Convertidores

CONVERTIDORES DIGITALES-ANALÓGICOS

Muchos voltajes y corrientes en electrónica varían continuamente sobre cierto rango de valores. En los circuitos digitales las señales se encuentran en uno de dos niveles, los cuales representan los valores binarios de 1 y cero. Un convertidor analógico-digital (ADC del inglés Analog-Digital Converter) obtiene un valor digital que representa un voltaje analógico de entrada, mientras que un convertidor digital-analógico (DAC) convierte un valor digital de nuevo a un voltaje analógico.

Conversión digital-analógica

CONVERSIÓN POR RED DE ESCALERA

La conversión digital a analógica puede lograrse mediante métodos diferentes. Un esquema popular emplea una red de resistores, denominada red de escalera. Una red de escalera acepta entradas de valores vinarios de, por lo general, 0V o Vref y proporciona un voltaje de salida proporcional al valor vinario de entrada. La figura 16.12a muestra una red de escalera con cuatro voltajes de entrada, que representan 4 bits de datos digitales y un voltaje de salida de dc. El voltaje de salida es proporcional al valor de la entrada digital, según lo define la siguiente relación

v=(D_0×2^0+D_1×2^1×D_2×2^2+D_3×2^3)/2^4 Vref

Figura 16.12 red de escalera de cuatro etapas empleada como un convertidor digital- analógico: (a) circuito básico; (b) circuito de ejemplo con una entrada de 0110.

En el ejemplo mostrado en la figura 12.12b, el voltaje de salida resultante deberá ser

V_0=(0×1+1×2+1×4+0×8)/16 (16V)=6V

Por tanto, 0110 digital, se convierte en 6V analógicos.

La función de la red de escalera es convertir los 16 posibles valores binarios de 0000 a 1111 en uno de los 16 niveles de voltaje en incrementos de Vref/16. A través del uso de más segmentos de escalera es posible tener más entradas binarias y una mejor cuantización para cada incremento. Más etapas de escalera brindan mayor resolución de voltaje. En general, la resolución de voltaje para n etapas de escalera es

V_ref/2^n

La figura siguiente muestra un diagrama de bloques de un DAC típico que utiliza una red de escalera. La red de escalera, referida en el diagrama como escalera R-2R, se localiza entre la fuente de corriente de referencia y los interruptores de corriente conectados a cada entrada binaria, donde la corriente resultante de salida es proporcional al valor vinario de entrada. La entrada binaria enciende terminales seleccionadas de la escalera, donde la corriente de salida es una suma ponderada de la corriente de referencia. Al conectar la corriente de salida a través de un resistor se genera un voltaje analógico, si así se desea.

Figura CI DAC que utiliza una red de escalera R-2R.

Conversión analógica-digital

CONVERSIÓN DE DOBLE PENDIENTE

Un método común para convertir un voltaje analógico en un valor digital es el método de doble pendiente. La figura 16.14a muestra un diagrama de bloques del convertidor básico de doble pendiente. El voltaje analógico que será convertido se aplica a través de un interruptor electrónico a un integrador o circuito generador de rampa (que básicamente se trata de una corriente constante que carga a un capacitor para producir una rampa de voltaje lineal). La salida digital se obtiene de un contador que opera durante los dos intervalos de pendiente positiva y negativa del integrador.

El método de conversión procede de la siguiente forma: durante un intervalo fijo de tiempo (por lo común el rango completo del contador), el voltaje analógico conectado con el integrador incrementa el voltaje en la entrada del comparador hasta cierto valor positivo. La figura 16.14b muestra que al término del intervalo de tiempo fijo el voltaje del integrador es mayor para el voltaje

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