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UNIVERSIDADE FEDERAL DE

SO JOO

DEL

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REI

ELETRNICA II

CONVERSOR A/D E D/A

Professor: Eduardo Moreira Vicente

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1. Sinais Digitais e Analgicos

2. Parmetros de conversores A/D e D/A

3. Conversores D/A4. Conversores A/D

5. Exemplo

6. Avisos

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Sumrio

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Introduo

Os sinais contm informaes sobre uma variedade de itens eatividades em nosso mundo fsico. Podemos citar vrios exemplos:informaes sobre o tempo esto contidas em sinais que representam atemperatura do ar, presso, velocidade do vento, etc.

Para extrair as informaes necessrias de um conjunto de sinais, oobservador (seja humano ou mquina) necessita invariavelmente processaresses sinais de uma maneira pr-determinada. Esse processamento de sinais normalmente executado por sistemas eletrnicos. Para isso ser possvel,contudo,o sinal deve primeiro ser convertido em um sinal eltrico, isto ,

em um sinal de tenso ou corrente. Esse processo realizado por dispositivosconhecidos como transdutores e os sinais representados por fontes detenso ou corrente.

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Sinais Digitais e Analgicos

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IntroduoO sinal uma grandeza varivel no tempo, pode ser representada

por um grfico, como mostrado na Fig. 1.

O contedo da informao representado pelas variaes naamplitude com o passar do tempo, isto , a informao est contida nasondulaesda forma de onda do sinal. Geralmente formas de onda como aapresentada acima, sodifceis de serem caracterizadas matematicamente.

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Sinais Digitais e Analgicos

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Introduo

A Fig. 2 mostra um sinal de tenso senoidal va

(t).

=

So informaes importantes desse sinal:a frequncia, o perodo ea amplitude.

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Sinais Digitais e Analgicos

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Introduo

O sinal de tenso representado na Fig. 2 chamado de sinalanalgico. O nome deriva do fato de tal sinal seranlogo ao sinal fsico querepresenta.A amplitudede um sinal analgicopode ter qualquer valor, isto, a amplitude de um sinal analgico exibe uma variao contnua sobre suafaixa de atuao.

Uma forma alternativa de representao de sinais por meio deuma sequncia de nmeros discretizados, cada nmero representando umvalor de sinal em cada instante do tempo. O sinal resultante chamado de

sinal digital.

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Sinais Digitais e Analgicos

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IntroduoPara ver como um sinal pode ser representado nessa forma, isto ,

como os sinais podem ser convertidos da forma analgica para a forma

digital, observe a Fig. 3.

Contudo, visto que a amplitude de cada amostra pode ser tomadacomo valores em uma faixa contnua, o sinal da Fig. 3b ainda um sinalanalgico.

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Sinais Digitais e Analgicos

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Introduo

Agora,se representarmos a amplitudede cada amostra do sinal naFig. 3bpor um nmero com dgitos finitos, ento a amplitude do sinal noser mais contnua, ao contrrio, ela ser considerada quantizada,discretizadaou digitalizada. Ento o sinal digital resultante ser simplesmenteuma sequncia de nmeros que representa as amplitudes das sucessivas

amostras do sinal.

A escolha do sistema numrico que representa as amostras dossinais afeta o tipo de sinal digital produzido e tem um impacto significativo na

complexidade dos circuitos digitais necessrios ao processamento de taissinais.

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Sinais Digitais e Analgicos

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Introduo Monotonicidade

A sada deve ser regular e continuamente crescente para uma entradaregular e continuamente crescente. Isto implica que em um "degrau" correspondentea um nvel de entrada mais elevado no pode estar abaixo de outro correspondente aum nvel de entrada menor.

Tempo de estabilizao

A velocidade de operao de um D/A expressa por seu tempo de

estabilizao, ou seja, o tempo gasto pela sada do conversor para ir de zero ao seuvalor final de escala, enquanto todos os valores de entrada mudam de 0 para 1.

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Parmetros de conversores A/D e D/A

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Introduo Tenso de compensao

Na teoria, se todos os bits de entrada de um conversor D/A forem iguais a 0,tem-se tenso de sada em 0V. Na prtica, mesmo com 0 para os bits de entrada, tem-se umatenso bem pequena na sada do conversor. O erro de compensao tantopode ser positivo quanto negativo.

Tempo de Converso ou Taxa de Amostragem

Tempo efetivo entre uma amostra na entrada iniciar a converso e seuresultado nasadaestar disponvel devidamenteconvertido.

Resoluo

a quantidade de bits que ser utilizada para representar o sinalamostrado. Isso influenciar tanto na converso A/D, diminuindo a preciso do valoramostrado, quanto na converso D/A, limitando os valores de tenso na sada.

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Parmetros de conversores A/D e D/A

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IntroduoRealizam a converso de um conjunto de bits, no correspondente

valor analgico.

Os principais tipos so:

Resistor ponderado;

Rede R-2R; PWM; Chaves de corrente.

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Conversores D/A

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Introduo- Resistor Ponderado

A figura 4 mostra um circuito simples para uso em conversores D/A deN bits. O circuito consiste em uma tenso de referncia VREF, N resistores compeso binrio R, 2R, 4R,... 2N-1R, N chaves de dois sentidos S1, S2, S3,... SNe umamplificador operacional com sua resistncia de realimentao Rf. A sadaser a soma das tenses (como em um circuito somador simples).

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Conversores D/A

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IntroduoAs chaves so controladas por uma palavra de entrada digital D, de

Nbits,

em que b1, b2, ... bN so os coeficientes dos bits que podem ser 1 ou 0.

Observe que o bit bN obit menos significativo (least significant bitLSB)eb1 obit mais significativo (most significant bitMSB).

Uma grande desvantagem da rede de resistores em escala de peso

binrio que, para uma grande quantidade de bits, a diferena entre asmaiores resistncias e as menores se torna muito elevada. Isso aumenta adificuldade em manter a preciso dos valores dos resistores.

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Conversores D/A

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Introduo- Rede R-2R

A Fig. 5 mostra o diagrama bsico de um conversor D/A utilizandouma rede R-2R. Devido pequena diferena entre os valores das resistncias,essa malha geralmente escolhida em comparao escala binria discutidaanteriormente, especialmente para N> 4.A operao da escala R-2R direta.

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Conversores D/A

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IntroduoPrimeiro, pode-se mostrar que, comeando da direita para a

esquerda, a resistncia direita de cada n, como aquela denominada X,

igual a 2R. Logo, a corrente que circula para a direita, afastando-se de cadan, igual corrente que circula para baixo em direo ao terra e o dobrodessa corrente flui para o n proveniente do lado esquerdo. Segue que:

Assim, como na rede resistiva em escala binria, as correntescontroladas pelas chaves tm pesos binrios. A corrente de sada total ioser,portanto dada por:

onde D a palavra digital de entrada.

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Conversores D/A

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IntroduoDe um modo geral os conversores A/D podem ser divididos em

alguns tipos, conforme as suas caractersticas fundamentais de converso:

Paraleloflash;

Aproximaes sucessivas;

Tipo Contador;

Integrador simples e dupla rampa;

Redistribuio de carga;

Sigma-Delta.

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Conversores A/D

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IntroduoEx.)Obtenha o valor da tenso de sada para a palavra D=1011 no circuitoabaixo.

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Exemplo

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IntroduoEm funo da minha participao em um Congresso no

Rio de Janeiro no haver aula nos dias02/06 e 03/06. As aulasprticas de segunda-feira dia 01/06 esto mantidas.

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AVISOS

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IntroduoA prova prtica acontecer nos dias 15/06, 16/06 e

17/06. A escala das provas ser divulgada no site na semanaanterior prova, obedecendo a ordem alfabtica da chamada.A mesma serindividual, com durao de50 minutose versarsobre uma das 3 aulas prticas ministradas.

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AVISOS

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Introduo

A lista de exerccios da 2 prova ser colocada no site

essa semana, juntamente com todas as aulas da disciplina.

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AVISOS

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IntroduoEm funo da greve dos tcnicos administrativos,

prevista para o dia08/06, peo a vocs quese programemnamontagem do trabalho final.

Tendo em vista essa situao e o feriado da semanaanterior, ostestesdos circuitos do trabalho final podero ser

feitos at a data de apresentao (08/06 para os trabalhosdesse dia e 10/06 para os trabalhos do segundo dia), porm,antes da apresentao em sala de aula e em horrio marcadopreviamente. Os grupos que desrespeitarem essa regra sero

penalizados.

A escala dos grupos ser disponibilizada no site nasemana anterior apresentao

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AVISOS

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IntroduoAs apresentaes finais detodos os grupos devero ser

enviadas para o e-mail: ufsj.eduardo@gmail.comat as 23:59do dia 07/06, no formato pdf, evitando demoras no horrio daapresentao (quem quiser utilizar outro formato deve entrarem contato com antecedncia). Os grupos que no enviarem oarquivo sero penalizados em 10% da nota do relatrio. No

ttulo do e-mail coloquem o nmero do grupo, o nome domesmo e de seus integrantes.

Durante a apresentao ser observada a utilizao

correta da lngua portuguesa, bem como dos termos tcnicos.

obrigatrio aos alunos comparecerem nos dois dias deapresentaes de trabalhos.

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AVISOS

mailto:ufsj.eduardo@gmail.commailto:ufsj.eduardo@gmail.commailto:ufsj.eduardo@gmail.com

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1 Atividade

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1 Atividade

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1) Em uma folha de papel defina, em trs a seis palavras, o que voc espera

alcanar quando se formar no curso de Engenharia Eltrica.

2) Ento imagine e descreva como voc se sentir ao terminar o curso.

3) Em seguida, escreva o nome do obstculo que impede que voc alcanceo seu objetivo (falta de foco nos estudos, trabalho, dificuldadeintelectual, falta de aptido, preguia, eventos sociais, excesso deatividades, etc.). Imagine ele em ao e o descreva por escrito. Aps essaetapa, anote a ao especfica que ter para superar o obstculo.

4) Descreva o lugar e o momento em que o obstculo pode ocorrer e anoteseu plano: Se o obstculo X ocorrer, terei o comportamento Y.

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10 Atividade

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Utilizando o verso da folha da atividade 1, fale sobre quais atitudesconcretas voc tomou ao longo do semestre para superar os obstculos

apontados nos itens 3 e 4.

Caso no tenha conseguido super-los, quais seriam as atitudes

diferentes que voc poderia tomar para conseguir alcanar o objetivo de setornar um bom profissional/aluno e se formar Engenheiro Eletricista?

Ao final reflita sobre a forma de estudo utilizado para a disciplina deEletrnica 2 e trace um plano, com metas e aes para as ltimas atividadesda disciplina. Estime o valor da nota que voc pretende obter na 2 avaliaoda disciplina.

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Bibliografia1. Adel Sedra, Kenneth Smith, Microeletrnica, Editora Pearson

Prentice-Hall, 5 ed, (2007)Captulos 1 e 9

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