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1
Conversión Análogo Digital
Fundamentos de los convertidores A/D
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 2
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 = 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟏 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 > 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙
Points are digital data, solid curve is the truth. What is the frequency?
0
1000
2000
3000
4000
0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
Time (sec)
Signal
Señal de 200Hz muestreada a 2000Hz
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟐 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 = 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙
Señal de 1000Hz muestreada a 2000Hz
Points are digital data, solid curve is the truth. What is the frequency?
0
1000
2000
3000
4000
0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
Time (sec)
Signal
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑪𝒂𝒔𝒐 𝟑 ∶ 𝒇𝒎𝒖𝒆𝒔𝒕𝒓𝒆𝒐 < 𝟐 ∗ 𝒇𝒎𝒂𝒙
Señal de 2200Hz muestreada a 2000Hz
Points are digital data, solid curve is the truth. What is the frequency?
0
1000
2000
3000
4000
0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 0.008
Time (sec)
Signal
Esto es aliasing
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑭𝑭𝑻
Sampled Data
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 2 4 6 8 10
Time (ms)
Vo
lta
ge (
V)
Sampled Data
True Data
FFT Magnitude
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Frequency (kHz)
Vo
lta
ge (
V)
Señal de 100Hz , muestreada a 1600Hz.
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑭𝑭𝑻
DC + Señal de 100Hz + señal de 400Hz , muestreada a 1600Hz.
Sampled Data
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 2 4 6 8 10
Time (ms)
Vo
lta
ge (
V)
Sampled Data
True Data
FFT Magnitude
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Frequency (kHz)
Vo
lta
ge (
V)
Fundamentos de los convertidores A/D
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𝑻𝒆𝒐𝒓𝒆𝒎𝒂 𝒅𝒆 𝑵𝒚𝒒𝒖𝒊𝒔𝒕
𝑭𝑭𝑻
Señal de 1500Hz , muestreada a 1600Hz.
Sampled Data
-3
-2
-1
0
1
2
3
0 2 4 6 8 10
Time (ms)
Vo
lta
ge (
V)
Sampled Data
True Data
FFT Magnitude
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Frequency (kHz)
Vo
lta
ge (
V)
Esto es aliasing
Fundamentos de los convertidores A/D
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Limita los valores de amplitud
de la señal muestreada en un
conjuntos de valores finitos de
amplitud.
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Donde el paso decuantización es:
δ =𝑉
2𝑁
V= Voltaje de referencia
N= Número de bits
δ
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+ =
Fundamentos de los convertidores A/D
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+ =
Es representar los valores por una palabra digital de
longitud fija
111
.
.
.
001
000
Fundamentos de los convertidores A/D
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Fundamentos de los convertidores A/D
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Fundamentos de los convertidores A/D
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Relación de conversiónpara un convertidor A/D ideal
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100
11
10
01
00
Dig
ita
l
Analog
0 1/4 1/2 3/4 1 = FS
1LSB
Relación de conversiónpara un convertidor A/D ideal
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DSPIC30F4013
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ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADPCFG
Todos estos registros
son necesarios para
configurar el conversor
analógico digital
dspic
ADC
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCON1
• ADC ON-OFF
• Modo Idle
• Formato de salida de
datos
• Fuente de disparo de
conversión
• Autosampling y
sampling manual
• Flag de conversión
terminada
dspic
ADC
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ADON=1 ADC Encendido
ADON=0 ADC Apagado
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Stop in Idle Mode Bit
ADSIDL=1 El ADC no trabaja en modo Idle
ADSIDL=0 El ADC si trabaja en modo Idle
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 27
Data output Format Bits11 = Signed fractional (DOUT = sddd dddd dddd 0000)
10 = Fractional (DOUT = dddd dddd dddd 0000)
01 = Signed integer (DOUT = ssss sddd dddd dddd)
00 = Integer (DOUT = 0000 dddd dddd dddd)
Ver Pag. 475 Manual de
Referencia de la Familia
DSPIC30F
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Conversion Trigger Source Select bits111 = Internal counter ends sampling and starts conversion (auto convert)
011 = Motor Control PWM interval ends sampling and starts conversion
010 = General purpose Timer3 compare ends sampling and starts conversion
001 = Active transition on INT0 pin ends sampling and starts conversion
000 = Clearing SAMP bit ends sampling and starts conversion
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 29
ASAM: A/D Sample Auto-Start bit
1 = Sampling begins immediately after last conversion completes.
SAMP bit is auto set.
0 = Sampling begins when SAMP bit set
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SAMP: A/D Sample Enable bit1 = At least one A/D sample/hold amplifier is sampling
0 = A/D sample/hold amplifiers are holding
When ASAM = 0, writing ‘1’ to this bit will start sampling.
When SSRC = 000, writing ‘0’ to this bit will end sampling and start conversion
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 31
DONE: A/D Conversion Status bit
1 = A/D conversion is done
0 = A/D conversion is not done
Clearing this bit will not effect any operation in progress.
Cleared by software or start of a new conversion.
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Falta
mucho??
Ya quiero ver
mi
Aún estamos
empezando..
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Presta
atención…Ahora
estudiaremos
el ADCON2..
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCON2• Configuración de la
entrada del Voltaje
de Referencia.
• Modo del Buffer.
• Estado del Buffer
• Muestras del ADC
antes de una
interrupción
• Uso alternativo del
MUXA y MUX B
dspic
ADC
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Voltage
Reference
Configuration
bits.
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CSCNA: Scan Input Selections for CH0+ S/H Input for MUX A
Input Multiplexer Setting bit
1 = Scan inputs
0 = Do not scan inputs
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BUFS: Buffer Fill Status bit
Only valid when BUFM = 1 (ADRES split into 2 x 8-word buffers)
1 = A/D is currently filling buffer 0x8-0xF, user should access data in 0x0-0x7
0 = A/D is currently filling buffer 0x0-0x7, user should access data in 0x8-0xF
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 38
SMPI<3:0>: Sample/Convert Sequences Per Interrupt Selection bits
1111 = Interrupts at the completion of conversion for each 16th sample/convert sequence
1110 = Interrupts at the completion of conversion for each 15th sample/convert sequence
.....
0001 = Interrupts at the completion of conversion for each 2nd sample/convert sequence
0000 = Interrupts at the completion of conversion for each sample/convert sequence
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 39
BUFM: Buffer Mode Select bit
1 = Buffer configured as two 8-word buffers ADCBUF(15...8), ADCBUF(7...0)
0 = Buffer configured as one 16-word buffer ADCBUF(15...0)
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ALTS: Alternate Input Sample Mode Select bit
1 = Uses MUX A input multiplexer settings for first sample, then
alternate between MUX B and MUX A input multiplexer settings
for all subsequent samples
0 = Always use MUX A input multiplexer settings
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Presta
atención…Ahora
estudiaremos
el ADCON3..
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCON3
• Determinación del
tiempo del muestreo
automático.
• Fuente de reloj del
ADC.
• Determinación de
ciclos de reloj para la
conversión.
dspic
ADC
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SAMC<4:0>: Auto Sample Time bits
11111 = 31 TAD
·····
00001 = 1 TAD
00000 = 0 TAD
¡Ay, caramba!Qué es el
TAD??
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Registro
SAMC
Registro
ADCS
EL TAD es el Tiempo del Ciclo de Relojque require el conversor A/D paraconvertir una señal.
Se necesita un total de 14 ciclos deTAD para realizar una conversioncompleta.
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EL TAD mínimo es de 667ns para VDD=5V
Ejm:
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EL TAD minimo es de 667ns para VDD=5VEjm:
Si tengo un sistema funcionando a 24MIPS.
TCY = 1/24M = 41.66ns
ADCS = 2*( TAD/ TCY )-1 = 32
ADCS = ‘100000’
ACTUAL TAD = (41.66ns/2)( ADCS +1 )
ACTUAL TAD = 687.39ns
Si SSRC = ‘111’ y SAMC = ‘00001’
Tiempo de muestreo= Tiempo de adquisición + Tiempo de conversión
Tiempo de muestreo= 1 TAD + 14 TAD = 15TAD = 15* 687.39ns
Tiempo de muestreo= 10.31us
Frecuencia de Muestreo = 1 / Tiempo de Muestreo = 96.99KHz
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SAMC<4:0>: Auto Sample Time bits
11111 = 31 TAD
·····
00001 = 1 TAD
00000 = 0 TAD
¡De pelos!
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ADRC: A/D Conversion Clock Source bit
1 = A/D internal RC clock
0 = Clock derived from system clock
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ADCS<5:0>: A/D Conversion Clock Select bits
111111 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = 32 • TCY
······
000001 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = TCY
000000 = TCY/2 • (ADCS<5:0> + 1) = TCY/2
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCHS
• Selección del canal a
convertir
• Seteo de las
referencias negativas
del CHA y CHB
dspic
ADC
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CH0NA: Channel 0 Negative Input Select for MUX A
Multiplexer Setting bit
1 = Channel 0 negative input is AN1
0 = Channel 0 negative input is VREF
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CH0SA<3:0>: Channel 0 Positive Input Select for MUX A
Multiplexer Setting bit1111 = Channel 0 positive input is AN15
1110 = Channel 0 positive input is AN14
1101 = Channel 0 positive input is AN13
·····
0001 = Channel 0 positive input is AN1
0000 = Channel 0 positive input is AN0
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCSSL
• Selección de
los canales a
escanear.
dspic
ADC
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CSSL<15:0>: A/D Input Pin Scan Selection bits
1 = Select ANx for input scan
0 = Skip ANx for input scan
ADC - Registros
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ADCON1
ADCON2
ADCON3
ADCHS
ADCSSL
ADCPFG
ADCPFG
• Configura los
pines como
analógico ó I/O
digital.
dspic
ADC
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ADPCFG : Port Configuration Register0 = Input analog
1 = I/O Digital
Todos los pines analógicos seleccionados configurarlos
en el TRISX como entradas para evitar conflictos.
ADC - Registros
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Yujuuuu……
Terminamos
!!!
ADC - Registros
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Aun falta el ver
la
programación
en C.
ADC - Registros
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ADC - Interrupción
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ADC - Interrupción
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ADC - Registros
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 63
ADC -Interrupción
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ADC - Interrupción
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 65
ADC - Registros
JVM-Facultad de Electrónica– Universidad Tecnológica del Perú 66
1 canal Todos los canales
ADC - Registros
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ADC - Pines
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