SISTEMAS EMBARCADOS I UNIDADE 7 – CONVERSOR A/D TURMA: 7º Período DISCIPLINA: Sistemas Embarcados I PROFESSOR: Pedro Pacheco Bacheti Serra (ES), Novembro de 2014.

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ Um conversor analógico digital é um dispositivo que utiliza símbolos constituídos por um conjunto de dígitos binários(‘bits’) para representar valores contínuos de tensão. Em outras palavras um sinal analógico representado de forma digital. A conversão Analógico Digital pode ser divida em 2 etapas: -Amostragem: O sinal analógico é periodicamente amostrado sendo posteriormente convertido em um valor discreto (numérico) -Quantificação: Processo de conversão do sinal amostrado em um número digital. SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ Em geral os parâmetros utilizados para conversão analógico digital, independente da técnica utilizada, estão mostrados abaixo:  Tensão de referência  Resolução  Tempo de conversão SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ TENSÃO DE REFERÊNCIA A tensão de referência está relacionada com a tensão conhecida pelo conversor o qual o mesmo tomará como referência. Inclusive podendo ser até mesmo a tensão que o alimenta. RESOLUÇÃO A resolução está relacionada com a quantidade de bits que são utilizados para representar os valores analógicos. A quantidade de valores analógicos possíveis de serem representados por tais bits respeita a seguinte relação: SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ TEMPO DE CONVERSÃO O tempo de conversão está diretamente relacionado com o número de ciclos necessários para a conversão. Este parâmetro é definido de diferentes formas para cada técnica utilizada. Muitas vezes este parâmetro deve ser levado em conta, inclusive para determinar qual técnica será melhor para dada aplicação. SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

Conversor A/D 2,14V011 2 (0x03) FIGURA 1

INTRODUÇÃO ________________________________________________________________________________ EXERCÍCIO: Utilizando um módulo conversor A/D com 5V de tensão de referência e com 8 bits de resolução, mostrado na FIG.2, responda: a)Calcule a resolução deste conversor. b)Qual o valor digital referente a 5V? c)Qual o valor analógico referente a 0x1E? d)Qual o valor digital referente a 0,5V? SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D Conversor A/D 5V (b) FIGURA 2 (c) 0,5V (0x1E) (d)

CLASSIFICAÇÃO DE ADCs ________________________________________________________________________________  Integradores ou não integradores  Com ou sem utilização de conversores digital analógico (DACs) SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

CLASSIFICAÇÃO DE ADCs ________________________________________________________________________________ INTEGRADORESNÃO INTEGRADORES  Rampa Simples  Contador (Up, Up-Down)  Rampa Dupla  Flash (Paralelo)  Rampa Tripla  Aproximações Sucessivas  Sigma Delta * Boa imunidade ao ruído* Maior rapidez de conversão SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

CLASSIFICAÇÃO DE ADCs ________________________________________________________________________________ COM DACsSEM DACs  Contador (Up, Up-Down)  Rampa Simples  Aproximações Sucessivas  Rampa Dupla  Sigma-Delta  Rampa Tripla  Flash (Paralelo) SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS ________________________________________________________________________________ SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS ________________________________________________________________________________ Esta técnica de conversão consiste em uma comparação da tensão de entrada com uma tensão gerada pelo DAC resultante de um código binário do Registro de Aproximações Sucessivas (RAS) Quando se inicia uma conversão o MSB do RAS é colocado a 1 (1/2 do valor fim de escala do DAC) A tensão então gerada pelo DAC é comparada com a tensão de entrada. Se a entrada apresenta um valor superior então o MSB é mantido a 1 e é também colocado 1 ao bit seguinte (1/4 do valor fim de escala) sendo feito um novo teste com este bit. Se a entrada é inferior então o MSB é colocado a 0 e o bit seguinte é testado. SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS ___________________________________________________ SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D COMPARAR LSB Atingido ? LSB Atingido ? LIMPAR REGISTRO MSB = 1 RESETAR BIT CONCLUIR CONFIGURAR PRÓXIMO BIT = 1 SIM V e < V r V e > V r

APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS ________________________________________________________________________________ Principais Características: Este método é sensível ao ruído A precisão do conversor depende do DAC e do comparador São geralmente utilizados para interface de computadores Elevada resolução Alta velocidade SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D

APROXIMAÇÕES SUCESSIVAS ________________________________________________________________________________ EXERCÍCIO: Mostre e explique o processo de conversão A/D tipo SAR para um conversor com 5V de tensão de referência e 4 bits de resolução, quando a tensão de entrada analógica é de 3,25V. Conforme mostra FIG.3. SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D 3,25V ? FIGURA 3

REFERÊNCIAS ________________________________________________________________________________ -TOCCI, RONALD J.; WIDMER, NEAL S.; MOSS, GREGORY L. Sistemas Digitais Princípios e Aplicações, 10 ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, SISTEMAS EMBARCADOS I – CONVERSOR A/D