ELETRÔNICA DIGITAL II

Parte 5

Conversores ADC e DAC

Prof. Michael

Conversores ADC e DAC

1

Professor Dr. Michael Klug

• A maioria dos sinais encontrados na natureza são analógicos:– Temperatura, pressão, intensidade luminosa, sinais de áudio, posição,

velocidade, ...

• Para processá-los em um sistema digital deve-se:

Interface

Conversores: possibilitam o interfaceamento com o mundo

digital

2

Prof. Michael

• De forma mais complexa:

Amostragem e Retenção:

Processamento de Sinais Digitais

3

Prof. Michael

• Teorema da Amostragem:– A maior frequência analógica do sinal não pode ser maior que a

metade da frequência de amostragem

EX:

Processamento de Sinais Digitais

• Aliasing: melhor estudado em sinais e sistemas, ...

4

Prof. Michael

Conversores ADC e DAC

• Conversores:– ADC: analógico para digital

– DAC: digital para analógico: será estudado por primeiro devido ao

fato de que diversos processos de conversões ADC usam o processo

de conversão DAC

5

Prof. Michael

Conversão Digital-Analógica

• EX: DAC de 4 bits com saída em tensão

6

Prof. Michael

onde “K” é o fator de proporcionalidade (resolução)

OBS: K varia de um DAC para outro e depende da tensão de ref.

Conversão Digital-Analógica

• Pesos de Entrada: as contribuições de cada entrada digital são ponderadas de acordo com sua posição no número binário

EX: para o DAC do slide anterior

7

Prof. Michael

assim:

Conversão Digital-Analógica

EXERCÍCIO 1: Um DAC de 5 bits tem saída em corrente.Para a entrada digital de 10100 é gerada umacorrente de saída de 10mA. Qual será Iout para umaentrada digital de 11101?

8

Prof. Michael

EXERCÍCIO 2: Qual o maior valor de tensão de saída deum DAC de oito bits que gera 1V para uma entradadigital de 0011001?

Conversão Digital-Analógica

• Resolução:

9

Prof. Michael

onde: Afs= é a saída de fundo de escala análógica

N=número de bits

OBS: 2N=níveis diferentes ; 2N-1=número de degraus

ou:

Conversão Digital-Analógica

EXERCÍCIO 3: Um DAC de cinco bits gera Vout=0,2Vpara uma entrada digital de 00001. Determine ovalor de Vout para uma entrada 11111. Qual aresolução (tamanho do DAC)?

EXERCÍCIO 4: Um DAC de 10 bits tem um tamanho de

10

Prof. Michael

EXERCÍCIO 4: Um DAC de 10 bits tem um tamanho dedegrau de 10mV. Determine a tensão de saída defundo de escala e a resolução percentual.

EXERCÍCIO 5: Calcule o fundo de escala e a resolução deum DAC de 8 bits com saída de 1,0V para a entrada00110010.

Circuitos DAC

Amplificador Operacional:

• Resistores Ponderados:

11

Prof. Michael

• Resistores Ponderados:

Se: R0=R ; R1=R/2 ; R2=R/4 e R3=R/8,

então:

Circuitos DAC

Exemplo:

12

Prof. Michael

Para DCBA=1010, V=5V, tem-se (R=8kohms)

Circuitos DAC

EXERCÍCIO 6: Para o circuito do slide anterior, determine:

a) O peso de cada bit de entrada;

b) O fundo de escala ao alterar Rf para 250 ohms.

Especificação de DAC´s:

• Resolução: número de bits

13

Prof. Michael

• Resolução: número de bits

• Precisão: erro de fundo de escala e de linearidade

• Erro de offset: tensão residual para saída ideal de 0V;

• Tempo de estabilização: em geral entre 50ns e 10us

• Monotonicidade: se sua saída aumenta conforme aentrada binária é incrementada de um valor para oseguinte.

Circuitos DAC• Rede Ponderada:

– Desvantagens: grande diferença de valores dos resistores MSB e LSB;

• Alternativa: Rede R/2R (apenas dois valores de resistores)

14

Prof. Michael

Circuitos DAC• Análise Rede R/2R

i) Para D3D2D1D0=1000;

15

Prof. Michael

ii) Para D3D2D1D0=0100;

Circuitos DAC

iii) Para D3D2D1D0=0010;

16

Prof. Michael

iv) Para D3D2D1D0=0001;