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Interfase del mundo analógico con el digital (1)

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Interfase del mundo analógico con el digital (1)

  1. 1. Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Tema: Unidad 5 Unidad de aprendizaje: Tecnología Digital Secuencia: 1CV11 Alumno: Ramírez Román Jahir Michael Profesor: VAZQUEZ TORRES HECTOR
  2. 2. INTERFASE DEL MUNDO ANALÓGICO CON EL DIGITAL Una cantidad digital tiene un valor que se especifica por una de dosposibilidades, como 0 ó 1, BAJO o ALTO, falso o verdadero, entre otras. Enelectrónica digital, una característica física como un voltaje, toma un valor quepuede ser cualquiera dentro de ciertos rangos específicos; los valores queestán dentro de un rango se definen de modo que representen el mismo valordigital. Dando el ejemplo de la tecnología TTL, en la cual se especifican quepara un 0 lógico el voltaje varia desde 0 V hasta 0.8 V mientras que para el 1lógico el voltaje puede variar desde 2 V hasta 5 V, siendo diferentes voltajespara cada tecnología como por ejemplo, la CMOS. Observando los valoresanteriores se nota que cualquier voltaje que se encuentre dentro del rango 0hasta 0.8 V será tomado como 0 lógico y cualquiera que se encuentre desde 2hasta 5 V, se tomará como un 1 lógico. Los valores exactos no sonsignificativos debido a que los circuitos digitales responden de la misma manerapara los voltajes que se encuentren dentro del rango específico. Una cantidad analógica puede tomar cualquier valor sobre un rangocontinuo de valores y, lo más importante, su valor exacto si es significativo.Cada posible valor de una cantidad analógica tiene un significado distinto.La mayor parte de las variables físicas son de naturaleza analógica y porlo tanto, pueden tomar cualquier valor dentro de un rango continuo de estos.Como ejemplos, se puede citar temperatura, presión, intensidad luminosa,velocidad, flujo, etc. Mientras que los sistemas digitales llevan a cabo todas susoperaciones internas mediante circuitos digitales, por lo tanto, cualquierinformación que tenga que introducirse en un sistema digital, primero debeponerse en forma digital. Cuando una computadora se va a utilizar para vigilary/o controlar un proceso físico, el diseñador se enfrenta con la diferencia entrela naturaleza digital de la computadora y la analógica de las variables delproceso. En la gráfica se observan los elementos que participan cuando unacomputadora vigila y controla una variable física que es analógica: Convertidores digitales-analógicos (DAC) La salida digital de la computadora se conecta a un DAC, que laconvierte a un voltaje o corriente proporcional. La conversión digital-analógicaes el proceso de tomar un valor representado en código digital (como binario oBCD) y convertirlo en un voltaje o corriente que sea proporcional al valor digital. Debido a que algunos convertidores analógicos-digitales utilizanconvertidores digitales-analógicos, es la razón por la cual se inicia el estudiocon este tipo de convertidores
  3. 3. CONVERTIDOR CON PONDERACIÓN BINARIA 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. Así, para un CDA de 10 bits son necesarias 10 resistencias con valores R a 512R, con una muy baja tolerancia para poder mantener la precisión del convertidor. Convertidor analógico-digital (ADC) La salida analógica (eléctrica) del transductor es la entrada al ADC, queconvierte esta entrada en una salida digital. Esta última consiste de varios bitsque representan el valor de la entrada analógica. La salida binaria del ADC esproporcional al voltaje analógico de entrada.Existen varios métodos para realizar las conversiones analógicas adigitales pero nos concentraremos en la de aproximaciones sucesivas debido aque es la que se utilizará en el controlador digital además, es uno de los masutilizados. CAD tipo Flash (paralelo)  Se requieren 2n – 1comparadores para laconversión a un código binario de n bits. Desventajas:  Una de las desventajas delCAD flash es el gran númerode comparadores necesariospara un número binario detamaño razonable. Ventaja:  principal ventaja es quetiene un tiempo Su deconversión rápido. CAD flash de 3 bits
  4. 4. CAD por aproximaciones sucesivas Quizás este es el método de conversión A/D más utilizado.Tiene un tiempo de conversión muchomenor que otros métodos, a excepción delmétodo flash. CAD por Escalera En primer lugar es más rápido y ademástrabaja en niveles compatibles con TTL.  forma de trabajo es: Su  V+>V- sat. positiva y Vo=5V Si  V+<V- sat. negativa y Vo=0V Si  funcionamiento del A/D es elsiguiente: El  la señal RST el contador se pone a 0con lo que la entrada del D/A tendrá ese valor y así mismo la salida. Por Con tanto V-=0. Pero V+=VIN debe ser mayor quecero, por lo que VIN>V- y el amplificadorse satura positivamente por lo que lasalida Vo=5V=EOC. En esta situación sehabilita la puerta AND permitiendo elpaso de un pulso de reloj que obliga alcontador a contar. En su salida tendrá unLSB que saldrá en analógico a la salidadel D/A.
  5. 5. CAD de rampasimple 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 elcondensador C, de manera que se descarga através de la RON del interruptor.2. Se resetea el contador colocándolo a cero.3. La unidad de control permite que la señalde reloj llegue al contador. Para ello coloca a1 la tercera entrada de la puerta AND. CAD de doble rampa El sistema funciona en dos partes en eltiempo proporcionando dos rampasdistintas.1. La entrada es la señal analógica VA quese desea digitalizar. Dura un tiempo fijotF.2. Tiene como entrada -VREF y el tiempoes variable. Se supone VA>0.

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