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Conversor analogico, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

APOSTILA ELETRONICA ANALOGICA

Tipologia: Notas de estudo

2010

Compartilhado em 21/08/2010

jose-luis-chanquetti-12
jose-luis-chanquetti-12 🇧🇷

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Baixe Conversor analogico e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Elétrica, somente na Docsity! SENAI Deparamento Regional de São Paula Eletrônica - REE III Circuitos lógicos digitais - Ensaios Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital O SENAL-SP, 2004 Trabalho editorado pela Gerência de Educação da Diretoria Técnica do SENAI-SP, a partir dos conteúdos extraídos da apostila Circuitos lógicos digitais - Ensaios, Capítulo XIV, Conversor al-analógico e conversor analógico digital. São Paulo, 1991 (Reparador de Equipamentos Eletrônicos Il). SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial Departamento Regional de São Paulo Av. Paulista, 1313 - Cerqueira Cesar São Paulo - SP CEP 01311-923 Telefone (0XX11) 3146-7000 Telefax (0XX11) 3146-7230 SENAI on-line 0800-55-1000 E-mail senai(dsp.senai.br Home page http://www .sp.senai.br Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital O objetivo que norteou a elaboração do material didático Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital foi o de apresentar, de uma forma organizada, clara e objetiva, os aspectos fundamentais da eletrônica. Esperamos que esse manual sirva como instrumento de apoio ao estudo de uma matéria essencial para os que se iniciam ao campo da eletrônica. Conversão D/A e A/D O conversor analógico-digital (conversor A/D) transforma a entrada analógica em informação digital. O conversor digital-analógico (conversor D/A) transforma a informação digital em tensão analógica. Observe a figura abaixo. sala aralánca anmarace uélema eetriprger ab gl mona SENAI-SP - INTRANET 5 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Sistema conversor digital-analógico Observe abaixo a função do conversor D/A. ertrados binárias ar glad Um número binário é introduzido nas entradas e, na saída, aparecerá uma tensão correspondente ao binário. Verifique esse fato através da tabela-verdade abaixo. Entrada binária Linha D c B A analogia Vs 8 4 2 1 1 o o o o 0 2 o o o 1 1 3 o o 1 o 2 4 0 0 1 1 3 5 o 1 o o 4 6 o 1 o 1 5 7 o 1 1 o 6 8 o 1 1 1 7 9 1 o o o 8 10 1 o o 1 9 1 1 o 1 o 10 12 1 o 1 1 11 13 1 1 0 0 12 14 1 1 0 1 13 15 tjalalo 14 16 1 1 1 1 15 6 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios O conversor D/A constitui-se por uma rede de resistores e um amplificador de soma, como mostra o esquema abaixo. E criadas > tedo de mp aiesader saida binárias Da regictoras de soma analógica Di Lo Circuito básico do conversor D/A É constituído por diodos e resistores. Os resistores têm a função de somadores de níveis e os diodos evitam o retorno da corrente. enicada cgral doe gr BODAS | ae b aralteita BR ACk! Em primeiro lugar é necessário calcular a tensão analógica de saída (Vs) do circuito; para isso basta aplicar a fórmula: via Voc -R R+R' Por exemplo, se a entrada B estiver em nível 1 e as demais entradas, em nível 0; ou seja: nesse caso, a tensão sobre Vs será: vo= Ve, 58 2 40 > 495 Vs = 2mV 4R+R 20.10 20.10 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Conversor D/A de peso binário com chave analógica Empregam-se as chaves analógicas nas entradas com tensão de referência negativa, como mostra o esquema do circuito abaixo. analígeas = T As chaves analógicas empregadas no circuito evitam a tensão negativa na saída e a degradação da tensão de saída quando as tensões nas entradas não forem iguais. Conversor D/A do tipo escada O conversor D/A do tipo escada constitui-se por um amplificador somador e por uma rede de resistores R-2R. Onde dois são os valores dos resistores: um o dobro do outro. Veja abaixo o esquema do conversor D/A que utiliza apenas R-2R. R E R + + + a 4 DI 1 DI er [oe [ 2R [im 2R 3R va a B c vce Para calcular a Vs é conveniente simplificar a malha relativa à cada entrada e aplicar a fórmula do divisor de tensão. = Vec -R * 2R+4R 10 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Desse modo temos: e Atensão de saída (Vs) da entrada D é o dobro da Vs da entrada C cuja Vs tem o dobro do valor da Vs de B que, por sua vez, tem o dobro da Vs da entrada A; e Ao ligar mais de uma entrada ao +Vcc há uma superposição das tensões; na saída haverá uma tensão proporcional à soma das frações correspondentes a cada entrada. Conversor D/A R-2R com chave analógica Observe abaixo o circuito de um conversor D/A R-2R que emprega um amplificador operacional com chaves analógicas e tensão negativa de referência nas entradas. =haves araóg cas A tensão de saída (Vs) é calculada pela fórmula: vo=-u. BÊ 2R SENAI-SP - INTRANET 1 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Conversor D/A com mais de um algarismo Para converter um número decimal com mais de um algarismo no conversor D/A de peso binário emprega-se uma malha resistiva para cada dígito, conforme mostra a figura a seguir. Ri crndrana H AR | gazênas. A dr erradas meros sgrificates = RE E urnilades 7 4 12 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Esse contador possui um contador crescente/decrescente. A unidade de controle do conversor dispensa o sinal de start e o faz operar continuamente. Ter: eqrieeter Tait agutrals comes ecr at Analisando a figura acima, notamos: e quando a tensão de saída do conversor D/A for maior que a tensão analógica de entrada, o contador opera na ordem decrescente; e quando a tensão de saída do conversor D/A for menor que a tensão analógica de entrada, o contador opera na ordem crescente. Circuito de amostra e retenção Pode ocorrer que o sinal analógico mude durante o período de tempo para conversão, para evitar isso emprega-se o circuito de amostra e retenção (S/H). Esse circuito lê o sinal no início da conversão e o armazena num capacitor durante o restante de tempo para a conversão. entrada cemeçto de attteindo cargo à mma SENAI-SP - INTRANET 15 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Conversor A/D por aproximação sucessiva Este tipo de conversor é empregado quando o fator velocidade é importante, pois realiza a conversão em microssegundos (4s). Por isso é utilizado como interface para microcomputadores. Veja o esquema de um conversor A/D por aproximação sucessiva contínua para quatro bits. cervero DA ce qts vruuia ar glig a va o «take “anus digital O circuito anterior é composto por: A forma de realimentação faz o conversor operar continuamente (Qs a Qx). Circuito de amostra e retenção (S/H) para a entrada analógica Conversor D/A Comparador (Va, Vo) Registrador de armazenamento (FFo....FFa) Registrador de deslocamento FF......FFs Unidade de controle (portas E) 16 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Conversor A/D por dupla inclinação É utilizado em instrumentos de medição, onde o fator velocidade de conversão não tem importância. Observe abaixo o esquema do conversor por dupla inclinação com seus principais componentes. drtegrador ehava Ti o 1 erémeia analégca a analógica R [hem mm pa, Vo. SOMparador B ã + rat lg unidade da a comics elege Principais componentes: Tensão negativa de referência (-Vref) Chave analógica Integrador Comparador Unidade de controle Clock Contador SENAI-SP - INTRANET 17 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios 4. A partir do circuito conversor D/A abaixo, calcule a tensão de saída (Vs) das seguintes entradas ativadas: Vin = 12V R = 12002 R R FR T+ T+ T+ :R zR 2R un zR 2R va + & B E E L ] a c oj1jolo b D A 1/0011 c. D|IC|BI|A 1/1 1 Ensaios Situação-problema 42 Desenvolver um circuito para converter um sinal digital binário em sinal analógico. Para tanto você dispõe apenas de resistores 2,2k9, 1kQ, 1000 e de integrados, tais como 4066, 741. Nesse circuito é necessário ter condições de ajustar o ganho do sinal analógico. Convenção e Nível TTL do sinal binário: 3,0 a 4,5V e Nível de saída analógico: 5 - 15V e Polaridade do sinal analógico: (+) positiva 20 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Material necessário GRD (gerador e receptor de sinais digitais) Voltímetro Fonte de alimentação simétrica Fonte de alimentação Placa de contatos Cls Fios para conexão Resistores Trimpot multivoltas 100kQ2 Procedimento 1. Faça a tabela-verdade de todas as combinações possíveis da entrada. Considere que a saída máxima seja 10V. Determine, também, o valor de tensão para cada combinação possível de entrada. Consulte o manual de Cls e anote a pinagem e a tensão de alimentação dos Cls que serão utilizados. Monte o circuito na placa de contatos e alimente-o com as tensões necessárias. Com auxílio do GRD aplique nível lógico 1 em todas as entradas digitais. Ajuste o ganho do operacional até obter 10V na saída. Aplique nível lógico O nas entradas. Corrija o off-set se a saída não for zero. SENAI-SP - INTRANET 21 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios 5. Teste as combinações da tabela. Anote o valor medido para cada combinação. 6. Monte um gráfico tipo escada com os valores medidos e verifique os seguintes parâmetros: a. Monotonicidade b. Linearidade Situação-problema 43 Converter um sinal analógico que varia na faixa de O a 9Vcc em sinal digital a ser visualizado por um display de led de sete segmentos. Convenção e O circuito deverá ser implementado com Cls, LSI e Utilizar o conversor A/D com contador de rampa Material necessário e Fonte de alimentação simétrica e Placa de contatos e GRD (gerador e receptor de sinais digitais) e Multímetro digital e CisLSI7107 Procedimento 1. Faça o diagrama de blocos do circuito que resolva a situação-problema. 22 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Procedimento 1. Faça o diagrama de blocos do circuito que execute a função proposta. (Consulte o manual dos fabricantes). 2. Monte o circuito empregando o sensor de temperatura cujo circuito está abaixo esquematizado. +5V wa IN = HI (entrada alta) IN LO jantrada baixa) a terra V, = transistor 2N2222 R, = resistor 47K0 R> = resistor 560kQ R5 = trimpot 10 voltas — 100kQ R4 = trimpot 10 voltas — 100kQ C, = capacitor 0,1uF SENAI-SP - INTRANET 25 Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios 3. Introduza o sensor num recipiente com gelo picado. Ajuste o trimpot para que o display indique 0ºC. 4. Introduza o sensor num recipiente com água fervente. Ajuste o outro trimpot para que o display indique 100ºC. 5. Meça a temperatura ambiente com um termômetro padrão e com o termômetro montado. Compare os valores. Temperatura ambiente Termômetro padrão 26 SENAI-SP - INTRANET Conversor digital-analógico e conversor analógico-digital - Ensaios Referências bibliográficas SENAI-SP. DMD. Circuitos lógicos digitais - Ensaios. Por Moema de Castro Oliveira. São Paulo, 1991. (Reparador de equipamentos eletrônicos III). SENAI-SP - INTRANET 27
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