miércoles, 7 de octubre de 2015

CONVERTIDOR ANALÓGICO DIGITAL ADC

Los ADC (Analog to Digital Converter- Conversor Analógico Digital) son convertidores analógicos a digitales son un dispositivo intermedio que convierte    las señales de forma  analógica a digital. Estas señales al ser digitalizadas  se utilizan para el procesamiento de los procesadores digitales.


Figura 1 . Señal Analógica a muestrear


Para realizar la conversión el ADC  efectúa los siguientes procesos 


1.-Muestreo de la señal analógica

2.-Cuantización de la propia señal 
3.-Codificación del resultado de la cuantización, en el código binario 


MUESTREO



El primer paso consiste en realizar el muestreo (sampling) de dicha señal, es decir tomar muestras de amplitudes de voltajes en diferentes puntos de la señal (Valores Discretos) , La frecuencia a la que se realiza este proceso es denominada Frecuencia de Muestreo y se mide en Hertz (Hz)   esta frecuencia de muestreo   tiene que ser mayor al  doble de la frecuencia a muestrear , asi lo  indica el teorema de Nyquist.


“La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar el muestreo de una señal , debe ser igual al doble de la frecuencia de la señal muestreada ”.



Figura 2 . Señal Analógica a muestreada



Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión existente en los diferentes puntos de la señal , con la finalidad de realizar la cuantización.


CUANTIZACIÓN


El siguiente paso es la cuantización de la señal analógica , en esta parte los valores continuos se convierten a valores discretos correspondientes a las diferentes amplitudes que contiene la señal analógica muestreada.



Figura 3. Señal Cuantificada




CODIFICACIÓN


EL codificar la señal nos permite asignarle valores numéricos binarios a los valores discretos obtenidos anteriormente de la señal analógica original. En este paso se puede observar como se ha transformado la señal analógica a digital  y el código binario correspondiente a cada nivel de tensión.

Figura 4 . Señal Codificada



En la siguiente tabla se muestran los niveles y codificación finales de la señal convertida .

Tabla 1.- Codificación de la señal .


IMPLEMENTACIÓN DE UN ADC


Para implementar un ADC  es necesario seleccionar el circuito integrado  necesario para realizar dicha operacion en este caso utilizaremos el ADC0804




Caracteristicas del ADC0804


  • El ADC0804 es un convertidor  de señal analógica a digital de 8 bits. 
  • Este ADC0804 cuenta con un solo canal de entrada analógica  con una salida digital de ocho bits que puede mostra  256 valores de medidas diferentes. 
  • El tamaño de paso se ajusta mediante el establecimiento de la tensión de referencia en pin9 la entrada de referencia de voltaje puede ser ajustado para permitir que codificar cualquiera rango de tensión analógica más pequeña para la totalidad de 8 bits de resolución. 
  • Cuando en el adc0804 no se conecta el pin tensión de referencia, la tensión de referencia por defecto es la tensión de funcionamiento, es decir, Vcc. 
  • El tamaño del paso a 5V es 19.53mV (5V/255), es decir, por cada aumento de 19.53mV en la entrada analógica, la salida varía por 1 unidad. 
  • Para establecer un nivel de tensión determinado como valor de referencia, esta clavija está conectada a la mitad de la tensión. Por ejemplo, para establecer una referencia de 2V (Vref), pin9 está conectado a 1V (Vref / 2), reduciendo de este modo el tamaño del paso a 7.84mV (2V/255).


ADC0804 también necesita un reloj para operar. El tiempo de conversión del valor analógico a un  valor digital depende de la fuente de reloj. Podemos conectar un reloj externo en el pin 4 o podemos hacer uso de su reloj incorporado, colocando  de un circuito RC.

Figura 5.- ADC0804






  • Pin1 Activa ADC; activo bajo
  • Pin2 Pin de entrada; De mayor a menor pulso trae los datos de los registros internos de los pines de salida después de la conversión
  • Pin3 Pin de entrada; menor a mayor impulso se dio para iniciar la conversión
  • Pin4 Pin de entrada del reloj, para darle reloj externo
  • Pin5 Pin de salida, pasa a nivel bajo cuando la conversión se ha completado
  • Pin6 Entrada no inversora analógica Vin (+)
  • Pin7 Entrada de inversión analógica, normalmente tierra Vin (-)
  • Pin8 Tierra (0 V)
  • Pin9 Pin de entrada, define la tensión de referencia para la entrada analógica Vref / 2
  • Pin10 Tierra (0 V)
  • Pin11 bit salida digital D7
  • Pin12 bit salida digital D6
  • Pin13 bit salida digital D5
  • Pin14 bit salida digital D4
  • Pin15 bit salida digital D3
  • Pin16  bit salida digital D2
  • Pin17 bit salida digital D1
  • Pin18 bit salida digital D0
  • Pin19 Utilizado con el reloj en pin cuando se utiliza fuente de reloj interno
  • Pin20 Tensión de alimentación (5V)

  • Mostramos la simulación del circuito ADC 



    Figura 6.- Simulación ADC 

    En el siguiente link podrás descargar la simulación en Proteus 8 Profesional 





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