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

INTERFASE DEL MUNDO ANALÓGICO CON EL DIGITAL

Una cantidad digital tiene un valor que se especifica por una de dos posibilidades, como 0 ó 1, BAJO o ALTO, falso o verdadero, entre otras. En electrónica digital, una característica física como un voltaje, toma un valor que puede ser cualquiera dentro de ciertos rangos específicos; los valores que están dentro de un rango se definen de modo que representen el mismo valor digital. Dando el ejemplo de la tecnología TTL, en la cual se especifican que para 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 voltajes para cada tecnología como por ejemplo, la CMOS. Observando los valores anteriores 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 son significativos debido a que los circuitos digitales responden de la misma manera para los voltajes que se encuentren dentro del rango específico.

Una cantidad analógica puede tomar cualquier valor sobre un rango continuo 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 por lo 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 sus operaciones internas mediante circuitos digitales, por lo tanto, cualquier información que tenga que introducirse en un sistema digital, primero debe ponerse en forma digital. Cuando una computadora se va a utilizar para vigilar y/o controlar un proceso físico, el diseñador se enfrenta con la diferencia entre la naturaleza digital de la computadora y la analógica de las variables del proceso. En la gráfica se observan los elementos que participan cuando una computadora 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 la convierte a un voltaje o corriente proporcional. La conversión digital-analógica es el proceso de tomar un valor representado en código digital (como binario o BCD) y convertirlo en un voltaje o corriente que sea proporcional al valor digital. Debido a que algunos convertidores analógicos-digitales utilizan convertidores digitales-analógicos, es la razón por la cual se inicia el estudio con este tipo de convertidores

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, que convierte esta entrada en una salida digital. Esta última consiste de varios bits que representan el valor de la entrada analógica. La salida binaria del ADC es proporcional al voltaje analógico de entrada. Existen varios métodos para realizar las conversiones analógicas a digitales pero nos concentraremos en la de aproximaciones sucesivas debido a que es la que se utilizará en el controlador digital además, es uno de los mas utilizados.

CAD tipo Flash (paralelo) Se requieren 2n–1comparadores para la conversión a un códigobinario de n bits.Desventajas:Una de las desventajas del CAD flash es el gran número de comparadores necesarios para un número binario de tamaño razonable.

 Ventaja:Su principal ventaja es que tiene un tiempo de conversión rápido.

CAD flash de 3 bitsCAD por aproximaciones sucesivas

Quizás este es el método de conversión A/D más utilizado. Tiene un tiempo de conversión mucho menor que otros métodos, a excepción del método flash.

CAD por Escalera

En primer lugar es más rápido y ademástrabaja en niveles compatibles con TTL.

Su forma de trabajo es:

Si V+>V- sat. positiva y Vo=5V 

Si V+<V- sat. negativa y Vo=0V 

El funcionamiento del A/D es elsiguiente:

Con 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 tanto V-=0. Pero V+=VIN debe ser mayor que cero, por lo que VIN>V- y el amplificador se satura positivamente por lo que la salida Vo=5V=EOC. En esta situación se habilita la puerta AND permitiendo el paso de un pulso de reloj que obliga al contador a contar. En su salida tendrá un LSB que saldrá en analógico a la salida del D/A.

CAD de rampa simple

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 a1 la tercera entrada de la puerta AND.

CAD de doble rampa

El sistema funciona en dos partes en el tiempo proporcionando dos rampasdistintas.1. La entrada es la señal analógica VA que se desea digitalizar. Dura un tiempo fijotF.2. Tiene como entrada -VREF y el tiempo es variable. Se supone VA>0.