Este documento presenta información sobre convertidores analógico-digitales (ADC) y digital-analógicos (DAC). Describe varios tipos de ADC como flash, de aproximaciones sucesivas, de rampa en escalera y de pendiente simple. También describe tipos de DAC como simple con ponderación binaria y R-2R. Finalmente, discute aplicaciones de los convertidores en mediciones industriales, comunicaciones y control.

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE
FELIPE CARRILLO PUERTO
Ingeniería En Sistemas Computacionales
Principios Eléctricos y sus Aplicaciones
Digitales (PEAD)
Unidad 3: Investigación
Investigación 3U
Profesor:
Niels Henryk Aranda Cuevas
Integrantes:
Angel Felipe Suaste Tuz
Carla Balam Méndez
Luis Antonio Chan Chuc
Miriam Candelaria Poot Pech
Bella Areli Pérez Gómez.
Irving Saúl Che Canul

2. AULA: J-4 GRUPO: B
3.1 ANALÓGICO DIGITAL A/D (ADC)
1.
Es un dispositivo electrónico que convierte una entrada analógica. Su
codificación puede ser binario o complemento de dos binarios. Puede ser
expresado en bits; la resolución puede también ser definida eléctricamente y
expresarse en volts.
2.
La conversión analógica-digital (CAD) o digitalización consiste en la
transcripción de señales analógicas en señales digitales, con el propósito de
facilitar su procesamiento (codificación, compresión, etc.) y hacer la señal
resultante (la digital) más inmune al ruido y otras interferencias a las que son
más sensibles las señales analógicas.
Bibliografía: FRIES, Bruce y FRIES, Marty. Audio digital práctico. Ed.
Anaya Multimedia. 2005
Tipos de convertidores Analógico / Digitales
1.
 Convertidor Analógico/Digital Flash o Paralelo
Es donde la tensión analógica sobrepasa a la tensión de referencia de un
comparador y se genera un nivel Alto(a).

3.  ADC de aproximaciones sucesivas
Es el que sigue en menor tiempo de conversión al convertidor con método
Flash.
 ADC de contador de rampa en escalera.
En este se emplea un DAC y un contador binario para generar el valor digital
correspondiente a una entrada analógica.

4.  ADC de rastreo o seguimiento
Se utiliza un contador ascendente / descendente. El contador no se pone a
cero después de cada muestreo sino que sigue a la entrada analógica.
 ADC de pendiente simple
El convertidor de pendiente simple no requiere un DAC. Se utiliza un
generador de rampa lineal para generar una tensión de referencia de
pendiente constante.

5.  ADC de doble pendiente
Su funcionamiento es similar al de pendiente simple, excepto en que se utiliza
una rampa de pendiente variable y otra de pendiente fija. Se utiliza un
generador de rampa (integrador), A1, para generar las características de
pendiente doble.
2.

6. Los convertidores A/D se pueden clasificar básicamente en los siguientes
tipos:
 CONVERTIDORES REALIMENTADOS
ESCALERA
Consta de un D/A en el que la entrada es un
contador. La entrada RST al contador es la de
inicio de cuenta. El amplificador es un circuito
comparador. Su funcionamiento no es el de un
amplificador lineal, sino que está fabricado
para comparar V+ con V- como lo hace un
amplificador operacional, llevando al
amplificador a saturación positiva o negativa.
Tiene con él dos diferencias: en primer lugar
es más rápido y además trabaja en niveles
compatibles con TTL. Es decir su forma de trabajo es:
Si V+>V- sat. positiva y Vo=5V
Si V+<V- sat. negativa y Vo=0V

7. SEGUIMIENTO
En este circuito, la puerta se sustituye por el
efecto de un contador ascendente descendente.
 APROXIMACIONES SUCESIVAS
En este circuito, se sustituye el contador por un registro de
aproximaciones sucesivas (RAS). La idea de este circuito es lograr
llegar al valor final, sin tener que recorrer todos los anteriores. Para
ello, se pretende conocer en cada ciclo de reloj el valor de un bit. En
primer lugar el valor del bit más significativo Dn-1, después el Dn-2 y
así sucesivamente.
La principal ventaja que presenta este dispositivo frente a otros es
que se necesita un ciclo de reloj por cada bit. Por ello, para 12 bits
sólo son
necesarios
12 ciclos de reloj. La
base de este A/D es
un R.A.S. que
esté diseñado a
partir de un registro
de
desplazamiento cuyo funcionamiento sea el siguiente:

8.  CONVERTIDORES DE INTEGRACIÓN
De simple rampa
Se hace la conversión en un sólo paso. Disponemos de un integrador y la tensión
VIN debe ser positiva (unipolar). Cuando SC=1, entonces:
1. Se cierra el interruptor cortocircuitando el condensador C, de manera que se
descarga a través de la RON del interruptor.
2. Se resetea el contador colocándolo a cero.
3. La unidad de control permite que la señal de reloj llegue al contador. Para ello
coloca a 1 la tercera entrada de la puerta AND.
Tras estos pasos el integrador comienza en cero y como VIN es positivo, la salida
del amplificador estará en saturación positiva. Con ello, a la salida del comparador
tendremos un 1 lógico, lo cual permitirá que la señal de reloj CLK alcance al
contador. A medida que se carga el condensador aumenta el valor de salida del
integrador VI. Esto continua igual hasta que en un momento determinado VIN es
mayor o igual que VI lo que hace que el comparador se sature negativamente, y por
tanto, VC = 0.
DOBLE RAMPA
Los convertidores de este tipo son lentos: unas 30-40 conversiones por segundo,
es decir de 30-40 mseg lo cual permite que el oscilador se muy sencillo del tipo
RC.
Este convertidor es útil ya que además de tener una dependencia baja de la
salida con la entrada, permite conseguir alta resolución (24 bits o algo más). Sin

9. embargo esta alta resolución puede presentar problemas de deriva u offset que
se resuelva mediante una tercera rampa (7109). Su idea básica es medir la
deriva en la primera fase poniendo la entrada a cero y añadiendo esta deriva
mediante un sumador en el resto del circuito. Se añade, por tanto, un tiempo
previo al primero que es un ajuste de cero del A/D.
Por otra parte, si VA<0 se necesitará que VREF sea positiva. El 7109 permite
ambos signos en la entrada mediante un selector del signo de la tensión de
referencia dependiendo del de la entrada.
Tensión-Frecuencia
En este tipo de convertidor se realiza una conversión de la señal analógica de
entrada a frecuencia, midiéndose después el valor de la misma (antes la
convertíamos en tiempo). Este circuito, por tanto, tendrá dos partes bien
distintas: la primera convierte la señal a frecuencia y la segunda mide esa
frecuencia.
La primera parte del circuito será:
La segunda parte de este convertidor será un frecuencímetro. Básicamente consiste
en contar el número de pulsos que llegan a partir de un patrón de tiempo. Por tanto
el convertidor completo será:

10.  Convertidor paralelo
Se trata de un convertidor excepcionalmente rápido pero muy complejo desde el
punto de vista del circuito. Su estructura tiene dos partes. En el primer nivel
aparecen un conjunto de comparadores en donde, si el codificador tiene a la salida
n niveles, necesitamos 2^n comparadores a la entrada (para 8 bits se necesitan
256 comparadores). Las tensiones de referencia son todos múltiplos de la tensión
del LSB. Por ejemplo, si tenemos 8 bits, con una tensión de 10 V, el LSB será:
El funcionamiento de este comparador es simple: todos aquellos comparadores en
los que VIN sea mayor que su tensión de referencia estará en saturación positiva
mientras que los demás no. El segundo nivel es un codificador que convierte las 2^n
entradas en n salidas. Ahora conseguimos que la conversión sea instantánea. Sus
principales aplicaciones son en vídeo.
Bibliografía: J.I.Escudero, M.Parada, F.Simón

11. Aplicaciones de Analógico Digital
Se aplican en:
Mediciones industriales, mediciones con termocuplas, Resistencia Dependiente de
la Temperatura, audio, diagnóstico por imágenes por ultrasonido, comunicaciones,
etc.
3.2 DIGITAL-ANALÓGICO (DAC)
1. Un conversor digital-analógico es un dispositivo que convierte un código
digital en una señal analógica.
2. Se llaman así a los sistemas que convierten señales digitales a señales
analógicas, esto es una palabra digital a una tensión o corriente continua
 Tipos de Digital Analógico
 Convertidor Con Ponderación Binaria (DAC Simple)
Este tipo de convertidor es simple y trabajan en paralelo, pero su principal
desventaja es el gran número de resistencias de distinto valor que se necesitan.

12.  DAC R-2R
Aplicaciones más significativas de D/A son:
1. aplicacion
1. En instrumentación digital, para propósitos de graficación.
2. En control por computadoras para procesos febriles y de
experimentación.
3. En comunicaciones especialmente en lo que se refiere a telemetría.
4. En controles de velocidad y de posición.

13. 2. En primer lugar hay que decir que en la arquitectura interna de algunos A/D es
necesario un D/A. Pero además el convertidor D/A tiene por sí sólo
una utilidad importante en los sistemas de telefonía digital o cuando se quieren
procesar señales mediante un procesado digital para manipularlas de alguna
forma: por ejemplo cambiar el tono de una señal de voz. El sistema completo
(menos los filtros) será el siguiente:
El A/D y D/A pueden venir juntos en un sólo circuito que se le llama CODEC e
igualmente, si la ROM es pequeña puede venir en el DSP.
Otra aplicación de un D/A es en generación de señales. En esta aplicación se
trata de obtener una señal de salida que siga un patrón determinado. El esquema
de un generador de señal con un D/A es el siguiente:
En cada posición de la ROM está guardado de forma digital un "pedazo" de la
señal de forma que con el contador se va a cada una de las posiciones de la
memoria que son lanzados al D/A de forma secuencial generándose la señal.
Esta puede ser de cualquier tipo (seno, de voz, etc.). En el caso de la generación
de señal de voz se le llama sintetizador de voz programada.
Otras aplicaciones de los D/A son las tarjetas gráficas de los ordenadores y
como elemento de control en aplicaciones de tipo industrial, para elementos de
control continuo.
La estructura general que presenta un convertidor D/A es la siguiente:

14. En donde el LATCH es necesario para que el valor digital de la entrada
permanezca en ésta el tiempo necesario para que la conversión se lleve a cabo
con normalidad. Sin embargo, no siempre es ésta la estructura necesaria. En
algunas ocasiones los convertidores no poseen el LATCH, o por el contrario no
tienen el amplificador de salida, o la red de resistencias no Tiene fuente
de alimentación de referencia, etc., en esos casos habrá que colocárselo
Externamente. Nos centramos ahora en el estudio de la red de resistencias.
Sabemos que el convertidor nos va a facilitar una salida que será proporcional
al dato digital de entrada y a la tensión de
Referencia
V0 = DxV ref
Donde Dx es el valor digital normalizado a la unidad, y por tanto está
comprendido en [0,1).
Si tenemos 8 bits para Dx, el valor mínimo será 1/28 = 1/256 y Dx será siempre
un múltiplo de
Este valor mínimo. Por tanto, los valores posibles son:
0, 1/256, 2/256, 3/256,....., 255/256. Que se puede expresar en la forma:
3. D x= k.1/2n
Por tanto, Dx tomará los valores comprendidos en [0, (2n-1)/2n].
Por otro lado la tensión de referencia Vref debe cumplir dos condiciones: debe
ser precisa (su valor se debe conocer con mucha precisión) y debe ser estable
frente al tiempo y frente a la temperatura.
Bibliografia: asser, stuart m. alli ali, microcomputer theory and servicing,
maxwell macmillan, 1993, new york, usa.
Luis Antonio Chan Chuc.- En esta tema de convertidores, comprendí que
hay muchas formas o tipos de conversión, estas pueden ser de analógico

15. digital (que convierten la entrada analógico) o de digital analógico (que
convierte el código digital a una señal analógica); en si los conversores tienen
como función de transformar una señal analógica a su equivalencia digital y
vice versa, gracias a estos componentes hoy en día se puede contar con
mejores sistemas de conversión. Algunos ejemplos de conversores son: ADC
flash, ADC de contador de rampa en escalera, ADC de pendiente simple,
DAC Simple, DAC 2-R2, entre otros, depende del tipo de conversión que se
necesite el tipo de convertidor que se utilizara.
Bella Pérez.- Existen diversas formas de conversión de los analógicos digital
y los digital analógicos las cuales llevan a la aplicación diversas fórmulas las
cuales son de utilidad para la conversión; son tres tipos de analogía digital
(realimentado, integradores y paralelo) la cuales tienen diversas utilidades,
en algunos llevan una sucesión de pasos para la resolución del contador,
otros utilizan para la comprobación llevando a los amplificadores a saturación
positiva o negativa.
Angel Felipe Suaste Tuz.- Realmente para esta unidad como todo fue
teórico no puedo hablar mucho de ello, sin embargo lo que si me queda claro
que las conversiones ya sea de Digital a Analógico o viceversa tienen
muchas aplicaciones en el mundo actual, como en la industria, en la medicina
y en el área de computadoras en fin.
Para terminar, un convertido A/D convierte señal analógica a digital y un D/A
convierte la señal digital a analógica.
Carla Balam Méndez.- La aplicación de los convertidores es bastante
amplio, realmente hablar y explicar cómo funcionan cada uno de los tipos de
convertidores que existen, no sería posible dado que se necesita una práctica
para que todos esos conceptos quedan lo suficientemente claros.
Lo que si tengo claro es que un convertidor A/D convierte la señal analógica
en digital y un D/A convierte señal digital en analógica.
Irving Saúl Che Canul. - Este tema tiene mucha relación con los
convertidores, conocimos los diferentes tipos de convertidores, los
convertidores analógico-digitales convierten una señal analógica en una
forma digital o gráfica, la digital-analógica revierte este proceso o lo realiza
de forma inversa convirtiendo, ejemplos de convertidores mencionados
como, DAC Simple, DAC 2-R2, ADC flash, la diversidad de convertidores es
amplia y dependiendo de nuestras necesidades podemos elegir el más
óptimo para utilizar.

16. Las señales con la cuales funcionan son pulsos eléctricos los cuales son
transformadas en señales en las cuales puedan ser interpretadas.