Aula.Instrumentação.Aula_23_20171

Instrumentação Eletrônica Aula #23Coversão Digital-Analógico e Analógico-DigitalProf. José Américo MouraJuazeiro out 02,2017 1 Prof. José Américo Moura – Eng. Elétrica

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  ANALÓGICO vs DIGITAL  Os processos diários que interagimos nos proporcionam grandezas físicas que em sua maioria variam continuamente : temperatura, pressão, umidade, e.tc

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  ANALÓGICO vs DIGITAL  Com o aumento da capacidade de processamento das CPUs, estas passaram a integrar os instrumentos, expandindo assim as capacidades de : tratamento dos sinais, armazenamento….ANALÓGICO DIGITAL

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSOR ANALÓGICO / DIGITAL  Um conversor ANALÓGICO PARA DIGITAL é um circuito que converte um tensão/corrente analógica em número binário de n-bits. Sensor ADCanalógicoANALÓGICO CONVERSOR DIGITAL

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONTROLE DIGITAL  Em conjunto eles formam um sistema completo de controle digital com interfaces para sensores/atuadores analógicos .  É muito mais fácil converter um sinal DIGITAL em ANALÓGICO do que o contrário.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  O processo de conversão analógico/digital ocorre em duas etapas bem características Amostragem (sampling) Quantização (discretização) & Codificação.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING  Este processo assegura uma melhor precisão para a conversão. A freqüência ou taxa de amostragem deve ser no mínimo odobro da maior freqüência do sinal que se deseja digitalizar.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING A freqüência ou taxa de amostragem deve ser no mínimo odobro da maior freqüência do sinal que se deseja digitalizar.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING : ADC oversampling

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  SAMPLING / HOLDING : ADC undersampling A freqüência ou taxa de amostragem menor do que afrequência de Nyquist – aliasing.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL : características  Existem várias métricas para caracteriza os ADCs : velocidade, resolução, erros, etc  O ADC converte um sinal contínuo em uma representação discreta  O menor valor de tensão analógica que o ADC pode distiguir (1 LSB) é a sua resolução Q.  Mesmo no caso ideal temos um erro na conversão de ±1/2LSB - ERRO DE QUANTIZAÇÃO.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL : características  Existem basicamente dois modos de melhorar o desempenho dos ADCs :  Aumentando a resolução aumentamos a exatidão da conversão.  Aumentando a taxa de amostragem aumentamos a a banda, i.e, a máxima frequência do sinal que podemos converter.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO A/D: quantização e codificação  Existem várias métricas para caracteriza os ADCs : velocidade, resolução, erros, etc

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Existem várias técnica para a conversão analógico/digital. COMPARADOR PARALELO (FLASH ADC) RAMPA SIMPLES (ESCADA ou CONTADOR) APROXIMAÇÃO SUCESSIVA DUPLA INCLINAÇÃO

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO ANALÓGICO/DIGITAL  COMPARADOR PARALELO OU FLASH  Temos um cadeia resistiva que divide a tensão de referência em 2N-1 partes iguais permitindo assim 2N níveis de tensão distintos.  Esses 2N níveis de tensão distintos são aplicados a comparadores† rápidos para efetuarem a operação com o sinal de entrada (sinal a ser convertido).  As saídas dos comparadores são aplicada a um codificador de prioridade (prioriry encoder) que converterá para um número binário que indicará qual o maior nível da tensão de referência correspondente ao sinal de entrada.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO ANALÓGICO/DIGITAL  COMPARADOR PARALELO OU FLASH  Cadeia resistiva que divide a tensão de referência em 2N-1 partes iguais permitindo assim 2N níveis de tensão distintos.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO ANALÓGICO/DIGITAL  COMPARADOR PARALELO OU FLASH  Caracteríticas :  Converte muito rápido  Dobra de tamanho para cada bit acrescentado.  Consome mais potência  Resolução : N bits  Resolução (V) =Vref /(2N )  Vref = 2,5 V ; N= 12 bits

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor RAMPA SIMPLES

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor RAMPA SIMPLES

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor CONTADOR (variação)

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor APROXIMAÇÃO SUCESSIVA

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor APROXIMAÇÃO SUCESSIVA

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor APROXIMAÇÃO SUCESSIVA • Converte muito rápido • Acurácia média • Boa relação custo benefício • Perde em velocidade com aumento da resolução.

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor RAMPA (INTEGRADOR)

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor RAMPA (INTEGRADOR)

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Conversor RAMPA (INTEGRADOR)

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL : monolítico  Conversor RAMPA SIMPLES

Instrumentação Eletrônica CONVERSÃO DA & AD  CONVERSÃO ANALÓGICO / DIGITAL  Comparando os conversores

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