Este documento describe los principios básicos de los conversores analógico-digital y digital-analógico. Explica cómo los conversores ADC convierten señales analógicas continuas en valores digitales discretos mediante cuantificación, y cómo los conversores DAC realizan la conversión inversa de valores digitales a señales analógicas. También analiza diferentes tipos de circuitos para implementar conversores, incluidos los circuitos de ponderación binaria, escalera R-2R y comparadores. El documento proporciona ejemplos de aplicaciones prácticas

1. UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS
ESPE-Latacunga
Nombre: Bucheli José, Ruiz David, Guano Paul.
Curso: 3° A – Electrónica y Automatización
Fecha: 03/07/2019
Introducción:
Conversor de señal analógica a digital
Un conversor o convertidor de señal analógica a digital (Conversor Analógico
Digital, CAD; Analog-to-Digital Converter, ADC) es un dispositivo electrónico capaz de
convertir una señal analógica, ya sea de tensión o corriente, en una señal digital mediante
un cuantificador y codificándose en muchos casos en un código binario en particular.
Donde un código es la representación unívoca de los elementos, en este caso, cada valor
numérico binario hace corresponder a un solo valor de tensión o corriente.
En la cuantificación de la señal se produce pérdida de la información que no puede ser
recuperada en el proceso inverso, es decir, en la conversión de señal digital a analógica y
esto es debido a que se truncan los valores entre 2 niveles de cuantificación, mientras mayor
cantidad de bits mayor resolución y por lo tanto menor información perdida.
Se utiliza en equipos electrónicos como computadoras, grabadores de sonido y de vídeo, y
equipos de telecomunicaciones.

2. Conversor de señal digital a analógica
Un conversor de señal digital a analógica o conversor digital analógico, CDA o DAC (del
inglés, digital to analogue converter) es un dispositivo para convertir señales digitales con
datos binarios en señales de corriente o de tensiónanalógica. Hay distintos componentes
que pueden intervenir en este proceso, como interruptores simples, red de resistores,
fuentes actuales o condensadores. Un convertidor de analógico a digital (ADC) realiza la
operación inversa.
Las señales en la naturaleza tienen las características de ser continuas en su magnitud y en
el diagrama temporal. La digitalización es necesaria para el procesamiento,
almacenamiento y filtrado de señales analógicas con los beneficios que las señales digitales
conllevan, como mayor inmunidad al ruido, circuitos electrónicos más simples para el
procesamiento y almacenamiento.
Conversor digital - analógico
Son dispositivo que convierte una entrada digital (generalmente binaria) a
una señal analógica (generalmente voltaje o carga eléctrica). Los conversores
digital-analógico son interfaces entre el mundo abstracto digital y la vida real
analógica. La operación reversa es realizada por un conversor analógico-digital
(ADC).
Este tipo de conversores se utiliza en reproductores de sonido de todo tipo,
dado que actualmente las señales de audio son almacenadas en forma digital
(por ejemplo, MP3 y CDs), y para ser escuchadas a través de los altavoces, los
datos se deben convertir a una señal analógica. Los conversores digital-
analógico también se pueden encontrar en reproductores de CD, reproductores

3. de música digital, tarjetas de sonidos de PC, etc.
Básicamente, la conversión D/A es el proceso de tomar un valor
representado en código digital (código binario directo o BCD) y convertirlo en un
voltaje o corriente que sea proporcional al valor digital. Este voltaje o corriente
es una cantidad analógica, ya que puede tomar diferentes valores de cierto
intervalo.
DAC de 4bits. “A” es el LSB y “D” es el MSB.
Entrada digital Salida analógica
D C B A Vout en voltios
0 0 0 0 0
0 0 0 1 1
0 0 1 0 2
0 0 1 1 3
0 1 0 0 4
0 1 0 1 5
0 1 1 0 6
0 1 1 1 7
1 0 0 0 8
1 0 0 1 9
1 0 1 0 10
1 0 1 1 11
1 1 0 0 12
1 1 0 1 13
1 1 1 0 14
1 1 1 1 15
Las entradas digitales D, C, B y A se derivan generalmente del registro de
salida de un sistema digital. Los 24 = 16 diferentes números binarios
representados por estos 4 bits se enlistan en la tabla siguiente. Por cada número
de entrada, el voltaje de salida del convertidor D/A es un valor distinto. De hecho,
el voltaje de salida analógico Vout es igual en voltios al número binario (no es
así en todos los casos). También podría tener dos veces el número binario o
algún otro factor de proporcionalidad. La misma idea sería aplicable si la salida
del D/A fuese la corriente Iout.
Convertidor DAC con ponderación binaria
Este tipo de convertidor es simple y trabajan en paralelo, pero su principal

4. desventaja es el gran número de resistencias de distinto valor que se necesitan.
Así, para un DAC de 10 bits son necesarias 10 resistencias con valores de R a
512 R, con una muy baja tolerancia para poder mantener la precisión del
convertidor.
En la figura siguiente se muestra el circuito básico de un tipo de conversor
digital analógico de 4 bits dando como resultado una ponderación:
Las entradas A, B, C, y D son entradas binarias que tienen valores de 0 o
5 V. El amplificador operacional se emplea en el modo de sumador inversor que
produce la suma ponderada de los voltajes de entrada. Recordemos que el

5. amplificador sumador multiplica cada voltaje por la relación de la resistencia de
realimentación Rf a la resistencia de entrada correspondiente Rent.
Haremos la demostración matemática de porque este circuito se lo conoce
como sumador inversor, con un circuito general:
Demostración de la ecuación de la tensión de salida de un circuito sumador
inversor
V1=I1 R1
V2=I2 R2
I3=I1+I2
I3 
V1

V 2
R1 R2
Vout=-I3 R3
Vout  (
R3
V1 
R3
V 2)
R1 R2
 Es inversor pues la salida esta defasada 180º con respecto a la entrada,
explicado esto por el signo menos
 Es sumador, pues se ve que aunque afectado por constantes, entre los
paréntesis se ve la suma de V1 y V2
Volviendo al circuito anterior, vemos que Rf=1KΩ, y las resistencias de
entrada varían de 1 a 8 KΩ. La entrada D, tiene una Rent=1KΩ, por lo tanto el

6. amplificador sumador pasa el voltage D a la salida sin atenuación. La entrada C
tiene Rent=2KΩ, por lo que la señal a la salida se reducirá a la mitad, de manera
similar la entrada B se reducirá ¼ y la entrada A 1/8. Entonces la salida del
amplificador de puede expresar como:
Vsal  (V 
1
V 
1
V 
1
V )
D
2
C
4
B
8
A
Es evidente que la salida del amplificador sumador es un voltaje analógico
que representa una suma ponderada de las entradas digitales.
Convertidor DAC en Red escalera
Los convertidores digital-analógico (DAC) de escalera o red R-2R hacen
uso de la red R-2R para generar una señal analógica a partir de los datos
digitales que se presenten en sus entradas. A diferencia del DAC de pesos
ponderados, el de red R-2R solo necesita dos valores de resistencias. Lo que lo
hace mucho más sencillo.
Al igual que el modelo de resistencias ponderadas, consta de una red de
conmutadores, una referencia estable de tensión y la red o escalera R-2R de
precisión. La salida se conecta a un circuito aislador que permite conectarlo sin
carga a la siguiente etapa. El análisis de la escalera se realiza evaluando los
equivalentes de Thêvenin desde los puntos señalados. Desde cualquiera de
estos puntos la resistencia equivalente resulta ser R. En efecto, por ejemplo,
desde P0 es trivial ver que el equivalente paralelo es 2R//2R=R. Desde P1 hay
que hacer algo más pero también es fácil ver que vale R. Lo vemos en la figura.
En los DAC multiplicados, la escalera R-2R usa el voltaje de referencia como
una entrada. Este puede variar sobre el rango máximo de voltaje del
amplificador y es multiplicado por el código digital.

7. Conversor analógico - digital
Un conversor analógico-digital (ADC), es un dispositivo electrónico capaz
de convertir una entrada analógica de voltaje en un valor binario, Se utiliza en
equipos electrónicos como ordenadores, grabadores de sonido y de vídeo, y
equipos de telecomunicaciones. La señal analógica, que varía de forma continua
en el tiempo, se conecta a la entrada del dispositivo y se somete a un muestreo
a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la salida del mismo.
En otro sentido, un convertidor A/D toma un voltaje de entrada analógico y
después de cierto tiempo produce un código de salida digital que representa la
entrada analógica. El proceso de conversión A/D es generalmente más complejo
y largo que el proceso D/A.
El conversor analógico digital más sencillo consiste en una serie de
circuitos comparadores ajustados cada uno de ellos a niveles de tensión de
referencia sucesivamente cada vez más elevado, obtenidos mediante un divisor
resistivo de una misma fuente de alta estabilidad. Al aplicar una tensión a la
entrada del conversor, conmutan todos aquellos conversores cuya tensión de
referencia sea menor que la entrada. Un circuito lógico codifica la salida de los

8. comparadores en un número en el formato binario deseado. La gran velocidad
de muestreo y la cualidad de que la conversión se realiza con un sólo pulso de
reloj, hace que a este tipo de conversores se les conozca como conversores
flash.
Conversores en circuitos lógicos (74xx y 40xx, tipo flash)
El sumador binario es la célula fundamental de todos los circuitos
aritméticos, ya que mediante sumas (y complementos) es posible realizar restas
y con sumas y restas (además de corrimientos) es posible realizar
multiplicaciones y divisiones, en otras palabras, las cuatro operaciones
aritméticas fundamentales se pueden realizar usando sumas. A continuación se
describe el diseño paso a paso de un sumador binario expandible de acuerdo al
número de bits de los datos a sumar.
PREPARATORIO:
 Investigue las siguientes características del ADC0804 con el que realizará la práctica.
a. Nombre del fabricante.
ADC0804LCN – TEXAS INSTRUMENTS
b. ¿De cuántos bits es?
Conversor análógico a digital (A/D) de 8 bits, 9.708 ksps, ±1 LSB.
c. ¿Qué tiempo de conversión posee?
Tiempo de conversión: 100 μs
d. ¿Qué tipo de conversión utiliza (circuitería interna)?
e. ¿Cuál es su disipación de potencia?
Según la tabla de la Texas instruments la disipación está en el orden de los 875 mW
f. ¿Con qué tecnología es compatible?
Compatible con MOS y TTL, salidas tri-estado.

9. g. ¿Con qué voltaje se puede alimentar?
Vcc tope = 6.5[v]
h. Distribución de pines (explique a detalle la función de cada pin o grupo de pines)
 Pin1 Activa ADC; activo bajo
 Pin2 Pin de entrada; De mayor a menor pulso trae los datos de los registros internos de los
pines de salida después de la conversión
 Pin3 Pin de entrada; menor a mayor impulso se dio para iniciar la conversión
 Pin4 Pin de entrada del reloj, para darle reloj externo
 Pin5 Pin de salida, pasa a nivel bajo cuando la conversión se ha completado
 Pin6 Entrada no inversora analógica Vin (+)
 Pin7 Entrada de inversión analógica, normalmente tierra Vin (-)
 Pin8 Tierra (0 V)
 Pin9 Pin de entrada, define la tensión de referencia para la entrada analógica Vref / 2
 Pin10 Tierra (0 V)
 Pin11 bit salida digital D7
 Pin12 bit salida digital D6
 Pin13 bit salida digital D5
 Pin14 bit salida digital D4
 Pin15 bit salida digital D3
 Pin16 bit salida digital D2
 Pin17 bit salida digital D1
 Pin18 bit salida digital D0
 Pin19 Utilizado con el reloj en pin cuando se utiliza fuente de reloj interno
 Pin20 Tensión de alimentación (5V)
i. Diagrama básico de aplicación (elementos externos)

10.  Investigue la distribución de pines del CI 7447 o 7448 con el que realizará la práctica.
Verificación del proceso de conversión A/D.
1. Arma el circuito de la figura 1.
2. Verifica las hojas de datos de cada circuito integrado para corroborar las conexiones y su
correcta polarización.
3. El voltaje de referencia de este ADC es el que se le coloca a VCC, mida este valor y anótelo.
Vref = 5.04 [v]
4. Realice las modificaciones del circuito de la figura 1 para armar el circuito de la figura2. Varíe la
intensidad de luz que incide sobre la LDR y observe el valor mostrado por el display. De ser posible
consiga un luxómetro y calibre el medidor digital.
Diagramas:
FIG. 1 Diagrama básico de conexión de un conversor ADC0804.
FIG. 2 Diagrama de un medidor digital de luz con un conversor ADC0804
2. Calcule el valor decimal de salida medido en cada caso y registre en la tabla 1.
Compare con el valor medido. Existen diferencias?. Explique.
3. Calcule la resolución del ADC.
4. Explique el funcionamiento del circuito de la figura 2.

11. Se podría decir que por la fotocelda o foto resistor que se usa este modelo es una aplicación de
proximidad de luz a medida que este detecte la mayor cercanía el número del contador subía o
elevaba su valor decimal.
1. Tabla 1:
Voltaje
de
entrada
(Vx)
Dato binario de salida práctico Valor
decimal
de salida
medido
Valor
decimal de
salida
calculado
D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 Q 0 1 1 0 1 45 50
2 0 1 0 1 1 0 0 1 89 100
3 1 0 0 0 0 1 0 1 133 150
4 1 0 1 1 0 0 1 1 179 200
5 1 1 1 1 1 1 1 1 255 250