Relatório Eletrônica digital FF

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Relatório 
 
 
Laboratório de Eletrônica Digital 
Conversores Analógico - Digital 
Experiência: Testes com conversores AD tipo Flash. 
Professora: Debora Meyhofer 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Helton Luiz 004201601157 
 Michele Marques 004201600703 
 Henrique Pires 004201602994 
 
 
Engenharia elétrica 6 SEM 
Campinas 
 2018 
 
Resumo 
 
Este relatório visa descrever a experiência realizada no laboratório da disciplina de Eletrônica Digital, 
onde o objetivo foi demonstrar o funcionamento de conversores analógico/digital através de circuitos 
integrados comerciais. 
Utilizando circuitos integrados, propriamente constituídos por portas lógicas e circuitos operacionais, 
como comparadores, ambos arranjados de forma a obter conversores AD, cada circuito foi testado de 
acordo como roteiro de teste inicialmente definido, e como resultado o grupo pôde constatar seu 
funcionamento através dos indicadores predefinidos no treinador lógico (DataPool) para cada 
combinação proposta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
 
 
Atualmente, existem vários tipos de sistemas que se baseiam em grandezas analógicas, onde é 
necessário que seja realizado um processamento de dados por circuitos digitais (por exemplo, um 
computador). Para que isso ocorra, é necessário efetuar uma conversão do sinal analógico para 
digital. Esta conversão é realizada por um circuito chamado conversor analógico/digital ("A/D 
converter" ou ADC). Existem vários tipos de conversores A/D tais como: comparador paralelo, rampa 
tipo contador, rampa dupla tipo integrador, aproximações sucessivas, dentre outros. Todos estes 
conversores realizam a mesma função, a de converter um sinal de forma analógica para digital, 
porém utilizando métodos diferentes. 
Este grupo decidiu realizar a implementação de um conversor A/D do tipo Flash para a disciplina de 
eletrônica digital ministrada pela professora Debora Meyhofer. O objetivo deste relatório é descrever 
toda a sequência de testes realizada em laboratório tanto o procedimento experimental quanto o 
teórico realizado, os componentes utilizados no circuito e os resultados finais obtidos. 
 
2 Procedimento Experimental 
 
 ​2.1 Embasamento teórico 
 
Os conversores tipo paralelo têm como circuito básico de entrada um pré-amplificador e um latch, 
que atuam juntos em uma configuração de circuito comparador. Na saída dos comparadores é 
necessária a colocação de um circuito de codificação que irá receber os sinais dos comparadores e 
codificar o sinal de saída em código binário (ou “GRAY”). 
A grande vantagem do conversor A/D paralelo é a grande rapidez na conversão, porque o sinal 
analógico de entrada é comparado diretamente e simultaneamente com cada nível de voltagem de 
referência em comparadores distintos. 
A grande dificuldade ou desvantagem dos conversores A/D paralelo é o aumento do número de 
comparadores de latch e complexidade do codificador à medida que se aumenta a resolução, isso 
ocasiona um enorme aumento na área de silício e consumo de potência, devido ao grande número 
de componentes. 
O conversor A/D paralelo é o mais rápidos dentre todos os tipos de conversores e normalmente é 
construído utilizando-se a versão mais rápida de uma determinada tecnologia, mas é 
expressivamente caro, visto que necessita de 2ⁿ-1 comparadores para um conversor de n bits. 
 
Fig.1 Esquemático conversor A/D de 7 comparadores 
 
Fonte: TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Digital Systems: principles and applications. 9th 
ed., Prentice-Hall, 2004 
 
 ​ 2.2 Roteiro de testes e resultados obtidos 
 
 
 MATERIAL DISPONÍVEL 
 
 Resistores: 1 KΩ, 4,7 KΩ, 10KΩ - Capacitores: 10nF - DAC 0808 
 
 EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS 
 1 Kit Datapool 
 1 fonte de alimentação fixa, 5V ± 5%, 4A. 
 1 fonte de alimentação ± 12 V 10%, 0,5 A 
 1 osciloscópio digital. 
 1 multímetro digital. 
 1 gerador de pulsos. 
 
Infelizmente, mesmo após realizarmos as montagem do circuito algumas vezes obtivemos apenas o 
não funcionamento adequado do mesmo. As constatações assumidas pelo grupo, assim como 
observada pela professora foi de que houve um possível mau funcionamento, não do circuito 
executado, mas sim do KIT (Datapool) utilizado para o auxílio das montagens, visto que os demais 
grupos dispostos no laboratório enfrentaram problemas similares. Contudo, para obtermos 
resultados do funcionamento adequado do circuito em questão, foram realizadas simulações através 
do software PROTHEUS conforme mostrado abaixo na figura 2. 
 
 
 
Fig. 2 - Simulação Conversor tipo Flash Software Protheus 
 
 
Fonte: Própria autoria 
 
Tabela 1: Tabela verdade obtida através da simulação 
 
 
Fonte: Própria autoria 
 
 
Conclusão 
 
 
Mesmo que o Flash ADC use um design muito simples, ele requer muitos componentes. O número 
de comparadores requeridos é 2 ^ n-1, onde n é o número de bits de saída. Assim, para um flash 
ADC 255 de oito bits, seriam necessários comparadores e, para um Flash ADC de 16 bits, 65.535! 
 
Por outro lado, o Flash ADC é o tipo de ADC mais rápido disponível. O equivalente digital do sinal 
analógico estará disponível imediatamente na saída (ele terá apenas o atraso de propagação 
inserido pelas portas lógicas) - daí o nome “flash”. 
 
Outra vantagem do Flash ADC é que você pode criar um ADC com saída não linear. Geralmente os 
ADCs têm uma saída linear, isto é, cada número digital corresponde a um aumento de tensão fixo na 
entrada analógica. Por exemplo, no ADC de 3 bits com uma Vref de 5 V, cada número digital 
representaria 625 mV (5 V / 2 ^ 3). Então 0 V = 000, 0,625 V = 001, 1,250 V = 010 e assim por diante 
até 5 V = 111. 
 
Uma vez que as comparações Flash ADC são definidas por um conjunto de resistências, pode-se 
definir valores diferentes para os resistores para obter uma saída não linear, isto é, um valor 
representaria um passo de tensão diferente dos outros valores. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
FREGNI, Edson e SARAIVA, Antonio M. Engenharia do Projeto Lógico Digital: Conceitos e 
Prática. Editora Edgard Blucher Ltda, 1995. 
 
TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Digital Systems: principles and applications. 9th 
ed., Prentice-Hall, 2004. 
 
WAKERLY, John F. Digital Design Principles & Practices. 3rd edition, Prentice Hall, 2000. 
KLEITZ, William. Digital Electronics - A Practical Approach. Prentice-Hall, 1987. 
 
TOKLEIN, Roger L. Princípios Digitais. Schaum-McGraw Hill, 1983. • Signetics. TTL Logic 
Data Manual. 1982. 
LSD-EPUSP. Conversores Analógico-Digitais. Apostila de PEL308, RA/ES. 
 
MATSUNAGA, A. M. e TSUGAWA, M. O. Conversor Digital/Analógico. Apostila de 
PCS2498 Laboratório de Processadores II. Versão de 2005, revisado por André Riyuiti 
Hirakawa e Carlos Eduardo Cugnasca.