Instituto tecnológico de Celaya Ingeniería en sistemas computacionales Interfaces Guía parcial 1
Responde correctamente las siguientes preguntas. 1. Dibuje el diagrama de un sistema de control digital. SENSOR
CAD
Componente
CDA
ACTUADOR
2. Un CDA de ocho bits tiene una salida de 3.92 mA para una entrada de 01100010 ¿Cuál es la resolución y la salida a escala completa del CDA? 01100010=98 = 3.92mA Resolución= I/ED 3.92/98= 0.04 mA Salida a escala completa= 255*3.92/98 = 10.2 mA 0.04*255=10.2 mA 3. ¿Cuántos voltajes distintos puede producir un CDA de 12 bits? 2^12 = 4096 4. ¿Cuál es la ventaja en un CDA que tiene una resolución más pequeña? Permite producir una salida más similar a la cantidad analógica. La variación en la salida analógica será menor por cada cambio en la entrega digital 5. ¿Para qué se utilizan los actuadores? Es cualquier mecanismo que permita al efector ejecutar una acción 6. ¿Cuál es la función de los sensores? Determinar una acción externa (temperatura, presión) y transmitirla adecuadamente para que puedan ser analizadas y procesadas. 7. Un CDA de 8 bits produce un valor de 2.5 volts para una entrada 10010011 y para 11100001 da una salida de 2.3 volts, ¿Con cuál especificación no cumple? NO CUMPLE CON LA FORMA DE ONDA EN ESCALERA,POR: R= V/ED= 2.5/147= 0.17 v Por tanto el voltaje para 255 (1111 1111) debería ser: V=R*ED= 0.17*255= 3.825 v 8. ¿Cuáles son los pasos que hay en un proceso de digitalización de una señal? Muestreo, cuantificación y codificación 9. Describa error de desplazamiento y su efecto sobre la salida de un CDA. En un caso ideal, la salida de un DAC es de 0 Volts cuando la entrada binaria es toda a ceros, pero debido al error de desplazamiento había un voltaje de salida muy pequeño para esta situación. 10. Cuando se utiliza un CAD ¿En qué parte del circuito está el equivalente digital aproximado de VA cuando se completa la conversión? En el contador
11. De los CAD vistos en clase ¿Cuál es el más sencillo? CAD de rampa digital 12. De los CAD vistos en clase ¿Cuál no utiliza un CDA? CAD Flash 13. Un CDA de 12 bits produce un voltaje de salida de 2.4 volts para un código de entrada de 011101100011 ¿Cuál será su salida máxima? ¿Cuál es su tamaño de escalón? ¿Cuál es su resolución? *Tamaño de escalón TE= V/ED = 2.4/1821= 0.00126 V *Salida máxima NP=2^12-1 = 4095 SM=TE*NP = 0.00126*4095= 5.159 V *Resolución porcentual RP= TE/(TM*100)= 0.00126/(5.159*100)= 0.0244% 14. Si se requiere usar un CDA que pueda abarcar 12 volts con una resolución de 20 mV o menor ¿Cuántos bits se requieren? *Número de bits ED=V/R= 12/0.02= 600 PARA FORMAR EL 600 EN BINARIO SE OCUPAN 10 BITS 2^10 = 1024 15. De los CAD vistos en clase ¿Cuál tiene un tiempo de conversión más corto? Flash 16. De los CAD vistos en clase ¿Cuál tiene una lógica de control más compleja? Aproximaciones Sucesivas 17. ¿Qué expresión relaciona la salida y la entrada de un CDA? Resolución 18. Defina tamaño de escalón de un DAC. Variación que ocurre en la salida analógica como resultado de un cambio en la entrada digital 19. Defina escala completa. Es la salida máxima de voltaje o corriente que un CDA puede proporcionar cuando el estado de su contador alcanza su valor máximo, es decir, todos sus bits se encuentran en 1 20. (Cierto o falso) Un CDA de 10 bits tendrá una resolución más pequeña que un CDA de 12 bits para la misma salida a escala completa. FALSO EL CDA de 12 bits tiene mayor número de estados, por ello la resolución es más pequeña respecto al de 10 21. (Cierto o falso) Un CDA de 10 bits con salida a escala completa de 10 V tiene una resolución porcentual más pequeña que un CDA. FALSO Un CDA de 10 bits tiene un tamaño de escalón mayor al de 12, por tanto su resolución porcentual es mayor. 22. Un CDA de ocho bits produce un voltaje de salida de 2.0 V para un código de entrada de 01100100 ¿Cuál será el valor de VSAL para un código de entrada de 10110011? K= V/ED =2/100= 0.02 V 10110011=100 Voltaje de salida= 179 10110011 V=k*ED = 0.02*179= 3.58 V
23. Determine el peso de cada bit de entrada para el CDA del problema 22. P=k=0.02 V 2bits=0.04 V 3 bits=0.08 V 4 bits=0.16 V 24. ¿Cuál es la resolución del CDA del problema 22? *Resolución R= tamaño escalón= K = 0.02 V *Escala completa NP=2^8-1= 255 EC=TE*NP= 0.02*255= 5.1 V *Resolución Porcentual= RP=TE/ (EC*100)= 0.02/ (5.1*100)= 0.392% 25. ¿Cuál es la resolución de un CDA de 10 bits, cuya salida F.S. es de 5 volts? *Resolución= R=V/ED= 5/2^10 =5/1024= 0.00488 V =4.88 mV *Resolución porcentual= RP= R/ (FS*100)= 0.00488/(5*100)= 0.0976% 26. Un ADC de rampa digital de ocho bits con una resolución de 40 mV utiliza una frecuencia de reloj de 2.5 MHz y un comparador con VT = 1 mV. Determine: a) La salida digital cuando VA = 6.00 V VAX= VA+VT= 6.001 V SD= VAX/R=6.001/0.04= 150.025V=150 (1001 0110) *Tiempo T=1/F= ½.5 mHz= 0.4 tarda en recorrer un escalón b) La salida digital para 6.035 VAX=VA+VT= 6.036v
27. Indique en dónde hace referencia cada una de las siguientes declaraciones al CAD de rampa digital, al CAD de aproximaciones sucesivas, o ambos. a) Produce una señal de escalera en la salida de su CDA. b) Tiene un tiempo de conversión constante, independiente de VA. c) Tiene un tiempo de conversión promedio más corto. d) Utiliza un comparador analógico. e) Utiliza un CDA. f) Utiliza un contador. g) Tiene una lógica de control compleja. h) Tiene una salida EOC.
RAMPA DIGITAL AMBOS AMBOS RAMPA DIGITAL APROX SUCESIVAS
28. Para cada una de las siguientes declaraciones, indique qué tipo de CAD (rampa digital, SAC o flash) se describe. a) Método más rápido de conversión. FLASH b) Necesita un pulso de inicio. RAMPA DIGITAL c) Requiere la mayor cantidad de circuitos. FLASH d) No utiliza un CDA. FLASH e) Genera una señal de escalera. RAMPADIGITAL f) Utiliza un comparador analógico. TODOS g) Tiene un tiempo de conversión relativamente fijo, independiente de VA.
29. ¿Cuántos comparadores requiere un convertidor Flash de 12 bits? ¿Cuántas resistencias? Comparadores 2^12-1 =4095 Resistencias 2^12=4096 30. Menciona la principal ventaja y desventaja de un convertidor Flash. Ventaja es muy rápido Desventaja Costo elevado
Relaciona correctamente las palabras de la izquierda con los conceptos a la derecha. 1. CAD 2. CDA 3. Resolución 4. Digitalización 5. Monotonicidad 6. Transductor 7. Actuador 17. Señal discreta 8. Muestreo 9. Discretización 10. Codificación 11. Computadora 12. Pesos de entrada 13. Error de desplazamiento 14. Señal analógica 15. Tiempo de estabilización 16. Señal continua
(16) Señal que para alcanzar un valor partiendo de otro, recorre todos los valores intermedios entre ellos. (6) Dispositivo que convierte una señal eléctrica en otro tipo de energía. (17) Señal que para alcanzar un punto sólo puede tomar valores específicos, sin recorrer toda la gama de valores intermedios. (7) Dispositivo que convierte una variable física en eléctrica. (2) Dispositivo que convierte una señal eléctrica digital en una señal eléctrica continua. (14) Señal eléctrica que representa fielmente un fenómeno físico. (11) Dispositivo que recibe datos digitales, los procesa y entrega un resultado. (10) Proceso que consiste en asignar valores binarios a las muestras tomadas de una señal continua. (12) Se refiere a la presencia de una señal de salida en un CDA cuando su entrada es cero. (8) Proceso por el cual se toman sólo ciertos valores de una señal continua. (4)Proceso por el cual una señal eléctrica continua se convierte en una señal eléctrica digital. (15) Tiempo requerido para que la salida de un CDA cambie de cero a escala completa. (9) Proceso en el que a una señal eléctrica continua se le asignan sólo valores enteros, eliminándose los valores intermedios. (3) El cambio más pequeño que puede ocurrir en la salida analógica de un CDA como resultado de un cambio en la entrada digital. (5) Característica que tienen los CDA de incrementar su salida a medida que se incrementa la entrada binaria de un valor al siguiente. (13) Contribuciones que en un CDA hace cada entrada digital de acuerdo a su posición en el número binario. (1) Dispositivo que convierte una señal eléctrica continua en una señal eléctrica digital
