Ingeniería Mecatrónica Práctica No. 4 EALIMENTACIÓN CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL CON R EALIMENTACIÓN
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Nombre de la Asignatura :
”
CONTROL DIGITAL
Profesor :
Dr. Alberto Canizo Cabrera
Alumno:
Jorge Tenorio Tapia Veronica Daniela Ozuna Rivera Juan José Dimas García José Samuel Corona Arenas
Fecha:
18 de Octubre de 2018
Observaciones : _______________________________________________________________ _________________________________________________ ___________________________ _________________________________________________ ___________________________
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INDICE OBJETIVOS: ................................................................................................................................................................
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INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................
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JUSTIFICACIÓN .........................................................................................................................................................
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MARCO TEORICO .....................................................................................................................................................
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INVESTIGACIÓN PRELIMINAR .............................................................................................................................. 4 MATERIAL ................. ................. .................. ................. .................. ................. .................. ................. .................. .... 4 EQUIPO ................. .................. .................. ................. ................. ................. .................. ................. .................. .......... 4 DESARROLLO EXPERIMENTAL ............................................................................................................................
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RESULTADOS Y DISCUSIONES .............................................................................................................................
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CUESTIONARIO .........................................................................................................................................................
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CONCLUSIONES ........................................................................................................................................................
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BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................................................................
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OBJETIVOS: El alumno construirá un convertidor analógico digital (ADC) realimentado, empleando un convertidor digital analógico (DAC). El alumno comprenderá el funcionamiento de las etapas que componen al ADC realimentado.
INTRODUCCIÓN Como su nombre lo dice, debe de introducir al tema que trata la práctica, así como de especificar la conformación y desarrollo de la práctica. Finalizando con el propósito general de la misma “Generalmente se realiza al final”.
JUSTIFICACIÓN Con la realización de esta práctica se pretende aprender el funcionamiento del convertidor analógico-digital con realimentación. Mediante la teoría se hará la conexión del circuito utilizando el diagrama que se presenta en este reporte. Con las simulaciones previamente realizadas, servirán como guía para poder llegar a la señal esperada en el osciloscopio.
MARCO TEORICO 1. Sistema de Control de lazo cerrado o realimentado
2. Método de rampa digital De entre los métodos empleados para realizar la conversión A/D, uno de los más comunes es el método de rampa digital, el cual emplea un convertidor D/A que transforma el código binario de salida de un contador en una rampa discreta que es realimentada hacia la entrada del circuito y comparada contra el voltaje analógico de entrada que se desea convertir.
3. Explicación de la Fig. 4.1
Figura 4.1
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El circuito consta de un contador binario ascendente que genera una cuenta binaria con 2n combinaciones para “n” bits de conversión, en la realim entación se cuenta con un convertidor D/A que convierte la cuenta binaria en una rampa discreta, la cual será invertida y amplificada para acondicionarla al nivel adecuado y de acuerdo al rango máximo del voltaje de entrada que se va a convertir. A través de un comparador se determina el instante en que la rampa discreta alcanza al nivel de voltaje de entrada analógico y produce un pulso bajo en su salida que inhibe a la compuerta lógica NAND evitando que la señal de reloj llegue al circuito de conteo y por lo tanto, el contador digital se detiene. El número digital presente en los leds de salida, representa el número de pulsos necesarios para que la rampa digital alcance el voltaje analógico de entrada y por lo tanto la conversión digital de dicho voltaje. Es importante hacer notar que una vez que se detiene el contador por la inhibición del reloj, el contador deberá inicializarse para poder realizar otra conversión puesto que la rampa deberá comenzar nuevamente desde cero.
INVESTIGACIÓN PRELIMINAR 1. El alumno deberá realizar la lectura de la práctica. 2. Realice la simulación del circuito de la figura 4.2 de acuerdo con el procedimiento experimental y entregue los resultados a su profesor. 3. Para realizar la simulación debe omitirse la resistencia R4 de la barra de leds.
MATERIAL 1 C.I. LM339 Comparador de Voltaje. 1 C.I. MC1408 Convertidor Digital Analógico. 1 C.I. 74LS393 Contador Binario. 1 C.I. LM741 Amplificador Operacional. 1 C.I. 74LS00 Compuerta NAND. 1 Resistencia de 0.47 kΩ a ½ W.
3 Resistencias de 1 kΩ a ½ W. 1 Resistencia de 4.7 kΩ a ½ W.
2 Potenciómetros de 50 kΩ. 1 Capacitor de 1 nF. 1 Push Botton normalmente abierto. 1 Barra de 8 0 10 leds
EQUIPO 1 Fuente de voltaje bipolar. 1 Generador de funciones. 1 Multímetro. 1 Osciloscopio.
DESARROLLO EXPERIMENTAL 1. Implemente el circuito de la figura 4.2.
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Figura 4.2
2. Pruebe el funcionamiento del circuito por partes comenzando a partir de la compuerta NAND. 3. Para realizar estas pruebas elimine la conexión entre el comparador y la terminal 2 de la NAND, conecte la terminal 2 de la NAND a 5 V, y posteriormente compruebe: La operación de la NAND como inversor. o La operación correcta del contador en forma ascendente. o La generación de la señal rampa discreta en la salida del LM741, ajustando el potenciómetro P2 o hasta obtener una señal rampa sin deformaciones con una amplitud de 10 V. La operación del comparador para diferentes niveles de entrada en Ve (potenciómetro P1), o considerando un rango de 0 a 10 V. o Finalmente reconecte la terminal 2 de la NAND a la salida del comparador. 4. Pruebe el funcionamiento total del circuito.
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5. Genere la tabla y la curva de cuantización indicando el valor del voltaje de entrada analógico (Ve), el código binario generado por el circuito y el código teórico. Obtenga 16 mediciones distribuidas en todo el rango de voltaje de entrada. 6. Después de tomar cada lectura borre la información de salida presionando el botón. 7. Comente acerca de los errores que presenta el circuito en cuanto a linealidad, exactitud y errores del proceso de conversión.
RESULTADOS Y DISCUSIONES Aquí debes de poner los resultados de las mediciones y el error obtenido, así como comentarios o discusiones relacionados a estos resultados.
CUESTIONARIO 1. ¿Cuál es el rango de cuantización y el error máximo que puede presentarse en este circuito? 2. Explique de qué depende el tiempo que le toma al circuito realizar la conversión. 3. Calcule el tiempo mínimo y el tiempo máximo que emplearía el sistema de la figura 4.2 para realizar la conversión. 4. Indique 2 formas con las cuales se puede reducir el tiempo promedio de conversión del circuito. 5. ¿Qué sucedería si el voltaje de entrada fuera mayor que el voltaje máximo alcanzado por la rampa discreta?
CONCLUSIONES Aquí debes de poner si se cumplió o no, los objetivos, así como comentarios finales acerca de todo lo presentado en la práctica: teoría, resultados y discusiones.
BIBLIOGRAFÍA Ernesto López. (2016). Conversión A/D y Ruido de Cuantización. 27 de septiembre del 2018, de Centro Universitario Regional Este Sede Rocha Sitio web: file:///C:/Users/Samuel%20Corona/Downloads/mps_08_conversion_ad.pdf Enrique Bueno Gimeneo. (2010). Diseño de un Convertidor Analógico-Digital de Aproximaciones Sucesivas de bajo consumo y área reducida. 27 de septiembre del 2018, de Universidad Politécnica de Valencia Sitio web: https://riunet.upv.es/bitstream/handle/10251/19255/EnriqueBuenoGimeno.pdf Nelson, V., Nagle, H., Carrol, B. & Irwin, J. (1996). Análisis y diseño de circuitos lógicos digitales. EUA: Pretince Hall. Dr. Alberto Canizo Cabrera
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Padilla, G. (1996). Electrónica digital. México: McGraw Hill. González, R. (1994). Lógica Programable. México: McGraw Hill.
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