Dig2Cap4-Conversor DA e AD.doc

ELETRÔNICA DIGITAL II - CONVERSORES D/A E A/D

Capítulo 4: Conversor D!tal-Anal"!#o e Anal"!#o-D!tal $% Intro&u'(o )*a )*a !ran !ran&&e+a e+a digital ter, se*pre u* entre &os valores% Tas valores s(o espe##a&os #o*o . ou $ ALTO ou 0AI1O% Na pr,t#a u*a u*a !ran !ran&e &e+a +a &! &!ta tall po po&e &e ser ser repr repres esen enta ta&a &a po porr e2 e2e* e*pl plo o po porr u*a u*a tens(o 3ue &ever, stuar-se &entro &e l*tes espe##a&os &e *anera a representar #orreta*ente tal !ran&e+a% or e2e*plo para a l"!#a TTL sa5e*os 3ue &e . V a .6 V te*os a representa'(o &o valor l"!#o . &e 7 V a 8 V te*os a representa'(o &o valor l"!#o $ or or ou outr troo la&o la&o u*a u*a !ran !ran&e &e+a +a anal analóg ógic ica a po&e assu*r 3ual3uer valor &entro &e u* ntervalo #ontínuo &e valores e *as *portante o seu valor e2ato neste ntervalo 9 s!n#ante% Ass* se a saí&a &e u* #onversor &e te*peratura para tens(o apresenta u* valor &e 7;V tal valor &eve ser to*a&o e2ata*ente #o*o o o5t&o pos &eve representar u*a te*peratura &e por e2e*plo 7; oC% Se a tens(o *e&&a osse &e 7<4 7<4V V ou &e <6 <6V V ela ela esta stara ra repr repres esen enta tan& n&oo u*a u*a te* te*pe pera rattura ura #o*pleta*ente &versa% A *aora &as !ran&e+as ís#as 9 anal"!#a e* sua nature+a e po&e* assu*r 3ual3uer valor &entro &e u* espe#tro #ontínuo &e valores% Co*o e2e*plo po&e*os #tar a te*peratura a press(o a velo#&a&e &e rota'(o et#% et#% Os sste*as &!tas real+a* to&as as suas opera'=es nternas usan&o #r#utos e !ran&e+as &!tas% >ual3uer nor*a'(o 3ue ten?a &e entr en trar ar e* u* sst sste* e*aa &! &!ta tall pre# pre#s sa a pr* pr*e ero ro ser ser &! &!ta tal l+a +a&a &a%% Do *es*o *o&o as saí&as &e u* sste*a &!tal est(o se*pre representa&as na or*a &!tal% >uan&o u* sste*a &!tal #o*o u* #o*puta&or pre#sar ser utl+a&o para *ontorar e/ou #ontrolar u* pro#esso ís#o pre#sare*os resolver o pro5le*a &a #o*pat5l+a'(o #o*pat5l+a'(o &as #ara#teríst#as &! &!ta tas s &e u* #o #o*p *put uta& a&or or #o #o* * as #ara #ara#t #ter erís íst t#a #ass an anal al"! "!# #as as &a &ass var,ves envolv&as no pro#esso ís#o% A @!ura $ lustra esta stua'(o%

$


Con A/D

Con D/A

@!ura $- Conversores A/D e D/A s(o s(o usa&os para esta5ele#er u*a ntera#e entre u* #o*puta&or e o *un&o anal"!#o% $% Transdutor. E* !eral a var,vel ís#a 9 u*a !ran&e+a n(o-el9tr#a% O trans&utor 9 u* &spostvo 3ue #onverte u*a var,vel ís#a e* var,vel el9tr#a% el9tr#a% Al!uns Al!uns &os trans&utores trans&utores *as #on?e#&os #on?e#&os s(o os ter*store ter*stores s os oto&o&os os trans&utores &e press(o e os ta#*etros% A saí&a &e u* trans&utor 9 u*a #orrente ou u*a tens(o propor#onal ao valor &a var,vel ís#a 3ue est, sen&o *ontora&a% or e2e*plo a var,vel ís#a po&e ser a te*peratura &a ,!ua &e u* tan3ue 3ue est, sen&o al*enta&o por &uas ontes &e ,!ua u*a ra e outra 3uente% Va*os Va*os *a!nar 3ue a o o te*peratura &a ,!ua vare &e 6. @ a $8. @ e 3ue u* ter*stor #onverta a te*peratura &a ,!ua para tens=es na a2a &e 6.. a $8..*V% Note 3ue a saí&a &o trans&utor 9 &reta*ente propor#onal B te*peratura &e or*a 3ue #a&a $o@ pro&u+a u*a saí&a &e $.*V% 7% Conversor Analógico-Digital (A/D). A saí&a anal"!#a &o trans&utor 9 #olo#a&a #olo#a&a na entra&a entra&a &o #onversor #onversor A/D 3ue #onverte #onverte a entra&a entra&a anal"!#a anal"!#a nu*a saí&a &!tal% Esta saí&a &!tal 9 u* n*ero 5n,ro 3ue representa o valor &a entra&a anal"!#a% or e2e*plo o #onversor A/D po&era #onverter os valores entre 6.. e $8..*V &a saí&a &o trans&utor e* valores 5n,ros na a2a &e .$.$....7 6. a $..$.$$.7 $8.% Note 3ue o valor &a saí&a 5n,ra &o #onversor A/D 9 propor#onal ao valor &a sua tens(o &e entra&a% <% Computador Digital % A representa'(o &!tal &a var,vel &o pro#esso ís#o 9 trans*t&a &o #onversor A/D para o #o*puta&or &!tal 3ue ar*a+ena o valor &esta var,vel para pro#essa*ento &e a#or&o #o* as 7


Con A/D

Con D/A

@!ura $- Conversores A/D e D/A s(o s(o usa&os para esta5ele#er u*a ntera#e entre u* #o*puta&or e o *un&o anal"!#o% $% Transdutor. E* !eral a var,vel ís#a 9 u*a !ran&e+a n(o-el9tr#a% O trans&utor 9 u* &spostvo 3ue #onverte u*a var,vel ís#a e* var,vel el9tr#a% el9tr#a% Al!uns Al!uns &os trans&utores trans&utores *as #on?e#&os #on?e#&os s(o os ter*store ter*stores s os oto&o&os os trans&utores &e press(o e os ta#*etros% A saí&a &e u* trans&utor 9 u*a #orrente ou u*a tens(o propor#onal ao valor &a var,vel ís#a 3ue est, sen&o *ontora&a% or e2e*plo a var,vel ís#a po&e ser a te*peratura &a ,!ua &e u* tan3ue 3ue est, sen&o al*enta&o por &uas ontes &e ,!ua u*a ra e outra 3uente% Va*os Va*os *a!nar 3ue a o o te*peratura &a ,!ua vare &e 6. @ a $8. @ e 3ue u* ter*stor #onverta a te*peratura &a ,!ua para tens=es na a2a &e 6.. a $8..*V% Note 3ue a saí&a &o trans&utor 9 &reta*ente propor#onal B te*peratura &e or*a 3ue #a&a $o@ pro&u+a u*a saí&a &e $.*V% 7% Conversor Analógico-Digital (A/D). A saí&a anal"!#a &o trans&utor 9 #olo#a&a #olo#a&a na entra&a entra&a &o #onversor #onversor A/D 3ue #onverte #onverte a entra&a entra&a anal"!#a anal"!#a nu*a saí&a &!tal% Esta saí&a &!tal 9 u* n*ero 5n,ro 3ue representa o valor &a entra&a anal"!#a% or e2e*plo o #onversor A/D po&era #onverter os valores entre 6.. e $8..*V &a saí&a &o trans&utor e* valores 5n,ros na a2a &e .$.$....7 6. a $..$.$$.7 $8.% Note 3ue o valor &a saí&a 5n,ra &o #onversor A/D 9 propor#onal ao valor &a sua tens(o &e entra&a% <% Computador Digital % A representa'(o &!tal &a var,vel &o pro#esso ís#o 9 trans*t&a &o #onversor A/D para o #o*puta&or &!tal 3ue ar*a+ena o valor &esta var,vel para pro#essa*ento &e a#or&o #o* as 7


nstru'=es &o pro!ra*a 3ue estver sen&o e2e#uta&o% 4% Conversor saí&aa &! &!ta tall !e !era ra&a &a pe pelo lo Conversor Digital-A Digital-Analó nalógico gico (D/A). (D/A). A saí& #o*puta&or 9 enva&a ao #onversor D/A 3ue #onverte para seu valor anal an al"! "!# #oo &e tens tens(o (o ou #o #orr rren ente te #o #orr rres espo pon& n&en ente te%% or or e2 e2e* e*pl plo o o #o*puta&or po&e pro&u+r u*a saí&a &!tal na a2a &e ........ 7 a $$$$$$$$7 3ue o #onversor D/A #onverte para u*a tens(o na a2a &e . a $.V% 8% Acionador % O snal anal"!#o provenente &a saí&a &o #onversor D/A 9 *utas ve+es #one#ta&o B entra&a &e u* &spostvo 3ue serve #o*o a#ona&or para #ontrolar a var,vel ís#a% No e2e*plo &o tan3ue &F,!ua o a#o a#ona na&o &orr po po&e &er raa ser ser u*a u*a v, v,lv lvul ulaa elet eletr r#a #a*e *ent ntee #o #ont ntro rola la&a &a 3u 3uee re!ulasse o lu2o &e ,!ua 3uente para &entro &o tan3ue &e a#or&o #o* a tens(o anal"!#a e2stente na saí&a &o #onversor D/A% O lu2o po&era varar propor#onal*ente #o* esta tens(o #o* .V nterro*pen&o o lu2o e #o* $.V pro&u+n&o o lu2o *,2*o% elo e2posto #a #laro 3ue tanto os #onversores A/D 3uanto os #onversores D/A un#ona* #o*o ntera#es e* u* sste*a total*ente &!tal #o*o u* #o*puta&or e o *un&o anal"!#o% Esta un'(o ve* #an&o #a&a ve+ *as *portante B *e&&a 3ue os *#ropro#essa&ores #a&a ve+ *as 5aratos s(o a*pla*ente utl+a&os e* ,reas on&e antes n(o se ust#ava o uso &o #o*puta&or e* ra+(o &o alto #usto% 7% Convers(o D!tal/Anal"!#a D/A A #onvers(o D/A 9 o pro#esso on&e u* valor representa&o e* &etter* &e er*na na&&o #" #"& &!o !o 5n,r n,ro o #o* #o*oo o 5n, 5n,r roo puro uro ou o 0CD CD 9 #onvert&o para u* valor &e tens(o ou &e #orrente propor#onal ao valor &!tal% A @!ura 7a *ostra o sí*5olo para u* #onversor D/A &e 4 5ts% As entra&as &!tas D, C, B e A s(o va &e re!ra provenentes &e u* re!stra&or &e saí&a &e u* sste*a &!tal% Os 7 4 H $; n*eros 5n,ros &erentes representa&os por estes 3uatro 5ts est(o lsta&os na ta5ela &a @!ura 75% ara #a&a n*ero na entra&a o #onversor D/A asso#a u* n#o valor &e tens(o &e saí&a% Real*ente a tens(o anal"!#a &e saí&a VO)T e3uvale e* volts ao n*ero 5n,ro &e entra&a% A *es*a &9a po&era ser apl#a&a no #aso &e ter*os u*a #orrente I O)T na saí&a &o #onversor D/A% <


E* !eral

saída analógica = K x entrada digital

on&e K 9 o ator &e propor#onal&a&e 3ue 9 u* valor #onstante para u* &a&o #onversor D/A% A saí&a po&e ser tanto u*a tens(o 3uanto u*a #orrente% >uan&o a saí&a or u*a tens(o K ser, u*a un&a&e &e tens(o e 3uan&o a saí&a or u*a #orrente K ser, u*a un&a&e &e #orrente% ara o #onversor D/A &a @!ura 7 K H $V &e *o&o 3ue VOUT = (1 V) x entrada digital

o&e*os usar esta rela'(o para #al#ular V O)T para 3ual3uer valor &a entra&a &!tal% or e2e*plo #o* u*a entra&a &!tal &e $$..7 7 H $7$. o5tere*os VOUT = 1 V x 12 = 12 V

D

D . . . . . . . . $ $ $ $ $ $ $ $

S0

C

Conversor D/A DAC

Entra&as &!tas 0

Vout Saí&a anal"!#a

A LS0 a

C . . . . $ $ $ $ . . . . $ $ $ $

0 . . $ $ . . $ $ . . $ $ . . $ $

A . $ . $ . $ . $ . $ . $ . $ . $

Vout V . $ 7 < 4 8 ; : 6 J $. $$ $7 $< $4 $8

5

@!ura 7 )* #onversor D/A &e 3uatro 5ts #o* saí&a &e tens(o% E2e*plo $: )* #onversor D/A &e #n#o 5ts te* saí&a &e #orrente% ara u*a entra&a &!tal &e $.$.. 7 9 pro&u+&a u*a #orrente &e saí&a &e $. *A% >ual ser, a #orrente IO)T para u*a entra&a &!tal &e $$$.$ 7K A entra&a &!tal &e $.$.. 7 9 !ual ao &e#*al 7.% )*a ve+ 3ue IO)T H $. *A o ator &e propor#onal&a&e 9 &e .8*A% Ent(o IO)T para 3ual3uer entra&a &!tal tal #o*o $$$.$ 7 H 7J$. &a se!unte or*a: IO)T H (0, *A 2 7J H $48 *A E2e*plo 7: >ual o *aor valor &a tens(o &e saí&a &e u* #onversor D/A &e oto 5ts 3ue pro&u+ $. V na saí&a para u*a entra&a &e ..$$..$.7K ..$$..$.7 H 8.$. $.V H K 2 8.  K H7. *V A *aor saí&a o#orrer, para u*a entra&a &e $$$$$$$$ 7 H 788$. 4


VO)T*,2%H 7. *V 2 788 H 8$.V Saída Analógica. Te#n#a*ente

a saí&a &e u* #onversor D/A n(o 9 #ons&era&a u*a !ran&e+a anal"!#a pelo ato &e ela po&er assu*r so*ente valores espe#í#os &e tens(o ou #orrente #o*o os $; possíves níves &e tens(o para V O)T lustra&os na @!ura 7% No entanto #o*o vere*os a&ante po&ere*os au*entar o n*ero &e valores &erentes para representar as saí&as &*nun&o ass* a &eren'a entre &os valores &e saí&a su#essvos #o* o #onse3uente au*ento &o n*ero &e 5ts para representar a entra&a% Co* eeto sto va pro&u+r u*a saí&a #a&a ve+ *as pare#&a #o* u*a 3uant&a&e anal"!#a #ua prn#pal #ara#teríst#a 9 sua vara'(o so5re u* espe#tro &e valores% ara o #onversor D/A &a @!ura 7 &eve ser o5serva&o 3ue #a&a entra&a &!tal #ontr5u #o* u*a 3uant&a&e &erente para a or*a'(o &a saí&a anal"!#a% Isto po&e ser vsto a#l*ente analsan&o os #asos on&e apenas u* &os snas &e entra&a est, no nível ALTO: As #ontr5u'=es &e #a&a entra&a &!tal s(o ponderadas, ou sea t* u* peso &e a#or&o #o* sua pos'(o no n*ero 5n,ro &e entra&a% Ent(o sen&o A o 5t *enos s!n#atvo o seu peso 9 &e $V B te* u* peso &e 7V C &e 4V e o 5t *as s!n#atvo D, te* peso &e 6V% Os pesos &o5ra* para #a&a 5t su#essvo #o*e'an&o #o* o *enos s!n#atvo #uo peso 9 $% Ent(o po&e*os #ons&erar a saí&a V O)T #o*o sen&o a so*a pon&era&a &as entra&as &!tas &o #onversor% or e2e*plo para en#ontrar VO)T relatva B entra&a .$$$7 are*os 4VM7VM$V H V% Entradas Ponderadas.

D

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. . . $

. . $ .

. $ . .

$ . . .

VOUT (V)    

$ 7 4 6

E2e*plo <: )* #onversor D/A &e #n#o 5ts pro&u+ V O)T H .7V para u*a entra&a &!tal &e ....$ 7% En#ontre o valor &e V O)T para a entra&a 8


$$$$$7% .7V 9 o peso &o 5t *enos s!n#atvo% Ent(o os pesos &os outros 5ts &eve* ser &e .4V .6V $;V e <7V respe#tva*ente% Desta or*a para u*a entra&a &!tal &e $$$$$7 o valor &e VO)T ser, &e <7V M $;V M .6V M .4 M .7 H ;7V% Den*os a resolu!"o &e u* #onversor D/A #o*o sen&o a *enor *o&#a'(o 3ue po&e o#orrer e* sua saí&a anal"!#a resultante &e u*a altera'(o na entra&a &!tal% Reern&o-nos B ta5ela &a @!ura 7 po&e*os o5servar 3ue a resolu'(o &o #onversor D/A l, representa&o 9 &e $V% A resolu'(o 9 se*pre !ual ao peso &o &í!to *enos s!n#atvo &a entra&a sen&o *utas ve+es &eno*na&a ta*an?o &e &e!rau por ser a 3uant&a&e 3ue V O)T va *u&ar 3uan&o a entra&a &!tal *u&ar &e u* &e!rau para outro% Isto est, *as 5e* lustra&o na @!ura <% Co*o o #onta&or volta a +ero a #a&a $; #onta!ens a saí&a &o #onversor D/A 9 u*a or*a &e on&a e* es#a&a 3ue so5e $V por &e!rau% >uan&o o #onta&or est, e* $$$$ a saí&a &o #onversor D/A estar, e* seu valor *,2*o &e $8V #orrespon&en&o ao valor &e * &e es#ala% >uan&o o #onta&or voltar a .... a saí&a &o #onversor D/A retorna a .V% O5serve 3ue a es#a&a te* $; níves #orrespon&en&o a #a&a u*a &as possíves entra&as ?aven&o so*ente $8 &e!raus entre o nível &e . e o &e $8V% E* !eral para u* #onversor D/A &e N 5ts o n*ero &e níves &erentes ser, &e 2 N , e o n*ero &e &e!raus ser, &e 2 N - $% "esol#$%o (Ta&an'o do Degra#).

;


Conversor D/A Resolu'(o H $V

@!ura <- @or*a &e on&a na saí&a &e u* #onversor D/A% o&e-se ta*59* *a!nar 3ue a resolu'(o 9 &nt#a ao ator &e propor#onal&a&e e2stente na rela'(o &a entra&a #o* a saí&a &e u* #onversor D/A ou sea saída analógica = K x entrada digital

E2e*plo 4: >ual a resolu'(o &o #onversor D/A &o e2e*plo 7K Des#reva o snal e* es#a&a presente na saí&a &este #onversor D/A% O 5t *enos s!n#atvo &o #onversor te* u* peso &e .7V% Esta 9 a resolu'(o ou ta*an?o &o &e!rau% )*a or*a &e on&a e* es#a&a po&e ser !era&a pela #one2(o &e u* #onta&or &e #n#o 5ts B entra&a &o #onversor D/A% A es#a&a ter, <7 níves &e . a ;7V e <$ &e!raus &e .7V #a&a u*% E2e*plo 8: ara o #onversor D/A &o e2e*plo7 &eter*ne V O)T para a entra&a &e $...$7% O ta*an?o &o &e!rau 9 &e .7V 3ue ve* a ser o ator &e propor#onal&a&e K. A entra&a &!tal &e $...$ 7 #orrespon&e a $$.% Ent(o VO)T H .7V 2 $ H <4 V% Apesar &a resolu'(o po&er ser e2pressa #o*o u*a 3uant&a&e &e tens(o ou #orrente por &e!rau 9 #o*u* e2press,-la #o*o u*a per#enta!e* &o valor m#$imo poss%vel para a sa%da ou valor de &im de escala. ara lustrar sto #ons&ere*os o #onversor D/A &a @!ura < #o* u*a tens(o &e * &e es#ala !ual a $8V o5t&a 3uan&o a "esol#$%o Percent#al.




entra&a &!tal or &e $$$$ 7% O ta*an?o &o &e!rau 9 &e $V o 3ue &, u*a resolu'(o per#entual &e resolu'(o N 

ta*an?o &o &e!rau $V 2 $..N  2$.. N valor &e -* &e es#ala $8V



;;:N

A resolu'(o per#entual ta*59* po&e ser #al#ula&a a partr &a rela'(o se!unte resolu'(o N

$ 

nC*ero total &e &e!raus

2 $..N

Isto s!n#a 3ue 9 somente o n'mero de its 3ue &eter*na a resolu'(o percentual. Au*entan&o o n*ero &e 5ts na entra&a ?, u* au*ento &o n*ero &e &e!raus para atn!r o valor *,2*o &e tens(o &e *o&o 3ue #a&a &e!rau 9 u*a parte *enor &a tens(o *,2*a% )* #onversor D/A n(o po&e pro&u+r u* espe#tro #ontínuo &e valores &e saí&a e ass* sua saí&a n(o 9 ver&a&era*ente anal"!#a% A resolu'(o &o #onversor D/A n*ero &e 5ts &eter*na 3uantos valores &e tens(o s(o possíves na saí&a% Se u* #onversor D/A &e ses 5ts or usa&o e2str(o ;< &e!raus &e .$8JV #a&a u* entre . e $.V% Se usar*os u* #onversor D/A &e oto 5ts e2str(o 788 &e!raus &e ..uanto *aor o n*ero &e 5ts *as na ser, a resolu'(o *enor o ta*an?o &o &e!rau% O #e Signiica "esol#$%o*

E2e*plo 8: A !ura a5a2o *ostra u* #o*puta&or #ontrolan&o a velo#&a&e &e u* *otor% )*a #orrente anal"!#a entre . e 7*A 9 a*pl#a&a para pro&u+r velo#&a&es &e . a $...rp* rota'=es por *nuto% >uantos 5ts &eve* ser usa&os se o #o*puta&or &eve ser #apa+ &e pro&u+r velo#&a&es 3ue vare* &e no *,2*o 7 rp*K Ca&a &e!rau &a saí&a &o #onversor D/A va pro&u+r u*a *u&an'a na velo#&a&e &o *otor% Desea*os 3ue #a&a *u&an'a sea &e no *,2*o 7rp*% Ent(o pre#sa*os &e no *ín*o 8.. &e!raus $...$7% re#sa*os &eter*nar 3uantos 5ts s(o ne#ess,ros para !erar u* *ín*o &e 8.. &e!raus &e . at9 a velo#&a&e *,2*a re3uer&a% Sa5e*os 3ue o n*ero &e &e!raus  &a&o por 2 N -1 e &esta or*a po&e*os ar*ar 3ue 2 N -1 500 ou 6


3ue 2 N 500. )*a ve+ 3ue 7 6 H 78; e 3ue 7 J H 8$7 o *enor n*ero &e 5ts 3ue r, pro&u+r u* *ín*o &e 8.. &e!raus 9 !ual a nove. o&ería*os usar *as &e nove 5ts% or9* sso au*entara o #usto &o #onversor%

Conversor D/A

E2e*plo ;: )san&o nove 5ts o 3u(o perto &e <7;rp* po&ere*os levar a velo#&a&e &o *otor &o e2e*plo anterorK Co* nove 5ts e2str(o 2+,1 = -11 &e!raus% Ent(o a velo#&a&e &o *otor po&e #?e!ar a $...rp* e* ntervalos &e 1/-11 = 10+-r&% O n*ero &e &e!raus ne#ess,ros a #?e!ar a <7;rp* 9 324/10+- = 1440-5 % Tal valor n(o 9 u* n*ero ntero &e &e!raus e &esta or*a &eve ser arre&on&a&o para $;% A velo#&a&e real &o *otor no &e!rau &e n*ero $; ser, &e 14x10+- = 32405 r&% Ent(o o #o*puta&or pre#sa !erar u*a saí&a &e nove 5ts e3uvalente a $;$. para pro&u+r a velo#&a&e &esea&a &o *otor% <% Cr#utos para Convers(o D!tal/Anal"!#a D/A A @!ura 4a *ostra o #r#uto 5,s#o &e u* tpo &e #onversor D/A &e 3uatro 5ts% As entra&as A, B, C e D s(o entra&as 5n,ras #uos valores s(o ou .V ou 8V% O ampli&icador operacional  e*pre!a&o #o*o u* a*pl#a&or so*a&or pro&u+n&o e* sua saí&a u*a so*a pon&era&a #ons&eran&o os pesos &as tens=es &e entra&a%  pre#so le*5rar 3ue o a*pl#a&or opera#onal *ultpl#a #a&a tens(o &e entra&a pela ra+(o &o valor &o resstor &e real*enta'(o R @ pelo valor &o resstor &e entra&a R IN #orrespon&ente a #a&a entra&a% Neste #r#uto R @ H $P  e os resstores &e entra&a vara* &e $P  a 6P % A entra&a D te* R IN H J


$P  e ass* sen&o o a*pl#a&or opera#onal re#e5e a tens(o e* D se* nen?u*a atenua'(o% A entra&a C te* R INH7P  &e or*a 3ue o a*pl#a&or re#e5e u*a tens(o atenua&a pela ra+(o $/7% Do *es*o *o&o a atenua'(o sor&a pela tens(o presente na entra&a D ser# &e $/4 e* un'(o &e seu resstor &e entra&a ser &e 4P % @nal*ente pelos *es*os *otvos a ra+(o &e atenua'(o sor&a pela tens(o na entra&a A 9 &e $/6% A tens(o na saí&a &o a*pl#a&or po&e ser e2pressa #o*o  

VO)T   VD 

$ 7

VC 

$ 4

V0 

$ 6

 

VA 

A saí&a &o a*pl#a&or 9 u*a tens(o anal"!#a 3ue representa a so*a pon&era&a &as entra&as &!tas #onor*e *ostra&o na ta5ela &a @!ura 45% A saí&a 9 avala&a para #a&a u*a &as possíves stua'=es &a entra&a #olo#an&o u*a tens(o &e .V nível l"!#o . ou &e 8V nível l"!#o $ e* A, B, C e D, #onor*e o #aso% or e2e*plo se a entra&a &!tal or $.$.7 ent(o * D + * B +  V e * C + * A H .V% Desta or*a tere*os: VOUT = , (-V6 V 6 1/7 x -V 6 V) = ,402-V

A resolu'(o &este #onversor 9 !ual ao peso atr5uí&o ao 5t *enos s!n#atvo &a entra&a ou sea 1/5 x -V = 042-V % Conor*e po&e ser o5serva&o na ta5ela a saí&a anal"!#a #res#e &e .;78V to&a ve+ 3ue a entra&a 5n,ra avan'a &e u*a un&a&e% D

C

0

A

Vout -.;78 - LS0

-J<8 Q valor &e nal &e es#ala

@!ura 4- )* #onversor D/A s*ples utl+an&o a*pl#a&or opera#onal so*a&or #o* resstores para representar os pesos &e #a&a $.


u* &os 5ts &a entra&a% E2e*plo - a Deter*ne o peso &e #a&a u* &os 5ts &a entra&a &o #onversor D/A &a @!ura 4a% 5 u&e R @ para 78. e &eter*ne o valor *,2*o &a tens(o &e saí&a% a O 5t *as s!n#atvo passa #o* !an?o !ual a $ e seu peso na saí&a 9 &e 8 V% Tere*os portanto 0t *as s!n#atvo H 8 V 7o 5t *as s!n#atvo H 78 V
A @!ura 8a *ostra u* es3ue*a para !era'(o &e u*a saí&a &e #orrente #uo valor 9 propor#onal B entra&a 5n,ra para u* #onversor D/A &e 3uatro 5ts #o* valores &os resstores &e entra&a 3ue s(o potn#as nteras &a 5ase 7% O #r#uto usa 3uatro #a*n?os &e #orrente paralelos #a&a u* #ontrola&o por u*a #?ave eletrn#a% O esta&o &e #a&a #?ave 9 on8ersor D/A co& Saída de orrente.

$$


#ontrola&o pelo nível l"!#o &a entra&a 5n,ra #orrespon&ente% A #orrente e* #a&a #a*n?o 9 &eter*na&a por u*a tens(o &e reern#a VRE@ *uto pre#sa e por u* resstor &e pre#s(o stua&o no #a*n?o &a #orrente% Os valores &os resstores s(o potn#as nteras &a 5ase 7 a partr &e R #orrespon&en&o ao 5t *as s!n#atvo% O valor &a #orrente e* #a&a #a*n?o ser, &v&&o pela potn#a &e 7 #orrespon&ente ao resstor &este #a*n?o sen&o 3ue a #orrente total na entra&a &o a*pl#a&or IO)T ser, a so*a &as #orrentes n&v&uas% O #a*n?o &o 5t *as s!n#atvo te* o resstor &e *enor valor R o pr"2*o #a*n?o te* u* resstor &e 7R e ass* por &ante% o&e*os a+er I O)T lur por u* resstor &e #ar!a R L *uto *enor &o 3ue R se* nen?u*a nlun#a no valor &a #orrente% De *o&o a *anter I O)T &entro &e u*a #erta *ar!e* &e pre#s(o R L pre#sa ter u* #urto para a terra% )*a or*a usual &e se #onse!ur sto 9 usar u* a*pl#a&or opera#onal #o*o u* #onversor #orrente-tens(o #onor*e *ostra&o na @!ura 65% A saí&a I O)T &o #onversor D/A 9 #one#ta&a B entra&a ne!atva &o a*pl#a&or opera#onal 3ue est, l!a&a lo!#a*ente B terra% A real*enta'(o ne!atva &o opera#onal or'a 3ue u*a #orrente !ual a IO)T passe a lur por R @ para pro&u+r u*a tens(o VO)T H - IO)T 2 R @% Ent(o VO)T ser, u*a tens(o anal"!#a propor#onal B entra&a 5n,ra &o #onversor D/A% I O)T



0 < %I .

on&e I.

$7



VRE@ R



07 %

I. 7



0$ %

I. 4



0. %

I. 6


VO)T H -IO)T 2 R @

@!ura 8- a Conversor &!tal-anal"!#o #o* saí&a &e #orrente 5 #one2(o a u* a*pl#a&or opera#onal 3ue #onverte #orrente e* tens(o% on8ersores "/2". Os #r#utos &e #onvers(o

D/A vstos at9 o *o*ento utl+a* resstores #o* valores &e potn#as nteras &a 5ase 7 para pro&u+re* o peso #orrespon&ente a #a&a u* &os 5ts &o snal &!tal% Tal *9to&o un#ona pereta*ente na teora ten&o no entanto al!u*as l*ta'=es &e or&e* pr,t#a% O *aor pro5le*a 9 a !ran&e &eren'a entre os valores &os resstores #orrespon&entes aos 5ts *as e *enos s!n#atvos &o snal &!tal so5retu&o nos #onversores &e alta resolu'(o 3ue #onverte* snas &!tas #o*postos &e *utos 5ts% or e2e*plo se o resstor #orrespon&ente ao 5t *as s!n#atvo &e u* #onversor &e $7 5ts valer $P  o &o 5t *enos s!n#atvo &ever, valer 7% )* &os #r#utos para #onvers(o D/A *as usa&o 9 a3uele 3ue e*pre!a o prn#ípo &a re&e R/7R , on&e os valores &as resstn#as restrn!e*-se a valores na a2a &e 7 para $% O es3ue*a &e u* &e tas #onversores 9 *ostra&o na @!ura ;% O5serve a or*a #o*o os resstores est(o arrana&os e prn#pal*ente note 3ue s(o usa&os apenas &os valores &erentes &e resstn#as R e 7R . A #orrente IO)T &epen&e &a pos'(o &as 3uatro $<


#?aves e as entra&as 5n,ras B B B B0 #ontrola* os esta&os &as #?aves% A #orrente IO)T lu atrav9s &e u* a*pl#a&or opera#onal 3ue #onverte #orrente e* tens(o pro&u+n&o V O)T% O valor &e VO)T 9 &a&o pela e2press(o VO)T 

 VRE@ 6

20

on&e B 9 o valor &a entra&a 5n,ra 3ue po&e varar entre .... . e $$$$$8%

VO)T

 

VRE@ 20 6

@!ura ;- Conversor D/A R/7R 5,s#o% 4% Espe##a'=es &os Conversores D!tal/Anal"!#a D/A "esol#$%o%

A resolu'(o per#entual &e u* #onversor D/A s" &epen&e &o n*ero &e 5ts na entra&a &e tal #onversor% or sso os a5r#antes preere* espe##ar a resolu'(o &e seus pro&utos atrav9s &e n*ero *,2*o &e 5ts presentes na entra&a% )* #onversor D/A &e $. 5ts te* u*a resolu'(o *el?or &o 3ue u* &e oto 5ts% Precis%o. Os a5r#antes &e #onversores A/D e2pressa* a pre#s(o &e seus pro&utos &e &versas *aneras% As &uas or*as *as #o*uns s(o atrav9s &o erro &e un&o &e es#ala e &o erro &e lnear&a&e e2pressos #o*o u*a per#enta!e* &o valor &e * &e es#ala &o #onversor% O erro &e un&o &e es#ala @E 9 &en&o #o*o o &esvo *,2*o &a saí&a &o #onversor e* rela'(o a seu valor &eal e2presso #o*o per#enta!e* &o valor &e * &e es#ala% or e2e*plo assu*a 3ue o #onversor D/A &a @!ura 4 te* u*a pre#s(o &e M ..$ @E% Co*o tal #onversor D/A te* u*a tens(o &e * &e es#ala &e J<8V esta per#enta!e* po&e ser #onvert&a para o se!unte valor &e tens(o9 $4


 1: x +03- V = 6 +3- &V

O erro &e lnear&a&e 9 o &esvo *,2*o a&*t&o para o ta*an?o &eal &o &e!rau &o #onversor% or e2e*plo o #onversor D/A &a @!ura 4 te* u* &e!rau &eal &e .;78V% Se tal #onversor apresentar u* erro &e lnear&a&e #orrespon&ente a M ..$ @E s!n#a &+er 3ue o tamano real &o seu &e!rau est, entre 042- V 6 0+3- &V e 042-V ,0+3-&V%  *portante enten&er 3ue pre#s(o e resolu'(o &e u* #onversor D/A &eve* ser #o*patíves% N(o sera l"!#o ter u*a resolu'(o &e &!a*os $ e u*a pre#s(o &e .$ ou v#e-versa% ara lustrar #ons&ere u* #onversor D/A #o* u*a resolu'(o &e $ e u* valor &e * &e es#ala &e $.V% Tal #onversor po&e pro&u+r u*a saí&a anal"!#a #o* u* &esvo *,2*o &e .$V% N(o a+ nen?u* sent&o ter u*a altíss*a pre#s(o &e ..$ @E ou $*V se a pr"pra resolu'(o l*ta a e2at&(o &o resulta&o a valores 3ue &ere* &e .$V &o valor &eal% o&e*os apl#ar o *es*o ra#o#íno para o #aso &e se ter u*a resolu'(o *uto pe3uena *as 5ts e u*a pre#s(o po5re para #on#lur 3ue estare*os &esper&'an&o 5ts na entra&a% E2e*plo - )* #erto #onversor D/A &e oto 5ts te* u* valor &e tens(o &e * &e es#ala &e 7*A e u* erro &e un&o &e es#ala &e M.8 @E% >ual a a2a &e possíves valores &e saí&a para u*a entra&a &e $.......7K O ta*an?o &o &e!rau 9 &e 7*A/788 H 64 A% )*a ve+ 3ue $.......7 H $76$. a saí&a &eal sera &e $76 2 64 A H $..4A% O erro na saí&a po&e ser &e no *,2*o .8 1 7*A H $.A Ent(o o valor real &a saí&a po&e &esvar-se &e $. A e* rela'(o B saí&a &eal &e or*a 3ue os valores reas &e saí&a &o #onversor estar(o entre JJ4 e $%.$4A% Te&o de Esta;ili
E* !eral a velo#&a&e &e opera'(o &e u* #onversor D/A 9 e2pressa por seu tempo de estailia!"o, 3ue ve* a ser o te*po !asto pela saí&a &o #onversor para r &e +ero ao seu valor &e nal &e es#ala en3uanto to&os os valores &e entra&a *u&a* &e . para $% Na pr,t#a o te*po &e esta5l+a'(o 9 *e&&o #o*o o te*po !asto para a saí&a &o #onversor esta5l+ar-se &entro &a a2a &e $/7 &o ta*an?o &o $8


&e!rau resolu'(o &e seu valor &e nal &e es#ala% or e2e*plo se a resolu'(o &o #onversor D/A or &e $. *V o te*po &e esta5l+a'(o 9 *e&&o #o*o o te*po !asto para a saí&a esta5l+ar-se &entro &a a2a &e 8 *V e* torno &e seu valor &e nal &e es#ala% Valores típ#os para o te*po &e esta5l+a'(o stua*-se na a2a &e 8. ns a $. s% Geral*ente os #onversores D/A #o* saí&as &e #orrente t* te*pos &e esta5l+a'(o *enores &o 3ue os #o* saí&as &e tens(o% 8% es3usa &e @al?as e* Conversores D!tal/Anal"!#a D/A E2ste* 5as#a*ente &uas *aneras &e testar a opera'(o &e u* #onversor D/A: o teste de precis"o est#tica e o teste da escada. O teste est,t#o envolve a #olo#a'(o &as entra&as &!tas e* u* valor 2o e a *e&&a &a saí&a anal"!#a #o* u* *ultí*etro pre#so% Este teste 9 usa&o para ver#ar se a saí&a anal"!#a est, &entro &a a2a &e valores espe##a&a atrav9s &a pre#s(o &o #onversor D/A% Se n(o estver e2ste* v,ras #ausas possíves% Se!ue*-se al!u*as &elas:  @lutua'(o nos valores &os #o*ponentes &o #onversor por e2e*plo nos valores &os resstores &ev&o B vara'=es &e te*peratura envel?e#*ento &o #o*ponente et#%  Cone2=es a5ertas ou #urtos e* 3ual3uer u*a &as entra&as &!tas% Isto po&e a+er #o* 3ue o peso &e u*a entra&a a*as sea #ons&era&o na or*a'(o &a saí&a anal"!#a ou 3ue seu peso sea se*pre #ons&era&o n&epen&ente &o valor &a entra&a%  @al?a na tens(o &e reern#a% Co*o a saí&a anal"!#a &epen&e &a tens(o &e reern#a VRE@0 u*a al?a no orne#*ento &esta tens(o po&e pro&u+r resulta&os ora &as espe##a'=es%  Erro &e #o*pensa'(o alto #ausa&o pelo envel?e#*ento &e #o*ponentes ou por vara'(o &a te*peratura a+en&o #o* 3ue as saí&as &o #onversor sea* aeta&as por u* valor 2o% O teste &a es#a&a 9 usa&o para ver#ar a *onoton#&a&e &o #onversor D/A sto 9 para ver#ar se a saí&a #res#e passo a passo #o* o n#re*ento &a entra&a 5n,ra #onor*e lustra&o na @!ura <% Os &e!raus &a es#a&a &eve* ser to&os &o *es*o ta*an?o n(o po&en&o ?aver salto &e nen?u* &e!rau ne* nen?u* &e!rau &es#en&ente at9 a tens(o &e nal &e es#ala ser al#an'a&a% Este teste po&e au&ar a &ete#tar $;


al?as nternas ou e2ternas 3ue leve* u*a entra&a a n(o #ontr5ur nun#a ou a #ontr5ur se*pre na or*a'(o &a saí&a anal"!#a% O se!unte e2e*plo va lustrar a apl#a'(o &o teste &a es#a&a a u* #onversor D/A% E2e*plo $7: Co*o sera a or*a &e on&a na saí&a &o #onversor D/A &a @!ura < se a entra&a C estvesse a5ertaK Assu*a 3ue as entra&as &o #onversor s(o TTL%

)*a #one2(o a5erta e* C ser, nterpreta&a pela l"!#a TTL &o #onversor #o*o u* valor l"!#o $ #onstante e* tal entra&a% Ent(o a entra&a C #ontr5ur, se*pre #o* 4 V para a or*a'(o &a saí&a anal"!#a &o #onversor a+en&o #o* 3ue a or*a &e on&a na saí&a ten?a o aspe#to *ostra&o na !ura a#*a% ;% Convers(o Anal"!#a/D!tal A/D )* conversor analógico-digital re#e5e u*a entra&a anal"!#a e ap"s #erto ntervalo &e te*po transor*a-a nu*a saí&a &!tal #orrespon&ente B entra&a anal"!#a% O pro#esso &e #onvers(o A/D 9 *as #o*pl#a&o e *as &e*ora&o &o 3ue o pro#esso &e #onvers(o D/A ?aven&o u*a !ran&e vare&a&e &e *9to&os para real+ar tal #onvers(o% V,ros tpos &e #onversores A/D usa* #onversores D/A #o*o parte &e seus #r#utos% A @!ura  *ostra o &a!ra*a e* 5lo#os &estes #onversores% A te*por+a'(o &a opera'(o &o #r#uto 9 eta por u* snal &e cloc1 % A un&a&e &e #ontrole #ont9* os #r#utos l"!#os para !era'(o &a se3un#a apropra&a &e opera'=es e* resposta ao COANDO DE $


INICIO 3ue #o*e'a o pro#esso &e #onvers(o% O a*pl#a&or opera#onal usa&o #o*o #o*para&or te* &uas entra&as analógicas e u*a saí&a digital 3ue *u&a &e esta&o &epen&en&o &e 3ual &as entra&as anal"!#as 9 *aor%

Conversor D/A

@!ura - Da!ra*a !eral &e u*a #lasse &e #onversores A/D% A opera'(o 5,s#a &os #onversores A/D &este tpo 9 a se!unte: $- )* )LSO DE INCIO n#a a opera'(o% 7- A un&a&e &e #ontrole *o&#a #ontnua*ente o n*ero 5n,ro ar*a+ena&o no re!stra&or nu*a #a&n#a &ta&a pelo cloc1 % <- O n*ero 5n,ro ar*a+ena&o no re!stra&or 9 #onvert&o para u* valor anal"!#o VA1 pelo #onversor D/A% 4- O #o*para&or #o*para VA1 #o* a entra&a anal"!#a V A . En3uanto VA1 or *enor &o 3ue V A , a saí&a &o #o*para&or per*ane#e no nível l"!#o ALTO% >uan&o V A1 e2#e&er VA &e u* valor *ín*o V T tens(o l*te a saí&a &o #o*para&or va para o nível l"!#o 0AI1O nterro*pen&o o pro#esso &e *o&#a'(o &o #onte&o &o re!stra&or% Neste ponto VA1 9 *uto pr"2*a &e V A . O valor &!tal ar*a+ena&o no re!stra&or 3ue 9 o valor &!tal e3uvalente a V A1 , 9 ta*59* e3uvalente a VA , respeta&os os níves &e pre#s(o e resolu'(o% 8- A l"!#a &e #ontrole atva o snal EOC &e t9r*no &o pro#esso &e #onvers(o% % Convers(o A/D e* Ra*pa $6


)*a &as vers=es *as s*ples &o #onversor !en9r#o &a @!ura  usa u* #onta&or 5n,ro #o*o re!stra&or e per*te 3ue o cloc1 n#re*ente o #onta&or u* passo &e #a&a ve+ at9 3ue V A1  VA% Tal pro#esso 9 &eno*na&o convers"o A/D em rampa, por3ue a or*a &a on&a &e VA1 asse*el?a-se a u*a ra*pa na ver&a&e 9 #o*o u*a es#a&a #o*o a *ostra&a na @!ura <% A @!ura 6 9 o &a!ra*a &e u* #onversor A/D e* ra*pa% A saí&a &o #o*para&or serve #o*o snal &e t9r*no &a #onvers(o snal este atvo-0AI1O% EOC (end o& conversion)

Conv% D/A

@!ura 6- Conversor A/D e* ra*pa% Se assu*r*os 3ue VA , o snal anal"!#o a ser #onvert&o 9 postvo a opera'(o pro#essa-se #o*o &es#rto a se!ur: - )* pulso &e INCIO 9 apl#a&o para resetar o #onta&or% O nível ALTO &o pulso &e INCIO serve para n5r a passa!e* &os pulsos &e cloc1 pela porta AND e* &re'(o ao #onta&or% - Co* to&as as suas entra&as e* +ero a saí&a &o #onversor D/A ser, VA1 H .V% - Sen&o VA 2 VA1 , a saí&a EOC &o #o*para&or r, para o nível l"!#o ALTO% 3- >uan&o INCIO volta ao nível l"!#o 0AI1O a porta AND 9 ?a5lta&a e os pulsos &e cloc1 entra* no #onta&or% $J


- A *e&&a 3ue o #onta&or avan'a a saí&a &o #onversor D/A V A1 ,

#res#e u* passo a #a&a nstante #onor*e *ostra&o na @!ura 65% 4- Este pro#esso #ontnua at9 3ue V A1 #?e!ue a u* valor 3ue ultrapasse VA por u*a 3uant&a&e *aor ou !ual a V T &a or&e* &e $. a $..V% Neste ponto EOC va para o nível l"!#o 0AI1O e n5e o lu2o &e pulsos para o #onta&or 3ue p,ra ent(o a sua #onta!e*% 5- O pro#esso &e #onvers(o est, a!ora #o*pleto snal+a&o pela trans'(o &e ALTO para 0AI1O &o snal EOC e o #onte&o &o #onta&or 9 a representa'(o &!tal &e V A. 6- O #onta&or se!ura o valor &!tal nele ar*a+ena&o at9 3ue o pr"2*o pulso &e INCIO n#e u*a nova #onvers(o% E2e*plo $<: Assu*a os se!untes valores para o #onversor A/D &a @!ura $7: re3n#a &o cloc H $+ VT H .$ *V valor &e nal &e es#ala &o #onversor D/A H $.7< V e entra&a &o #onversor D/A &e $. 5ts% Deter*ne os se!untes valores: aO valor &!tal o5t&o para a entra&a V A H <76V% 5 O te*po !asto na #onvers(o% #a resolu'(o &o #onversor% a O #onversor D/A te* u*a entra&a &e $. 5ts e u* valor &e nal &e es#ala &e $.7

A resolu'(o &o #onversor A/D 9 !ual B resolu'(o &o seu #onversor D/A% A tens(o &e saí&a &o #onversor D/A te* a or*a &e u*a es#a&a ra*pa 3ue #res#e e* &e!raus &s#retos at9 e2#e&er V A. Ent(o VA1 9 u*a apro2*a'(o &o valor &e VA , e o *el?or 3ue po&e*os esperar 9 3ue V A1 estea na a2a &e VA *as ou *enos $.*V se a resolu'(o ta*an?o &o &e!rau or &e $.*V% o&e*os pensar na resolu'(o #o*o sen&o u* erro nerente ao pr"pro pro#esso% Tal erro 3ue po&e ser re&u+&o #o* o au*ento &o n*ero &e 5ts &o #onta&or e &o #onversor D/A 9 *utas ve+es espe##a&o #o*o &ev&o ao peso &o 5t *enos s!n#atvo &o #onversor a+en&o #o* 3ue o resulta&o &a #onvers(o &ra &o resulta&o &eal por no *,2*o o valor &e tal peso% Da *es*a or*a 3ue na #onvers(o D/A a precis7o na #onvers(o A/D n(o est, rela#ona&a #o* a resolu'(o &epen&en&o por9* &a pre#s(o &os #r#utos 3ue #o*p=e* o #onversor tas #o*o o #o*para&or os resstores &o #onversor D/A &as tens=es &e reern#a entre outros% Precis%o e "esol#$%o na on8ers%o A/D.

E2e*plo $4- )* #erto #onversor A/D &e oto 5ts a&*te u*a entra&a &e no *,2*o 788V VAH 788V pro&u+ u*a saí&a &!tal !ual a $$$$$$$$% O erro espe##a&o para o #onversor 9 &e .$ @E% Deter*ne o valor *,2*o 3ue a saí&a V A1 po&e &err &a entra&a anal"!#a% O ta*an?o &o &e!rau 9 &e 20--V/(25, 1) 3ue &, e2ata*ente $.*V% Isto s!n#a 3ue *es*o 3ue o #onversor D/A n(o ten?a 3ual3uer *pre#s(o a saí&a V A1 po&e estar erra&a e* no *,2*o $.*V pos VA1 s" po&e ser altera&a &e $. e* $.*V% O erro espe##a&o &e .$ @E e3uvale a 01: x 20--V=20--&V% Isto s!n#a 3ue o valor &e VA1 po&e estar erra&o e* at9 788*V &ev&o a *pre#s=es nos #o*ponentes% Ent(o o erro total na #onvers(o po&e ser &e no *,2*o 1&V+20--&V = 120-- &V % or e2e*plo supon?a u*a entra&a anal"!#a &e $7;6V% Se a saí&a &o #onversor D/A or pereta*ente pre#sa a es#a&a &eve parar no $7. &e!rau $7V% as supon?a*os 3ue VA1 estava erra&a e* -7 *V valen&o portanto $7;6V no $7 . &e!rau% Tal valor po&era n(o ser su#ente para en#errar o pro#esso &e 7$


#onvers(o a+en&o-o parar so*ente no $76 o &e!rau% Desta or*a a saí&a &!tal sera $....... 7 H $76$. para a entra&a anal"!#a &e $7;6V #o* erro &e $7 *V% Te&o de on8ers%o t %

O te*po para #onvers(o &a entra&a anal"!#a na saí&a &!tal 9 o ntervalo &e te*po &e#orr&o entre o nal &o pulso &e INCIO e a atva'(o &e EOC% O #onta&or #o*e'a sua #onta!e* &e +ero n&o at9 VA1 e2#e&er VA , 3uan&o EOC assu*e o nível l"!#o 0AI1O en#erran&o o pro#esso &e #onvers(o% Deve #ar #laro 3ue o te*po &e #onvers(o tC &epen&e un&a*ental*ente &e V A pos 3uanto *aor or este valor *as &e!raus ser(o ne#ess,ros antes 3ue a tens(o &a es#a&a e2#e&a VA , provo#an&o o en#erra*ento &o pro#esso% O te*po *,2*o !asto na #onvers(o va o#orrer 3uan&o V A estver l!era*ente a5a2o &o valor &a tens(o &e nal &e es#ala *e&ata*ente antes &e VA1 r para o lt*o &e!rau 3uan&o EOC &ever, ser atva&o% ara u* #onversor &e 8 5ts este valor ser, &a&o pela e2press(o t(&>x) = (2? @ 1) eríodos do clock

Al!u*as ve+es ala-se no te*po &e #onvers(o *9&o% ara o #onversor e* ra*pa te*os t(a8g) = t  (&>x)/2

A *aor &esvanta!e* &o *9to&o &e #onvers(o e* ra*pa 9 o ato &o te*po &e #onvers(o &o5rar para #a&a 5t a&#ona&o ao #onta&or a+en&o #o* 3ue a *el?ora &a resolu'(o s" possa ser #onse!u&a Bs #ustas &e u* tC *as lon!o% Tal ato torna este tpo &e #onversor A/D *pr"pro para apl#a'=es 3ue re3uere* repet&as #onvers=es &e u* snal anal"!#o 3ue 9 altera&o #o* re3un#a% ara apl#a'=es on&e o snal anal"!#o vara lenta*ente a s*pl#&a&e #on#etual &este #onversor torna-se u*a !ran&e vanta!e* e* rela'(o aos &e*as% E2e*plo $8: O 3ue a#onte#er, #o* a opera'(o &e u* #onversor A/D e* ra*pa 3uan&o a entra&a anal"!#a or *aor &o 3ue o valor &e nal &e es#alaK A saí&a &!tal &o #o*para&or nun#a passa para o nível l"!#o 0AI1O u*a ve+ 3ue a tens(o &a es#a&a n(o e2#e&e V A e* nen?u*a ?p"tese% Os pulsos &e cloc1 #ontnuar(o a ser apl#a&os ao #onta&or &e or*a 3ue ele va #ontar n&en&a*ente &o +ero 77


ao valor *,2*o at9 3ue VA assu*a u* valor *enor &o 3ue o valor &e nal &e es#ala% 6% A3us'(o &e Da&os E2ste u* !ran&e &e apl#a'=es on&e u* &a&o anal"!#o &eve ser digitaliado e transer&o para a *e*"ra &e u* #o*puta&or% O pro#esso atrav9s &o 3ual o #o*puta&or o5t9* u* &a&o anal"!#o &!tal+a&o 9 #?a*a&o &e a9uisi!"o de dados. Deter*na&as apl#a'=es #o*o a !rava'(o &!tal &e snas &e ,u&o ou o ar*a+ena*ento &e snas &!tas por u* os#los#"po ne#essta* 3ue o pro#essa&or ar*a+ene o &a&o e &epos o entre!ue a u* #onversor D/A para 3ue o snal anal"!#o or!nal sea re#o*posto% Nas apl#a'=es &e #ontrole &e pro#essos o pro#essa&or &eve e2a*nar o &a&o e/ou real+ar al!u* pro#essa*ento so5re ele a * &e &eter*nar 3ual o snal &e #ontrole a ser !era&o e* respostas B entra&a anal"!#a% A @!uraJa *ostra #o*o u* *#ro#o*puta&or po&e ser #one#ta&o a u* #onversor A/D e* ra*pa para *ple*entar o pro#esso &e a3us'(o &e &a&os% O *#ro#o*puta&or !era o snal &e INCIO 3ue n#a u*a nova #onvers(o A/D% O snal EOC 9 e2a*na&o pero&#a*ente pelo *#ro#o*puta&or para &eter*nar 3uan&o se en#erra a #onvers(o e* #urso 3uan&o ent(o o &a&o digitaliado po&er, ser transer&o para sua *e*"ra% As or*as &e on&a &a @!ura J5 lustra* #o*o o #o*puta&or a&3ure a vers(o digitaliada &e u* snal anal"!#o% A or*a &e on&a e* es#a&a #orrespon&ente a V A1 , !era&a nterna*ente pelo #onversor apare#e so5reposta B or*a &e on&a V A #o* a nal&a&e &e lustrar o pro#esso 3ue te* ní#o no te*po t . 3uan&o o *#ropro#essa&or !era u* pulso &e INICIO n#an&o u* novo ##lo &e #onvers(o A/D% A #onvers(o ter*na e* t $ , 3uan&o a tens(o &a es#a&a e2#e&e VA e EOC assu*e o nível l"!#o 0AI1O% A trans'(o ne!atva &e EOC 9 u* snal para o *#ropro#essa&or n&#an&o 3ue o #onversor te* u* snal na saí&a 3ue representa o valor &e V A no ponto a, a+en&o #o* 3ue o *#ropro#essa&or ar*a+ene este &a&o e* sua *e*"ra%

7<


Saí&a &!tal

Co*puta&or #arre!a &a&os na *e*"ra

@!ura J- a )* sste*a típ#o &e a3us'(o &e &a&os por u* *#ro#o*puta&or 5 or*as &e on&a *ostran&o #o*o o *#ro #o*puta&or n#a u* novo pro#esso &e #onvers(o e ar*a+ena o &a&o &!tal+a&o e* sua *e*"ra ao nal &e tal pro#esso% O *#ropro#essa&or !era u* novo pulso &e INCIO *e&ata*ente ap"s o nstante &e te*po t $ para n#ar u* se!un&o ##lo &e #onvers(o% Note 3ue sto leva a tens(o &a es#a&a &e volta a +ero e o valor &e EOC &e volta ao nível ALTO u*a ve+ 3ue o pulso &e INCIO reseta o #onta&or &o #onversor A/D% A se!un&a #onvers(o ter*na e* t 7 , 3uan&o a tens(o &a es#a&a e2#e&e nova*ente V A% O *#ropro#essa&or ar*a+ena na *e*"ra o valor &e V A no ponto . Os *es*os passos anteror*ente 74


&es#rtos s(o repet&os e* t< t4 e ass* por &ante% O pro#esso atrav9s &o 3ual o *#ropro#essa&or !era os pulsos &e INCIO e2a*na o snal EOC e ar*a+ena o &a&o &!tal+a&o na *e*"ra 9 eto so5 o #ontrole &o pro!ra*a 3ue est, ro&an&o no *#ropro#essa&or% O pro!ra*a &e a3us'(o &e &a&os &eter*na a 3uant&a&e &e pontos &o snal anal"!#o 3ue &eve ser ar*a+ena&a na *e*"ra% Na @!ura J5 o #onversor A/D est, operan&o e* sua velo#&a&e *,2*a u*a ve+ 3ue u* novo pulso &e INCIO 9 !era&o lo!o ap"s a a3us'(o &o &a&o 3ue a#a5ou &e ser digitaliado% O5serve 3ue o te*po &e #onvers(o n(o 9 #onstante pos o snal anal"!#o na entra&a est, varan&o #onstante*ente% O *#ro#o*puta&or va ar*a+enar os &a&os &!tas o5t&os nas v,ras #onvers=es &e or*a a possur e* sua *e*"ra u*a vers(o &!tal+a&a &o snal anal"!#o &a entra&a% or e2e*plo os &a&os &!tas #orrespon&entes aos pontos a,  e c sera* ar*a+ena&os #o*o a5a2o: "econstit#indo #& Sinal Digitali
Pont o

Tens%o real

Digital e#i8alente

A 0 C

$4 $4 $77

$.$.$$$. $..$..$$ .$$$$.$.

Estes &a&os &!tas s(o utl+a&os *utas ve+es para #onstrur u*a apro2*a'(o &o snal anal"!#o or!nal% Nos os#los#"pos #o* *e*"ra os valores &!tas ar*a+ena&os s(o entre!ues a u* #onversor D/A 3ue pro&u+ tens=es anal"!#as 3ue v(o *ov*entar o e2e &e el9trons vert#al*ente en3uanto 3ue o seu *ov*ento ?or+ontal 9 #ontrola&o por u* snal &e te*po% O resulta&o 9 3ue o snal anal"!#o 9 re#onsttuí&o #o* ln?as retas l!an&o os &versos pontos &!tal+a&os su#essvos% Este pro#esso est, lustra&o na @!ura $.%

78


@!ura $.- a &!tal+a'(o &e u* snal anal"!#o 5 re#onsttu'(o &o snal% Na @!ura $.a po&e*os o5servar 3ue o #onversor A/D real+a #onvers=es su#essvas para &!tal+ar o snal anal"!#o nos pontos a , c, d, e ass* por &ante% Se tas &a&os ore* utl+a&os na re#onsttu'(o &o snal anal"!#o o resulta&o ser, se*el?ante ao *ostra&o na @!ura $.5% o&e-se #on#lur 3ue #onse!u*os u*a "t*a repro&u'(o &o snal or!nal% Isto se &eve ao ato &e o snal n(o ter apresenta&o 3ual3uer *u&an'a 5rus#a entre os pontos &!tal+a&os% Se o snal anal"!#o apresentasse vara'=es &ev&as a alta re3un#a o #onversor n(o tera s&o #apa+ &e a#o*pan?ar tas vara'=es e a vers(o repro&u+&a &o snal or!nal sera *enos el% or sso 9 *portante *anter o te*po &e #onvers(o pe3ueno o su#ente para 3ue o snal anal"!#o n(o possa varar s!n#atva*ente entre &uas #onvers=es su#essvas% J% Convers(o A/D por Apro2*a'=es Su#essvas O #onversor A/D 3ue usa o *9to&o &as apro2*a'=es su#essvas 9 u* &os tpos &e #onversor *as utl+a&os atual*ente% Seus #r#utos s(o *as #o*ple2os &o 3ue os &o #onversor e* ra*pa por9* seu te*po &e #onvers(o 9 *uto *enor o 3ue torna seu uso 5astante atratvo% Al9* &sso os #onversores A/D por apro2*a'=es su#essvas t* u* te*po &e #onvers(o 2o 3ue n(o &epen&e &o snal anal"!#o presente e* sua entra&a% O es3ue*a 5,s#o &este #onversor *ostra&o na @!ura $$a 9 7;


s*lar ao &o #onversor e* ra*pa% No entanto o #onversor A/D por apro2*a'=es su#essvas n(o utl+a u* #onta&or para !erar a entra&a &o #onversor D/A usan&o e* seu lu!ar u* re!stra&or #o*u*% A l"!#a &e #ontrole *o&#a o #onte&o &este re!stra&or 5t a 5t at9 3ue o &a&o ar*a+ena&o no re!stra&or sea e3uvalente B entra&a V A , &entro &a resolu'(o &o #onversor% A se3un#a 5,s#a &as opera'=es 9 *ostra&a no lu2o!ra*a &a @!ura $$5% )tl+are*os este lu2o!ra*a para analsar o e2e*plo apresenta&o na @!ura $7%

ní#o

*

@!ura $$- Conversor A/D por apro2*a'=es su#essvas a &a!ra*a e* 5lo#o s*pl#a&o 5 lu2o!ra*a &a opera'(o% S0 H 0t *as s!n#atvo LS0 H 0t *enos s!n#atvo% Neste e2e*plo es#ol?e*os u* #onversor 5e* s*ples &e 3uatro 5ts #o* u* &e!rau &e $V% O5serve 3ue os 3uatro 5ts 3ue sae* &o re!stra&or e al*enta* o #onversor D/A possue* pesos &e 6 4 7 e $V respe#tva*ente &o *enos s!n#atvo para o *as s!n#atvo%

7


Conv% D/A

@!ura $7- Ilustra'(o &e u* #onversor anal"!#o &!tal &e 3uatro 5ts usan&o u* #onversor D/A #o* &e!rau &e $V e V A=$.4V. S0 H 0t *as s!n#atvo LS0 H 0t *enos s!n#atvo% Va*os assu*r 3ue o valor &a entra&a anal"!#a 9 &e $.4V% A opera'(o n#a-se #o* a l"!#a &e #ontrole +eran&o to&os os 5ts &o re!stra&or a+en&o >7H>$H>.H.% E2pressare*os este ato pela nota'(o U> H ....% Isto a+ #o* 3ue a saí&a &o #onversor D/A sea VA H .V #onor*e n&#a&o no nstante &e te*po t 0 &o &a!ra*a &e te*pos &a @!ura $7% Co* VA1 : VA , a saí&a &!tal &o #o*para&or assu*e o nível l"!#o ALTO% No passo se!unte te*po t$ a l"!#a &e #ontrole a+ #o* 3ue o 5t *as s!n#atvo &o re!stra&or passe a valer $ a+en&o #o* 3ue o valor ar*a+ena&o passe a ser U> H $...% O valor &e V A1 passa a ser 6 V% Co*o VA1 : VA a saí&a CO &o #o*para&or #ontnua e* ALTO n&#an&o para a l"!#a &e #ontrole 3ue a #olo#a'(o &o 5t *as s!n#atvo &o re!stra&or e* $ n(o tornou V A1 *aor 3ue VA , &e *o&o 3ue a l"!#a &e #ontrole *ant9* tal 5t e* $% A l"!#a &e #ontrole prosse!ue a+en&o o 5t > 7 !ual a $ &e *anera a tornar U> H $$.. e VA1 H $7 V no nstante &e te*po t 7% E* vsta &e VA1 assu*r u* valor *aor &o 3ue V A , a saí&a CO va para o nível l"!#o 0AI1O n&#an&o B l"!#a &e #ontrole 3ue o valor &e V A1 tornouse *uto !ran&e% Neste *o*ento t < a l"!#a &e #ontrole +era >7 levan&o U> &e volta a $... e a+en&o V A1 voltar a 6 V tornan&o-se nova*ente *enor &o 3ue a entra&a V A. O pr"2*o passo o#orre e* t 4 3uan&o a l"!#a &e #ontrole a+ o 5t >$ H $ tornan&o U> H $.$. e V A1 +$.V% Co* VA1 : VA , CO assu*e o nível l"!#o ALTO nor*an&o B l"!#a &e #ontrole 3ue o 5t > $ &eve 76


ser *ant&o e* $% O passo nal o#orre e* t 8 3uan&o a l"!#a &e #ontrole a+ >. H $ levan&o U> a valer $.$$ e e* #onse3n#a V A1 +$$V. Co* VA1 W VA , a saí&a CO va para o nível 0AI1O snal+an&o 3ue VA1 9 *uto !ran&e a+en&o #o* 3ue a l"!#a &e #ontrole retorne o valor &e >. a +ero e* t;% Neste ponto to&os os 5ts &o re!stra&or , ora* pro#essa&os a+en&o #o* 3ue a l"!#a &e #ontrole atve o snal EOC &an&o por en#erra&o o pro#esso &e #onvers(o e snal+an&o 3ue u* valor &!tal e3uvalente a VA est, ar*a+ena&o no re!stra&or% Neste e2e*plo a saí&a &!tal e3uvalente a $.4V o $.$.% O5serve 3ue $.$. e3uvale a $.V valor *enor 3ue o &a entra&a anal"!#a% Este ato 9 #ara#teríst#o &o *9to&o &e #onvers(o por apro2*a'=es su#essvas% E2e*plo: )* #onversor A/D por apro2*a'=es su#essvas te* oto 5ts e u*a resolu'(o &e 7.*V% >ual ser, a saí&a &!tal para u*a entra&a anal"!#a &e 7$ VK 201V/2&V = 150-  &e or*a 3ue o &e!rau $.6 pro&u+ V A1 H 7$;V e o &e!rau $.J pro&u+ V A1 H 7$6V% O #onversor se*pre pro&u+ u* valor nal &e VA1 3ue est, u* &e!rau a5a2o &o valor &e VA. ortanto no #aso &a entra&a VA H 7$V a saí&a &!tal ser, &e $.6$. H .$$.$$..7% Te&o de on8ers%o%

Na opera'(o &es#rta a#*a a l"!#a &e #ontrole e2a*na #a&a u* &os 5ts &o re!stra&or #olo#an&o-o e* $ e &e#&n&o posteror*ente se o *ant9* e* $ ou se o leva &e volta a .% O pro#essa*ento &e #a&a u* &os 5ts &e*ora o e3uvalente a u* ##lo &e cloc1  &e *o&o 3ue o te*po total &e #onvers(o para u* #onversor &e 8 5ts por apro2*a'=es su#essvas ser, &e 8 ##los &e cloc1 % Isto 9 t (aroxi&a$es s#cessi8as) = ? x 1 ciclo de cloc

Este te*po 9 o *es*o independente do valor de VA. Isto o#orre pos a l"!#a &o #ontrole pre#sa pro#essar #a&a 5t para ver#ar se u* $ 9 ne#ess,ro ou n(o% $.% Conversores A/D InstantXneos @LAS Os #onversores nstantXneos s(o a3ueles 3ue possue* a *aor 7J


velo#&a&e &e #onvers(o entre to&os os #onversores A/D &sponíves re3ueren&o no entanto #r#utos *uto *as ela5ora&os 3ue os &e*as% or e2e*plo u* #onversor A/D nstantXneo &e ses 5ts pre#sa &e ;< #o*para&ores anal"!#os en3uanto u* &e oto 5ts pre#sa &e 788 #o*para&ores% O !ran&e n*ero &e #o*para&ores anal"!#os ne#ess,ros ao proeto &e #onversores nstantXneos te* l*ta&o enor*e*ente o ta*an?o &e tas #onversores 3ue est(o &sponíves atual*ente e* un&a&es &e &os a oto 5ts% O #onversor &a @!ura $<a te* u*a resolu'(o &e trs 5ts e u* &e!rau &e $V% O &vsor &e tens(o e2tra &a tens(o 5,s#a &e $.V u*a tens(o &e reern#a para #a&a u* &os oto #o*para&ores% A tens(o &e reern#a VA 9 #one#ta&a a outra entra&a &e #a&a #o*para&or% Co* VAY$V to&as as saí&as &os #o*para&ores &e C  a C 5 , estar(o no nível l"!#o ALTO% Co* V A W$V u*a ou *as &as saí&as &os #o*para&ores r(o para o nível 0AI1O% To&as as saí&as &os #o*para&ores s(o l!a&as a u* #r#uto #o&#a&or #o* pror&a&e 3ue !era u*a saí&a 5n,ra #orrespon&ente B saí&a &o #o*para&or asso#a&o B entra&a 3ue estver no nível l"!#o 0AI1O e possur a nu*era'(o *as eleva&a% or e2e*plo 3uan&o V A estver entre < e 4V as saí&as C  , C  e C  estar(o no nível 0AI1O estan&o as &e*as no nível ALTO% O #o&#a&or #o* pror&a&e va respon&er apenas ao nível 0AI1O presente e* C  , pro&u+n&o u*a saí&a 5n,ra CBA H .$$ 3ue representa o valor &!tal e3uvalente a V A , &entro &a resolu'(o &e $V% >uan&o V A or *aor &o 3ue V as entra&as &e C  a C 5 estar(o to&as no nível 0AI1O e o #o&#a&or va pro&u+r u*a saí&a CBA H $$$ representan&o a saí&a &!tal e3uvalente B entra&a anal"!#a V A. A ta5ela &a @!ura $<5 *ostra as respostas para to&os os valores possíves &as entra&as anal"!#as% O #onversor nstantXneo &a @!ura $< te* u*a resolu'(o &e $V pos a entra&a anal"!#a pre#sa sorer u*a vara'(o &e $V &e or*a a levar a saí&a &!tal para seu pr"2*o valor% ara #onse!ur u*a resolu'(o *as na po&ere*os au*entar o n*ero &e níves &e tens(o &e entra&a usan&o *as resstores para &vs(o &e tens(o e e* #onse3n#a au*entan&o o n*ero &e #o*para&ores anal"!#os% or e2e*plo u* #onversor nstantXneo &e oto 5ts re3uer 7 6 H 78; níves &erentes &e tens(o n#lun&o .V sen&o ent(o ne#ess,ros 78; resstores e 788 #o*para&ores anal"!#os n(o ?, ne#ess&a&e &e #o*para&or <.


asso#a&o ao nível &e tens(o .V% As saí&as &os 788 #o*para&ores &eve* al*entar as entra&as &e u* #o&#a&or #o* pror&a&e 3ue pro&u+ na saí&a u* #"&!o &e oto 5ts 3ue #orrespon&e ao n*ero &o #o*para&or &e *as alta or&e* #ua saí&a est, no nível l"!#o 0AI1O% E* !eral u* #onversor nstantXneo &e 8 5ts pre#sa &e 2?,1 #o*para&ores 2? resstores al9* &a l"!#a &o #o&#a&or #o* pror&a&e%

@!ura $<- a Conversor A/D nstantXneo &e trs 5ts 5 ta5ela-ver&a&e% Te&o de on8ers%o%

O #onversor nstantXneo n(o usa snal &e cloc1  pos n(o ?, ne#ess&a&e &e se3uen#a*ento &e suas opera'=es% A #onvers(o o#orre &e u*a s" ve+% >uan&o *u&a o valor &a entra&a anal"!#a as saí&as &os #o*para&ores ta*59* *u&a* or'an&o a *u&an'a na saí&a &o #o&#a&or% O te*po &e #onvers(o 9 o te*po ne#ess,ro ao apare#*ento &e u*a nova saí&a &!tal e* resposta a u*a <$


*u&an'a o#orr&a na entra&a anal"!#a V A , e &epen&e n#a e e2#lusva*ente &o retar&o &e propa!a'(o ntro&u+&o pelos #o*para&ores e pela l"!#a &e #o&#a'(o% or sso os #onversores nstantXneos t* te*pos &e #onvers(o e2tre*a*ente pe3uenos% or e2e*plo o ADJ..7 &a Analo! Dev#es 9 u* #onversor A/D nstantXneo &e oto 5ts #o* te*po &e #onvers(o *enor &o 3ue $.ns% $$%ultple2a'(o >uan&o ?ouver ne#ess&a&e &e se #onverter e* snas &!tas as entra&as anal"!#as provenentes &e &versas ontes 9 usual e*pre!ar u*a t9#n#a &e *ultple2a'(o &estas entra&as &e *o&o a poss5ltar o uso &e u* n#o #onversor A/D e* re!*e &e te*po #o*partl?a&o% O prn#ípo 5,s#o &e tal es3ue*a 9 *ostra&o na @!ura $4 para u* sste*a &e a3us'(o &e &a&os #o*posto por trs #anas% As #?aves S $ S7 e S< s(o usa&as para #?avear #a&a u* &os #anas anal"!#os e* se3un#a para a entra&a &o #onversor A/D% O #r#uto &e #ontrole supervsona a a'(o &estas #?aves usual*ente #?aves se*#on&utoras a+en&o #o* 3ue apenas u*a &elas possa estar e#?a&a e* &eter*na&o nstante &e te*po% Este #r#uto ta*59* !era o pulso &e INICIO para o #onversor A/D% )* snal &e cloc1 #ontrola a ta2a na 3ual os snas anal"!#os s(o se3uen#al*ente #o*uta&os para a entra&a &o #onversor% A ta2a *,2*a 9 &eter*na&a pelo retar&o &e te*po ntro&u+&o pelas #?aves e pelo te*po &e #onvers(o &o #onversor A/D% A *aora &os #onversores A/D nte!ra&os , possu os #r#utos respons,ves pela *ultple2a'(o n#luí&os no pr"pro CI% O ADCC.6.6 por e2e*plo po&e *ultple2ar oto entra&as anal"!#as &erentes 3ue usa* u* n#o #onversor A/D% Este CI utl+a u* #"&!o 5n,ro &e trs 5ts para &eter*nar 3ual &as entra&as &eve ser #one#ta&a ao #onversor%

<7


@!ura $4- Convers(o &e trs snas anal"!#os por *ultple2a'(o atrav9s &e u* n#o #onversor% $7% Os#los#"po #o* e*"ra D!tal Este nstru*ento usa os &os tpos &e #onversor para &!tal+ar ar*a+enar e *ostrar or*as &e on&a anal"!#as% )* os#los#"po #o* *e*"ra &!tal te* *utas vanta!ens so5re o os#los#"po #onven#onal #o* *e*"ra 3ue ar*a+ena as *a!ens &as or*as &e on&a #o*o #ar!as el9tr#as e* u*a *atr+ &e tela stua&a entre o #an?(o &e el9trons &o tu5o &e raos #at"&#os e a tela revest&a &e "soro% A3u v(o al!u*as &estas vanta!ens:  O os#los#"po #o* *e*"ra &!tal po&e ar*a+enar or*as &e on&a por u* te*po n&en&o pos os valores &!tas #orrespon&entes Bs or*as &e on&a s(o ar*a+ena&os e* &spostvos &e *e*"ra &!tal #o*o os @@Zs% No os#los#"po #onven#onal #o* *e*"ra a *a!e* va apa!an&o pou#o a pou#o en3uanto as #ar!as &a *atr+ &e tela v(o sen&o neutral+a&as lenta*ente%  E* u* os#los#"po #o* *e*"ra &!tal a or*a &e on&a ar*a+ena&a po&e sorer al!u* tpo &e pro#essa*ento sen&o pos#ona&a e* 3ual3uer re!(o &a tela po&en&o ter seus valores &e es#ala vert#as e ?or+ontas altera&os para *el?orar as #on&'=es &e *e&&a% Estas #osas n(o s(o possíves e* u* os#los#"po #o*u* #o* *e*"ra% <<


E* u* os#los#"po #o* *e*"ra &!tal 9 possível ar*a+enar e *ostrar partes &a or*a &e on&a 3ue o#orrera* antes &o !atl?o o 3ue n(o 9 possível e* u* os#los#"po #o*u*% Lsta &e E2er#í#os 

$- >ueston,ro: a >ual 9 a e2press(o 3ue rela#ona a saí&a &e u* #onversor D/A #o* suas entra&asK 5 D!a o 3ue enten&e por ta*an?o &e &e!rau &e u* #onversor D/A% # Dena resolu'(o &e u* #onversor D/A% & D!a o 3ue enten&e por valor &e * &e es#ala% e Dena resolu'(o per#entual%  *erdadeiro ou &also; )* #onversor D/A &e $. 5ts te* u*a resolu'(o *enor &o 3ue a &e u* &e $7 5ts para a *es*a saí&a &e * &e es#ala% ! *erdadeiro ou &also; )* #onversor D/A &e $. 5ts #o* tens(o &e * &e es#ala !ual a $.V te* u*a resolu'(o per#entual *enor &o 3ue u* &e $. 5ts #o* sua tens(o &e * &e es#ala !ual a $7V% ? )* #onversor D/A &e oto 5ts te* u*a saí&a &e <J7 *A para u*a entra&a &e .$$...$.% &o #onversor e 3ual a sua tens(o &e * &e es#alaK 7- )* #onversor D/A &e oto 5ts pro&u+ u*a tens(o &e saí&a &e 7.V para u*a entra&a &e .$$..$..7% >ual ser, o valor &a saí&a * <=T para u*a entra&a &e $.$$..$$7K <- Deter*ne o peso &e #a&a 5t &a entra&a &o #onversor D/A &o ro5le*a 7% 4- >ual 9 a resolu'(o &o #onversor D/A &o ro5le*a 7K E2presse-a e* volts e e* per#enta!e*% 8- >ual a resolu'(o e* V &e u* #onversor D/A &e $. 5ts #ua saí&a &e * &e es#ala vale 8VK ;- >uantos 5ts s(o ne#ess,ros a u* #onversor D/A para 3ue sua saí&a &e * &e es#ala sea !ual a $.*A e sua resolu'(o sea !ual a 4.AK - >ual 9 a resolu'(o per#entual &o #onversor D/A &a !ura a5a2oK >ual o ta*an?o &e seus &e!raus sen&o 7V o valor &e topo &a ra*paK

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6- Deter*ne a tens(o &e saí&a &e u*a es#a&a 5n,ra &e ; 5ts #o* as entra&as a5a2o% Sa5e-se 3ue a tens(o &e saí&a e* es#ala #o*pleta 9 6 V% a $.$..$ 5 $$$.$$ # $$...$ J- ara o pro5le*a 7 3ual a vara'(o na tens(o &e saí&a &ev&o a *u&an'a no 5t *enos s!n#atvo% $.- )* &vsor resstvo &e $. 5ts 9 #onstruí&o &e or*a 3ue a #orrente pelo resstor &o 5t *enos s!n#atvo 9 &e $..  [ Deter*ne a #orrente *,2*a 3ue lur, pelo resstor &o 5t *as s!n#atvo% $$- >ual a vanta!e* &e u* #onversor D/A 3ue usa u*a re&e R-7R e* rela'(o a u* #onversor D/A s*ples% $7- >ual a tens(o &e saí&a e* es#ala #o*pleta &e u*a re&e R-7R &e ; 5ts se .H.V e $HM$.VK E &e u*a re&e &e 6 5tsK $<- >ual a &en'(o &e u* #onversor D/A &e $7 5ts 3ue usa u*a re&e R-7RK Se a saí&a e* es#ala #o*pleta 9 M$.V 3ual a &en'(o e* voltsK $4- >uantos 5ts s(o ne#ess,ros e* u*a re&e R-7R para o5ter u*a &en'(o &e $ *V se a es#ala #o*pleta 9 M8VK $8- Cons&ere a saí&a &e u*a re&e R-7R ter*na&a por u*a resstn#a &e #ar!a !ual a 7R% Deter*ne analt#a*ente a resstn#a vsta pelas ontes &!tas &e entra&a &e u* #onversor &e 4 5ts% Sa5en&o 3ue o valor &e R 9 $P  e a tens(o &e entra&a M$7 V &eter*ne a #orrente 3ue #a&a onte &e tens(o &!tal &e entra&a &eve ser #apa+ &e orne#er% $;- )* #onversor D/A &e 6 5ts te* u* erro &e un&o &e es#ala &e .7 @E% Se tal #onversor te* u*a saí&a &e nal &e es#ala !ual a $.*A 3ual ser, o *aor erro possível &e o#orrer para 3ual3uer <8


entra&a &!talK Se a saí&a *ar#ar 8.A para u*a entra&a &e .......$ ela estar, &entro &a a2a &e pre#s(o &o #onversorK $- Supon?a 3ue no &e#orrer &e u*a ver#a'(o &e *onoton#&a&e no #onversor &e 4 5ts o o5serva&a a or*a &e on&a a5a2o% >ual o prov,vel *au un#ona*ento no #onversorK Escada de tensão de saída correta

Tensão de saída existente

$6- Supon?a 3ue no &e#orrer &e u*a ver#a'(o &e *onoton#&a&e &e u* #onversor o o5serva&a a or*a &e on&a a5a2o% O snal &e #lo#P possu re3un#a &e $P+% >ual o prov,vel *au un#ona*ento no #onversorK

$J-)* #onversor A/D e* ra*pa &e 6 5ts #o* u*a resolu'(o &e 4.*V usa u* #lo#P &e re3un#a !ual a 78+ e u* #o*para&or #o* V T H $*V% Deter*ne os se!untes valores: a a saí&a &!tal para VA H ; V 5 a saí&a &!tal para VA H ;.<8 V # os te*pos &e #onvers(o *,2*o e *9&o para este #onversor 7.-Deter*ne o se!unte para u* #onversor A/D e* ra*pa &e $7 5ts 3ue usa u* rel"!o &e $+: <;


a te*po &e #onvers(o *,2*o 5 te*po *9&o &e #onvers(o # velo#&a&e *,2*a &e #onvers(o% 7$->ue re3un#a &e rel"!o &eve ser usa&a #o* u* #onversor A/D e* ra*pa &e $. 5ts se ele &eve ser #apa+ &e a+er pelo *enos %... #onvers=es por se!un&oK 77-Assu*a 3ue o snal anal"!#o a5a2o &eva ser &!tal+a&o atrav9s &a real+a'(o &e #onvers=es A/D #ontínuas usan&o u* #onversor A/D e* ra*pa &e 6 5ts #ua ra*pa #res#e a u*a ta2a &e $V a #a&a 78 s% Es5o#e a or*a &e on&a &o snal re#onsttuí&o usan&o os &a&os o5t&os &urante o pro#esso &e &!tal+a'(o% Co*pare esta or*a &e on&a #o* o snal or!nal e &s#uta o 3ue po&e ser eto para se o5ter u*a representa'(o *el?or para o snal re#onsttuí&o%

7<- Desen?e a or*a &e on&a para VA1 resultante &o pro#esso &e #onvers(o A/D por apro2*a'=es su#essvas real+a&o #onversor D/A &e 4 5ts #o* u* &e!rau &e $V para V AH;V% 74- >uantos #o*para&ores s(o ne#ess,ros para #onstrur u* #onversor A/D nstantXneo &e 8 5tsK 78-Desen?e o #r#uto para u* #onversor A/D nstantXneo &e 4 5ts #o* saí&a e* #"&!o 0CD e u*a resolu'(o &e .$V% Assu*a 3ue est, &sponível u*a onte &e tens(o &e pre#s(o para orne#er M8V ao #r#uto% 7;>ual a pre#s(o total &e u* #onversor A/D &e $7 5tsK 7- Ds#uta #o*o u* #onversor A/D nstantXneo #o* te*po &e #onvers(o &e $s po&era tra5al?ar na stua'(o &es#rta no e2er#í#o <

Dig2Cap4-Conversor DA e AD.doc

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