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Prof. Adilson GonzagaProf. Adilson Gonzaga
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Conversor A/D ���� ADC ���� Converte um Valor Analógico para Digital
Interface com ConversoresInterface com Conversores
A/D e D/AA/D e D/A
Um Microcontrolador/Microprocessador pode ser usado para Um Microcontrolador/Microprocessador pode ser usado para Processamento de Sinais.Processamento de Sinais.
Conversor D/A ���� DAC ���� Converte um Valor Digital para Analógico
Processamento de Sinais.Processamento de Sinais.
Os sinais analógicos devem ser amostrados (S/H), convertidos para Sinais Digitais (ADC) para serem processados.
Depois de processados, os Sinais Digitais podem ser re-convertidos para Sinais Analógicos (DAC).
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Amostragem do Sinal AnalógicoAmostragem do Sinal Analógico
circuito Amostrador (S/H ���� Sample and Hold): capacitor e uma chave controlada pelo Microcontrolador fechando e abrindo por intervalos determinados.
O Valor do sinal amostrado O Valor do sinal amostrado permanece constante durante o intervalo em que a chave está aberta (retenção), permitindo ao Conversor A/D realizar a conversão sem que haja alteração do valor de entrada.
AmostragemRetenção
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CONVERSORES D/ACONVERSORES D/ADigital para Analógico
D A
VR
V0XD A
VR => Valor de Referência
V0 => Valor Analógico de Saída
X => Número Digital
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D A
VR
V0X
VO = VR . X
n
naaaX −×⋅⋅⋅⋅⋅⋅+−×+−×= 22
22
121
D A
−×⋅⋅⋅⋅⋅⋅+−×+−××= n
naaa
RVV 222
2
1210
=
=
1
0ia
Vo depende da posição 2 -iésima
Vo = Soma das componentes binárias ativas5
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Função de Transferência de um Conversor D/A
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Principais tipos de Conversores D/A
• Conversores D/A Paralelos
1) Por Resistores Proporcionais
2) Por Escada R-2R
• Conversores D/A Seriais
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Conversor D/A por Resistores Proporcionais
Si fechada => ai = 1
Si aberta => ai = 0
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211
IRVa
o×=⇒=
+×=⇒==22122
1II
RVaao
R => Precisão
I => Constante
( )non
IIIRVaaaa−−− ×+×+××=⇒==== 2......221....... 21
321
( )nnoaaaIRV
−−− ×+×+××= 2......22 2
2
1
1 XIRVo
××=
I => Constante
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Conversor D/A por Escada R-2R
Propriedade da Escada R-2R
2R 2R2R 2R
A resistência equivalente vista de qualquer nó (A,B,C,D,E) éigual a 2R.
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Conversor D/A por Escada R-2R
Ex: Só a3=1 �
CB � I/2CB � I/2
BA � I/4
AT � I/8 = I/23= I*2
-3
Vo= Rf*I*(a1*2-1+ a2*2
-2+.....an*2
-n)
Vo = Rf*I*X
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A D
VR
XVX
CONVERSORES A/DCONVERSORES A/DAnalógico para Digital
A D
VR => Valor de Referência
VX => Valor Analógico de Entrada
X => Número Binário
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A D
VR
XVX
X = (Vx/VR)
A D
VX = VR(a1*2-1+ a2*2
-2+.....an*2
-n)
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Função de Transferência do Conversor A/D
Q=V/2n
n = Número de
Bits do A/DBits do A/D
V = Valor V = Valor Analógico do Analógico do Fundo de Fundo de EscalaEscala
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Precisão de um conversor A/D
A/DA/DConverterConverter
nnAnalógicoAnalógico DigitalDigital
ExemploExemplo::
Analog Range: 0V Analog Range: 0V -- 4V4V
Analógico Digital
0.00 0000
0.25 0001
0.50 0010
0.75 0011
1.00 0100
1.25 0101
1.50 0110Analog Range: 0V Analog Range: 0V -- 4V4V
Digital: n=4Digital: n=4
1.50 0110
1.75 0111
2.00 1000
2.25 1001
2.50 1010
2.75 1011
3.00 1100
3.25 1101
3.50 1110
3.75 1111 15
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Um Conversor A/D realiza :
•Quantização•Codificação
Quantização � É a Transformação de um sinal analógicocontínuo em um conjunto de estados discretos.
Codificação � É o método que associa um código digital a cada um desses estados.
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Tipos de Conversores A/DTipos de Conversores A/D
• Por Realimentação Paralela
* D/A Paralelo na malha de Realimentação
• Por Realimentação Serial• Por Realimentação Serial
* D/A Serial na malha de Realimentação
• Conversores Imediatos
* Conversores Flash
• Conversores Intermediários
* Conversores por Rampa Dupla* Conversores de Tensão/Freqüência
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Conversor A/D por Realimentação
Paralela
VE = VX + (-VF) 18
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Princípio de OperaçãoPrincípio de Operação
Conversor A/D por Aproximação Sucessiva
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Circuito do Conversor A/D por
Aproximação Sucessiva
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A/D por Aproximação
SucessivaA/D por Rampa
Simples
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Conversores A/D Imediatos
* Conversores Flash
São Conversores de alta velocidade pois o tempo de conversão depende apenas dos atrasos dos Amplificadores Operacionais e da Lógica de Codificação.
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Exemplo de Conversor D/AExemplo de Conversor D/A
DAC0808DAC0808
Conversor de 8Conversor de 8--Bits fabricado pela National na tecnologia Escada RBits fabricado pela National na tecnologia Escada R--2R2R
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ExemploExemplo de Interface de Interface DiretaDireta do do DAC0808 com o DAC0808 com o MicrocontroladorMicrocontrolador
80518051
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Exemplo de Aplicação:Exemplo de Aplicação: Gerador de Funções (Amplitude e Freqüência Gerador de Funções (Amplitude e Freqüência ProgramáveisProgramáveis
Função Rampa de inclinação Positiva: Contador crescente Função Rampa de inclinação Positiva: Contador crescente
Função Rampa de inclinação Negativa: Contador decrescente Função Rampa de inclinação Negativa: Contador decrescente
Amplitude: Máximo e Mínimo Valor DigitalAmplitude: Máximo e Mínimo Valor Digital
Freqüência: Atraso entre dois valores consecutivosFreqüência: Atraso entre dois valores consecutivos
Função Triangular: Contador crescente e decrescenteFunção Triangular: Contador crescente e decrescente
Função Onda Quadrada: Dois valores Função Onda Quadrada: Dois valores �� Máximo e MínimoMáximo e Mínimo
Função Senoidal: Tabelar os valores da Senóide Função Senoidal: Tabelar os valores da Senóide
Função Mista: qualquer formato pode ser gerado Função Mista: qualquer formato pode ser gerado (triangular,rampa,senóide,quadrada, etcB em loop) (triangular,rampa,senóide,quadrada, etcB em loop) 25
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Exemplo de Conversor A/DExemplo de Conversor A/D
ADC0808ADC0808 Conversor de 8Conversor de 8--Bits com 8 canais analógicos Bits com 8 canais analógicos Multiplexados, fabricado pela National na Multiplexados, fabricado pela National na tecnologia Aproximação Sucessivatecnologia Aproximação Sucessiva
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“Timing”“Timing”–– Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808
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“Timing”“Timing”–– Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808 Diagrama de Tempos do Conversor ADC0808
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ExemploExemplo de Interface de Interface DiretaDireta do ADC0808 do ADC0808 com o com o MicrocontroladorMicrocontrolador 80518051
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Exemplo do Algoritmo de programação do Conversor A/D ADC0808, para o diagrama anterior e sem usar a Interrupção no fim da conversão.
A Interrupção Int0 do 8051 pode A Interrupção Int0 do 8051 pode também ser programada para responderem descida de borda e o Algoritmo deve eliminar o bloco de decisão que verifica eliminar o bloco de decisão que verifica o Fim de Conversão (EOC).
Assim, a Sub-rotina de Atendimento daAssim, a Sub-rotina de Atendimento daInterrupção do A/D (Int0), fará a leiturado dado em P2
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Exemplo de interface de um conversor A/D e um Exemplo de interface de um conversor A/D e um conversor D/A com o 8051 usando Mapeamento conversor D/A com o 8051 usando Mapeamento
de Memória.de Memória.
Saída Analógica: Saída Analógica: DAC0808DAC0808
(1 saída Analógica)(1 saída Analógica)
Entradas Analógicas: Entradas Analógicas: ADC0808ADC0808
(8 entradas Analógicas)(8 entradas Analógicas) (1 saída Analógica)(1 saída Analógica)(8 entradas Analógicas)(8 entradas Analógicas)
Usando o mesmo esquema das aulas anteriores.Usando o mesmo esquema das aulas anteriores.
Mapeamento:Mapeamento:RAM Externa de 0000 a 7FFFhRAM Externa de 0000 a 7FFFhConversores de 8000h a Conversores de 8000h a FFFFhFFFFh
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Mapeamento do Conversor A/D Mapeamento do Conversor A/D ADC0808ADC0808
1) Este conversor possui 8 canais de Entradas Analógicas. 1) Este conversor possui 8 canais de Entradas Analógicas. Para selecionar um Canal Analógico, o micro deve escrever Para selecionar um Canal Analógico, o micro deve escrever um dos 8 endereços no conversor. um dos 8 endereços no conversor.
Análise do Análise do DatasheetDatasheet::
um dos 8 endereços no conversor. um dos 8 endereços no conversor.
2) Cada Entrada Analógica deve ser mapeada como2) Cada Entrada Analógica deve ser mapeada como endereço endereço de memóriade memória
3) Dispositivo de Entrada. O valor digital equivalente a cada 3) Dispositivo de Entrada. O valor digital equivalente a cada Entrada Analógica deve ser lido do duto do conversor. Entrada Analógica deve ser lido do duto do conversor.
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“Timing”“Timing”–– DiagramaDiagrama de Tempos do de Tempos do ConversorConversor ADC0808 ADC0808 “Timing”“Timing”–– DiagramaDiagrama de Tempos do de Tempos do ConversorConversor ADC0808 ADC0808
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Seleção dos canais do Conversor A/DSeleção dos canais do Conversor A/D(operação de Escrita)(operação de Escrita)
Canal A2 A1 A0 Endereço(WR)
IN0 0 0 0 8000h
IN1 0 0 1 8001h
IN2 0 1 0 8002h
IN3 0 1 1 8003h
IN4 1 0 0 8004h
IN5 1 0 1 8005h
IN6 1 1 0 8006h
IN7 1 1 1 8007h
A15 = 1 e A3 = 0 satisfaz o A15 = 1 e A3 = 0 satisfaz o endereçamento propostoendereçamento proposto
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
8000h8000h
8007h8007h
A15A15 A0A0
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Decodificação dos endereços do conversor A/DDecodificação dos endereços do conversor A/D
Durante o pulso de escrita Durante o pulso de escrita (WR = 0) nos endereços de (WR = 0) nos endereços de 8000h a 8007 h, as linhas 8000h a 8007 h, as linhas A15 = 1 e A3 = 0A15 = 1 e A3 = 0
MOVMOV DPTR,#8001hDPTR,#8001hMOVXMOVX @DPTR,A@DPTR,A
Exemplo: Seleção do Canal 1 do A/DExemplo: Seleção do Canal 1 do A/D
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Mapeamento do Conversor D/A Mapeamento do Conversor D/A DAC0808DAC0808
Para mapear um conversor D/A será necessário utilizar um “Para mapear um conversor D/A será necessário utilizar um “LatchLatch” para ” para manter o dado constante durante a conversão.manter o dado constante durante a conversão.
WRWR
LatchLatch
Duto Duto de de
DadosDados
CSCS
DeveDeve--se escolher um endereço (>8000h) para Mapear o D/Ase escolher um endereço (>8000h) para Mapear o D/A 36
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1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1
8000h8000h
8007h8007h
1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 8008h8008h
A15A15 A0A0
Decodificação do endereço do conversor D/ADecodificação do endereço do conversor D/A
Escrever (WR) no endereço 8008h faz o A3 = 1 e o A15 =1Escrever (WR) no endereço 8008h faz o A3 = 1 e o A15 =1
A/DA/D
MOVMOV DPTR,#8008hDPTR,#8008hMOVMOV DPTR,#8008hDPTR,#8008hMOVMOV A,#DADOA,#DADOMOVXMOVX @DPTR,A@DPTR,A
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Mapeamento dos Conversores A/D e D/AMapeamento dos Conversores A/D e D/A
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Detalhe do Mapeamento dos Detalhe do Mapeamento dos ConversoresConversores
Leitura do Leitura do A/D em A/D em endereço endereço >7FFFh>7FFFh
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