igual a um ciclo de clock. Logo, o
tempo de conversão total é o tempo de um ciclo de clock multiplicado pelo
número de bits. Considerando N o número de bits e T o tempo de um ciclo de
clock, temos:
tc = N.T
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D DE APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS
Exemplo 15: Compare os tempos máximos de conversão de um conversor
A/D de rampa digital de 10 bits com um conversor A/D de aproximações
sucessivas de 10 bits, no caso de ambos utilizarem a frequência de clock de
500 KHz.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D INTEGRADO ADC 0804 DE OITO BITS
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D INTEGRADO ADC 0804
DESCRIÇÃO:
A tensão analógica a ser convertida é aplicada entre os pinos 6 Vin(+) e
7 Vin(-) quando a entrada é diferencial. Para entradas simples, a tensão é
aplicada ao pino 6 e o pino sete é aterrado. Os pinos de número 11 a 18
apresentam a saída digital. O pino 1 CS quando em nível baixo habilita o
conversor. Quando em nível alto, a saída do conversor fica em em estado de
alta impedância. O pino RD em nível baixo habilita os buffers de saída de
modo que o resultado da conversão apareça na saída. O pino WR em nível
baixo dá início a uma nova conversão. O pino INTR vai para nível alto no início
da conversão e volta para nível baixo no fim, sinalizando o fim da conversão.
Este conversor possui um gerador de clock externo que gera um clock com
frequência igual a 1/(1,1R.C), onde R e C são elementos externos conectados
ao pino CLK OUT. O pino CLK IN atua como entrada de um sinal de clock
externo ou recebe o capacitor externo de CLK OUT.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D INTEGRADO ADC 0804
O pino Vref/2 pode ser usado para reduzir a tensão de referência interna.
Aplicando-se uma tensão externa neste pino, a referência interna é alterada
para o dobro desta tensão e a faixa analógica de entrada se altera de modo
correspondente. A tabela abaixo mostra isso.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D FLASH
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D FLASH
É o conversor com maior velocidade, mas também é o que requer mais
circuitos que os outros tipos. Por exemplo, com conversor de 8 bits necessita
de 255 comparadores analógicos. O grande número de comparadores limitou
o tamanho dos conversores do tipo flash. A maioria dos fabricantes oferece
unidades de dois a oito bits. Também oferecem unidades com nove e dez bits.
EXEMPLO DE FUNCIONAMENTO PARA CONVERSOR DE TRÊS BITS.
O conversor tem 1V para tamanho do degrau. O divisor de tensão fornece os
níveis de referência de cada comparador, de modo que existem sete níveis de
referência de cada comparador, correspondentes a 1V, 2V, 3V... E 7 V. A
entrada analógica está conectada na outra entrada de cada comparador. As
saídas do comparador são conectadas a um codificador de prioridade que
gera uma saída binária correspondente à entrada de referência analógica do
comparador de mais alta ordem que estiver em baixo. A tabela a seguir
demonstra isto.
CONVERSORES DIGITAIS-ANALÓGICOS E ANALÓGICOS-DIGITAIS
CONVERSOR A/D FLASH