Test de repaso 1 b)
Unidad 15. Conversión analógica-digital
Actividades
1. Indica la frecuencia a la que hay que muestrear una señal cuya frecuencia máxima es de 30 kHz.
Según el teorema de Nyquist será el doble de esta frecuencia máxima - 60 kHz.
2. ¿Cuántos escalones tendrá un cuantificador que codifica sus señales de salida con 5 bits?
El cuantificador tendrá 32 escalones: 25 =
32.
3. En el siguiente link puedes consultar la hoja de características
del conversor DAC0800:
http://www.datasheetcatalog.net/es /datasheets_pdf/D/A/C/0/DAC0800. shtml
a) Busca en ella los parámetros que hemos comentado en el apartado 2 de la unidad.
b) Busca en Internet alguna aplicación que utilice un conversor del modelo citado.
a) Los parámetros son:
b) Este integrado se utiliza mucho en sistemas de adquisición de datos. Un ejemplo se puede ver en el siguiente link: http://bioinfo.uib.es/~joemiro/aenui/procJe
nui/Jen2002/Cac171_176.pdf
4. En el siguiente enlace puedes obtener la hoja de características del ADC 0804 fabricado por la empresa Intersil:
http://www.datasheetcatalog.com/d atasheets_pdf/
A/D/C/0/ADC0804.shtml
Consulta los datos que nos proporciona el integrado y contesta a las siguientes preguntas:
a) ¿Con qué microprocesadores es compatible?
b) ¿Con qué familia lógica es compatible su salida digital?
c) Explica el tipo de reloj que utiliza el conversor.
d) ¿Cuál es el tiempo de conversión? e) ¿Cuánto vale el error de conversión?
f) ¿Qué tipo de encapsulado utiliza? g) ¿Cuál es la resolución del conversor?
a) Es compatible con los microprocesadores de 8 bit, derivados del microprocesador 8080.
b) Es compatible con CMOS y TTL.
c) El conversor lleva un generador de reloj interno en el chip.
d) El tiempo de conversión es de 100 µs.
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± 1/4 LSB, ± 1/2 LSB y ± 1 LSB.
f) El encapsulado que utiliza es:
g) La resolución del conversor es de 8 bit. 5. Consulta la hoja de características
del conversor DAC101C085 y realiza un resumen de sus principales características tales como:
a) Resolución del conversor.
b) Compatibilidad con las familias lógicas a la hora de utilizarlo.
c) Valores de la tensión de alimentación, etc.
a) La resolución del conversor es de 10 bits.
b) Es compatible con TTL y CMOS.
c) La tensión de alimentación es: de 2,7 a 5,5 V.
Test de repaso
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Digitalizar una señal analógica 1. En un sistema de telefonía móvil, se quiere convertir la señal analógica recibida, que llega con una frecuencia de 1 MHz, a una señal digital. Contesta a las siguientes preguntas:
a) ¿A qué valor de frecuencia, según el teorema de Nyquist, habría que muestrear la señal?
b) Si queremos dejar un margen de seguridad en el muestreo del 10%, ¿cuál sería el valor de la nueva frecuencia de muestreo?
c) ¿Cuál sería el periodo de muestreo del primer apartado?
a)Hay que muestrear la señal a 2 MHz.
b) El valor de la nueva frecuencia sería de 2,2 MHz.
c) El periodo de muestreo del primer apartado sería de 5 µs.
2. Realizando medidas sobre una señal analógica observamos que se
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han tomado 30 000 muestras en un intervalo de 10 minutos, ¿a qué frecuencia se ha muestreado esta señal? Si suponemos que la señal se ha muestreado a la frecuencia de Nyquist, ¿cuál es el valor de la máxima frecuencia que tiene dicha señal?
10 minutos equivalen a 600 segundos. Si se han tomado 30 000 muestras en el intervalo, el número de muestras por segundo será 30 000/600 = 50 muestras por segundo, y por tanto, la frecuencia será 50 Hz.
La frecuencia máxima de la dicha señal es de 25 Hz.
Reconocer los principales parámetros de la conversión analógica-digital
3. Explica a qué corresponde la siguiente gráfica:
Es la gráfica de un cuantificador. A cada rango de valores analógicos de la señal le asigna un código binario.
4. Explica a qué corresponde la siguiente gráfica:
Es la asignación de valores analógicos de señal ante una entrada digital. Representa la función de transferencia de un conversor
DAC.
5. Explica a qué corresponde el siguiente diagrama de bloques. Pon el nombre a cada uno de ellos y comenta brevemente para qué sirven.
El diagrama corresponde a la digitalización de una señal de sonido captada con un micrófono. El primer bloque es un preamplificador, el segundo bloque es un filtro y el último bloque es la etapa de conversión analógica-digital.
6. Realiza un diagrama de bloques correspondiente a un reproductor de CD de sonido. Para ello, ten en cuenta que la señal almacenada en el CD está en formato digital, y que debemos oír la música por los altavoces.
El diagrama de bloques de un reproductor de CD de sonido:
7. ¿Cuál es la resolución de un conversor si sabemos que el fondo
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de escala lo tiene fijado en 5 V y que la tensión que le corresponde al bit menos significativo es de 4,88 mV?
Aplicando la siguiente fórmula obtenemos el resultado: 5 1 10 1 0,488 FS FS LSB N bits N LSB = ⇒ = = =
8. ¿A qué tipo de circuito de los utilizados en el proceso de conversión analógica-digital corresponde la siguiente gráfica?
a) ¿Sabrías indicar qué
particularidad tiene este circuito con respecto al que hemos estudiado en la unidad?
b) ¿Para qué tipo de señales se usa? Investiga en Internet por qué se usan estos circuitos y cuándo es necesaria su utilización.
La gráfica corresponde a un cuantificador.
a) La particularidad de este circuito consiste en que no es uniforme; el tamaño de los escalones no es igual en todos ellos.
b) Normalmente, este tipo de cuantificación se usa con técnicas de compresión de señales (como puede ser el formato MP3, etc.).
Comprobar el funcionamiento de los circuitos de conversión
9. A continuación tienes un fragmento de la hoja de características del conversor ADC 0803.
Contesta las siguientes cuestiones: a) ¿Cuál es el error máximo que se comete si no se hace ningún ajuste? b) ¿Qué valor puede tener el voltaje de cualquier entrada para que el conversor funcione sin problemas? c) En un equipo de transmisión de radio que va a estar ubicado en lo alto de una montaña, cuya temperatura mínima en invierno es de -10 ºC hay que utilizar un ADC, ¿sería adecuado el del ejemplo? Justifica la respuesta.
d) ¿Cuál es el valor máximo de alimentación que puede tener el conversor? ¿Sería compatible con un circuito TTL en dicho caso? Justifica la respuesta.
a) El error máximo sería ± ½ LSB.
b) El valor del voltaje sería de entre -0,3 hasta 5,3 V.
c) No podría utilizarse el equipo del ejemplo, puesto que las temperaturas de funcionamiento recomendadas están entre 0 y 70 ºC.
d) El valor máximo de alimentación es de 6,5 V. Sí, sería compatible con un circuito TTL, ya que no es el valor típico con el que funciona el integrado (este es el valor de V+, que son 5 voltios).
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Montar o simular circuitos conversores
10. Monta en el simulador el siguiente circuito:
Conecta a la salida del conversor un voltímetro. Haz una tabla con los valores de tensión que se obtienen para todas las combinaciones binarias de la señal de entrada que sean múltiplos de 20. Empieza en el valor 0 y termina en el último valor de la tabla en el 256.
El circuito a montar es el siguiente:
A2 IDAC8 D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 Iout+ Iref+ Iref- Iout- V1 10 V R1 5kΩ R2 5kΩ R3 10kΩ R410kΩ XMM1 S1 VCC 5V VDD 10V
Es conveniente realizar el montaje físicamente sobre una placa BOARD, puesto que el simulador cuenta con un componente genérico y no con el integrado que queremos comprobar. Las entradas las simularemos con los interruptores del entrenador digital, y daremos valores a las combinaciones binarias, midiendo la salida con un polímetro, tal y como vemos en el esquema.
11. Realiza en el simulador de tu ordenador el siguiente montaje:
Los LED sirven para visualizar la combinación binaria que se obtiene a la salida del conversor.
Haz una tabla en la que se reflejen los valores digitales que vas obteniendo en los LED, cambiando el valor de la fuente de alimentación desde 0,25 V a 1,25 V, en intervalos de 20 mV.
Comenta brevemente los resultados obtenidos.
Es conveniente realizar el montaje físicamente sobre una placa BOARD, puesto que el simulador cuenta con un componente genérico y no con el integrado que queremos comprobar. Colocaremos una fuente de alimentación variable, y para los intervalos señalados anotaremos la combinación binaria que nos indican los LED del circuito.
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