CONVERSORES D/A

Adelia Ferreira | Carla Michiles | Jackeline Dourado | Juliane Silva | Walderi Filho

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AGENDA Conversores? Quantidade Digital Versus Quantidade Analógica Conversão Digital-Analógica Circuitos Conversores D/A Especificações de DACs Um Circuito Integrado DAC Aplicações de DACs

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O QUE SÃO CONVERSORES?“Na Eletrônica Digital, conversores são

circuitos que transformam grandezas analógicasem digitais ou vice-versa”.

*Ex: sensor de temperatura de um termômetro digital.

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QUANTIDADE DIGITAL VERSUS ANALÓGICA

Existem 2 possibilidades de valor para uma quantidade digital: 0 ou 1; Baixo ou alto; Falso ou verdadeiro.

Sendo que, na prática, uma quantidade digital como uma tensão tem um valor que está dentro de faixas. Para a lógica TTL: 0 a 0,8V = 0 lógico 2 a 5V = 1 lógico

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QUANTIDADE DIGITAL VERSUS ANALÓGICA

Uma quantidade analógica pode assumir qualquer valor ao lon-go de uma faixa contínua.

Sendo que seu valor exato é relevante.

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QUANTIDADE DIGITAL VERSUS ANALÓGICA

A maioria das variáveis físicas é analógica (temperatura, pressão).

Entradas de sistemas digitais são em formato digital.

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICA

É o processo em que o valor representado em código digital é convertido em tensão ou corrente proporcional ao valor digital.

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICASAÍDA DE FUNDO DE ESCALA

Vref é usada para determinar a saída de fundo de escala ou o valor máximo que o conversor gera.

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICASAÍDA ANALÓGICA

A saída de um DAC pode assumir valores específicos (16 níveis para Vout ao lado).

Logo, a saída de um DAC não é tecnicamente analógica. É “pseudo analógica”!

saída é igual em volts ao número bináriosaída analógica = K x entrada digital

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICAPESOS DE ENTRADA

Cada entrada digital contribui com uma quantidade diferente para saída analógica (nível alto).

As contribuições são ponderadas de acordo com sua posição no número binário.

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICARESOLUÇÃO

É definida como a menor variação na saída analógica como re-sultado de mudança na entrada digital.

resolução = K = peso do LSB = tamanho do degrau

Temos:2n valores2n – 1 degraus.

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CONVERSÃO DIGITAL-ANALÓGICARESOLUÇÃO PERCENTUAL

Percentual da resolução. Se torna mais fina conforme o número de bits aumenta.

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CIRCUITOS CONVERSORES D/A

Existem diversos métodos e circuitos para implementar a opera-ção D/A. Estudaremos os tipos de DAC com:

Amplificadorsomador

Saída em correnteRede R/2R

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CIRCUITOS CONVERSORES D/ADAC COM AMPLIFICADOR

SOMADOR O amplificador operacional é empregado como somador, que pro-duz a soma ponderada das entradas digitais.

Multiplica cada tensão de entrada pela razão entre o resistor de alimentação Rf e o resistor da entrada.

CI básico DAC de 4 bitsEntradas binárias (0 ou 5V).

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CIRCUITOS CONVERSORES D/ADAC COM AMPLIFICADOR

SOMADOR

Podemos melhorar a precisão da conversão usando: Resistores de precisão; Tensão de entrada de precisão.

CI entre cada entrada digital e seu resistor de entrada.

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CIRCUITOS CONVERSORES D/ADAC COM SAÍDA EM CORRENTE

Teremos uma corrente de sa-ída proporcional à entrada binária.

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Porque é difícil produzir valores de resistência em um faixa tão ampla de resistências que conservem razão precisa.

Nas redes R/2R usamos apenas dois valores: R e 2R.

CIRCUITOS CONVERSORES D/ADAC COM REDE R/2R

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ESPECIFICAÇÕES DE DACSPor meio delas, podemos avaliar se um DAC é adequado a uma aplicação em particular.

Resolução (tamanho do degrau) Depende do número de bits; Um DAC de 10 bits tem uma resolução mais fina do que um DAC de 8.

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ESPECIFICAÇÕES DE DACS Precisão (diversas formas, 2 delas...)

Erro de fundo de escala: desvio máximo da saída do DAC do valor ideal;

Erro de linearidade: desvio máximo a partir do tamanho ideal do degrau.

Offset É o erro constante somando aos valores da saída.

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ESPECIFICAÇÕES DE DACS Tempo de estabilização

É o tempo necessário para estabilizar a saída dentro de 1/2 tamanho do degrau do valor final.

Monotonicidade Um DAC é monotônico se a saída aumenta conforme o incremento da entrada binária, ou seja, não há degraus para baixo.

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UM CIRCUITO INTEGRADO DAC

CI CMOS AD7524. Usa rede R/2R. Entrada de 8 bits que pode ser armazenada internamente

através de entradas de controle. Tempo de estabilização: ns Precisão de fundo de escala:

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UM CIRCUITO INTEGRADO DAC

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APLICAÇÕES DE DACS Controle: a saída de um computador convertida em um sinal analógico pode controlar uma variável física.

Reconstrução de sinais: para reproduzir uma música.

Controle de amplitude digital: controle de volume de som.

DACs seriais: alguns conversores podem ter sua entrada serial.

Conversão analógico/digital: DA é usado no projeto de um AD.

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BIBLIOGRAFIA TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S. Sistemas Digitais: Princípios e Aplicações. 11ª ed. Pearson Prentice Hall, 2011.

http://www.mspc.eng.br/eledig/eldg2110.shtml http://www.ufjf.br/fabricio_campos/files/2011/03/cap11_parte_1.pdf

http://www.ufjf.br/fabricio_campos/files/2011/03/cap11_parte_2.pdf

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