Convertidores

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Conversores Análogo-Digital y Digital-Análogo:

Conceptos Básicos

Huircán, Juan Ignacio

Abstract–El siguiente trabajo revisa las técnicas y conceptos

básicos de la conversión análogo-digital y digitalanálogo,

para ello se describen los dispositivos clásicos junto

con sus respectivas estructuras internas. La función básica

de los conversores es transformar una señal analógica en

su equivalente digital y vice-versa. Las distintas técnicas

descritas muestran las ventajas e inconvenientes del componente,

lo cual permite la selección dependiendo de la utilización

y el modo de trabajo. Los parámetros que más

influyen sobre la prestación de los dispositivos son la resolución

y la velocidad. La evolución de estos componentes

permite contar hoy con sistemas versátiles tanto con salidas

paralelas como seriales.

Index Terms–ADC, DAC System

I. Introduction

El desarrollo de los microprocesadores y procesadores digitales

de señal (DSP), ha permitido realizar tareas que durante

años fueron hechas por sistemas electrónicos analógicos.

Por otro lado, como que el mundo real es análogo, una

forma de enlazar las variables analógicas con los procesos

digitales es a través de los sistemas llamados conversores de

analógico - digital (ADC- Analogue to Digital Converter) y

conversores digital - analógico (DAC- Digital to Analogue

Converter).

El objetivo básico de un ADC es transformar una señal

eléctrica análoga en un número digital equivalente. De la

misma forma, un DAC transforma un número digital en

una señal eléctrica análoga.

Esta función exige que los pasos intermedios se realicen

de forma optima para no perder información. Según el tipo

de componente y su aplicación existen distintos parámetros

que lo caracterizan, éstos pueden ser: la velocidad de

conversión, la resolución, los rangos de entrada, etc.. Por

ejemplo, una mayor cantidad de bit, implica mayor precisión,

pero también mayor complejidad. Un incremento en

un solo bit permite disponer del doble de precisión (mayor

resolución), pero hace más difícil el diseño del circuito,

además, la conversión podría volverse más lenta. Dentro

de las de aplicaciones de estos sistemas está el manejo

de señales de vídeo, audio, los discos compactos, instrumentación

y control industrial. En los siguientes apartados

se describen los conceptos básicos de conversión de

señal, técnicas de implementación para los ADC o DAC,

características y parámetros que los definen. Se revisarán

las configuraciones más clásicas, atendiendo a criterios de

velocidad y manejo de datos, como también los nuevos productos

disponibles en el mercado.

Versión 1.0. Die- Ufro

II. CONVERSIÓN BÁSICA DE SEÑALES

Un transductor permite relacionar las señales del mundo

real y sus análogas eléctricas. Para compatibilizar la información

con un sistemas digital, se requiere de convertidores

de datos del tipo ADC o DAC, segun corresponda.

El diagrama de bloques de la Fig.1 muestra la secuencia

desde que la variable física entra al sistema hasta que es

transformada a señal digital (código binario). Para dicha

señal ingrese al convertidor análogo - digital, ésta debe

ser muestreada, es decir, se toman valores discretos en instantes

de tiempo de la señal análoga, lo que recibe el nombre

de sampling. Matemáticamente es el equivalente a

multiplicar la señal análoga por una secuencia de impulsos

de periodo constante. Como resultado se obtiene un tren

de impulsos con amplitudes limitadas por la envolvente de

la señal analógica.

Conversor

Sensor Análogo - Digital Computador

Señal Fisica

Temperatura

Presión

Desplazamiento

Velocidad

Señal Eléctrica

Voltaje

Señal Eléctrica

Sampling

Digitalización

(análoga)

Señal Eléctrica

(digital)

Código Binario

0101101

Sistema

...