L-05 DAC Astulle Medina Pinto

7/23/2019 L-05 DAC Astulle Medina Pinto

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A lu m no s : Astu lle Alegre, Diego Eduard o Medina Vargas Neyso n Pin to Muoz Dieg o Fran co

Gru po : A Profesor : Ing . Hern and o Elicer Prad a Rojas

Nota: Sem es tre : IV

Fech a d e en treg a : 22 10 2015 Ho ra:

ELECTRNICA DIGITAL

LABORATORIO N 05

DAC 0800


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ELECTRNICA DIGITALCONVERSOR DIGITAL - ANALOGO

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1. Objetivos Medicin de parmetros de seales elctricas Conectar y analizar un circuito con un convertidor D/A. Analizar el funcionamiento del circuito.

2. Material a emplear 01 DAC 0800. 01 modulo entrenador digital. 01 Osciloscopio digital. 01 multmetro digital. 01 LM741

Seguridad en la ejecucin del laboratorio

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltajeque suministran a las tarjetas

Antes de utilizar el multmetro, asegurarse queest en el rango y magnitud elctrica adecuada.

Tener cuidado en la conexin y en ladesconexin de los equipos utilizados

3. Fundamento Terico

Convertidor digital-analgico en escalera R/2R

Este convertidor requiere solo dos tipos de resistencias R-2r con lo que se evita el problema de losconvertidores con ponderacin binaria. La tensin de salida es proporcional al peso binario de los bitsde entrada


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Debemos notar que la entrada de cada bit va formando divisores de tensin sucesivamente.Empleando el teorema de Thevenin puede determinarse el valor resultante de cada conjunto deresistencias y bit.

4. FuncionamientoEstos conversores poseen dos seales de entrada llamadas Vref+ y Vref- y determinan el rango en elcual se convertir una seal de entrada.

El dispositivo establece una relacin entre su entrada (seal analgica) y su salida (digital)dependiendo de su resolucin. Esta resolucin se puede saber, siempre y cuando conozcamos elvalor mximo que la entrada de informacin utiliza y la cantidad mxima de la salida en dgitosbinarios. A manera de ejemplo, el convertidor anlogo digital ADC0808 tiene la capacidad de convertir una muestra analgica de entre 0 y 5 voltios y su resolucin es:

Resolucin = valor analgico / (28) Resolucin = 5 V / 256 Resolucin = 0.0195v o 19.5mv.

Resolucin = LSB

Si se tiene diferentes tipos de DAC y todos ellos pueden tener una salida mxima de 15 voltios, sepuede ver que la resolucin y exactitud de la salida analgica es mayor cuando ms bits tengan.

Ver siguiente cuadro

# de bits del DAC Resolucin

4 bits 15 voltios / 15 = 1Voltio

8 bits 15 voltios / 255 = 58.8 mV

16 bits 15 voltios / 65536 = 0.23 mV32 bits 15 voltios / 4294967296 = 0.0000035 mV

Ejemplo tpico de conexin de convertidor DAC0808

DAC0808(13) Vcc = 5v, (3) VEE = -15v,(2) GND , (4) Io Salida


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Descripcin general

La serie DAC08xx son convertidores monolticos digitales analgicos con salida de corriente, de altavelocidad y de 8 bits diseados con tiempos de seteo de 100ns

Caractersticas

Setting ouput current 100ns Fullscale error : -+ 1LSB High ouput compliance : -10v to +18v Complementary current ouputs Wide power consumption : 33mW at -+ 5v Low cost

Algunas caractersticas de rendimiento


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1. CI. DAC0800

Contestar las siguientes preguntas revisando el datasheet del Circuito Integrado.

Familia de CI __________________________Mximo Error_______1 LSB_____________Numero de bits de Entrada ______8________Tiempo de Retraso_____100ns____________Tipo de Entrada : __Digital________________Rango de Nivel de Salida A. : 0 - 4.2 mA (V-=-5V);

0 2.1 mA (V-=-8V/-18V)Pines de Salida Analgica ___4, 2__________Pines de Entrada Digital__5 - 12____________Pines de Control ____14, 15_______________

2. Implementar el siguiente circuito:

TABLA DE VALORES

0000 0000 2.1mV0000 0001 41.1mV0000 0010 80.3mV0000 0100 160.4mV0000 1000 318.5mV0001 0000 0.63V0010 1010 1.66V0100 0111 2.82V1100 0000 7.59V1110 1001 9.20V1110 1010 9.24V1110 1000 9.17V1111 1010 9.87V1111 1100 9.95V1111 1110 10.03V1111 1111 10.09V


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3. Implementar el siguiente circuito:

TABLE DE VALORES

0000 0000 -10.39V0000 0001 -10.31V0000 0010 -10.23V0000 0100 -10.06V0000 1000 -9.75V0001 0000 -9.10V0010 1010 -7.02V0100 0111 -4.68V1100 0000 5.04V1110 1001 8.32V1110 1010 8.39V1110 1000 8.24V1111 1010 9.67V1111 1100 9.84V1111 1110 10.00V1111 1111 10.08V

5. CuestionarioCul es la diferencia entre la configuracin con salida unipolar y bipolar?

La principal diferencia es que la combinacin de bits ocupa tambin nmeros negativos debido aque determinamos al DAC de manera bipolar

Una seal unipolar , tiene un rango que incluye solamente valores positivos. Si ponemos eldispositivo en modo unipolar, el rango del DAC queda determinado del siguiente modo.

Mxima tensin =+ Vref Mnima Tensin = 0V

Una seal bipolar tiene valores negativos y positivos, si determinamos el dispositivo en modobipolar el rango del DAC queda determinado del siguiente modo:


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Mxima tensin = +Vref Mnima Tensin = -Vref

Por ejemplo, si utilizamos la tensin de referencia interna de +10V, el rango ser de -10V a +10V.Sin embargo la seal solamente va de -5 a +5V

Cul es la resolucin del DAC Empleado?

La resolucin del DAC empleado es10

2 1

10

2 1

10

255 39.2

Cul es el mximo voltaje de salida posible de obtener? Explique

El mximo voltaje se puede obtener variando los bits que llegan al DAC, con en la configuracinunipolar se logra el mximo voltaje cuando se est recibiendo un uno de todos los ocho bits, en laconfiguracin bipolar los mximos valores obtenidos se dan cuando todos los valores de bits sonceros o todos los valores de bits son unos.

4. Grafique los voltajes de salida obtenidos vs la entrada tomando los datos de las tablas anteriores

0.002 00.041 10.080 20.160 40.319 80.630 161.660 422.820 717.590 1929.200 2339.240 2349.170 2329.870 2509.950 252

10.030 25410.090 255

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150 200 250 300

v o

l t a j e

d e

s a

l i d a

bits representados como nmeros

grfico DAC conexion unipolar


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-10.39 0-10.31 1-10.23 2-10.06 4-9.75 8-9.1 16

-7.02 42-4.68 395.04 1928.32 2338.39 2348.24 2329.67 2509.84 252

10 25410.08 255

-15

-10

-5

0

5

10

15

0 50 100 150 200 250 300

v o

l t a j e

d e

s a

l i d a

bits representados como nmeros

Grfico DAC conexin bipolar


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6. SIMULACIN

CIRCUITO CONVERTIDOR D/A CON SALIDA UNIPOLAR

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11

B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U1

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U2

741R15k

C1

0.01u

C2

0.1u

C3

0.1u

R2

5k

R3

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

+0.00

0 0 0 0 00 0 0

mV

+1.50

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U1

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U2

741R15k

C1

0.01u

C2

0.1u

C3

0.1u

R2

5k

R3

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

+2.77

1 0 0 0 10 1 1

mV

+MAX

0000 0000 +1.5mV0100 0111 +2.77V1111 1111 +9.96V


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CIRCUITO CONVERTIDOR D/A CON SALIDA UNIPOLAR

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U1

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U2

741R15k

C1

0.01u

C2

0.1u

C3

0.1u

R2

5k

R3

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

+9.96

1 1 1 1 11 1 1

mV

+MAX

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U3

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U4

741R45k

C4

0.01u

C5

0.1u

C6

0.1u

R5

5k

R65k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

-10.00

0 0 0 0 00 0 0

R75k

0000 0000 -10.00V0100 0111 -4.45V1100 0000 +5.00V1111 1111 +9.95V


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B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U3

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U4

741R45k

C4

0.01u

C5

0.1u

C6

0.1u

R5

5k

R6

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

-4.45

1 0 0 0 10 1 1

R75k

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U3

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U4

741R45k

C4

0.01u

C5

0.1u

C6

0.1u

R5

5k

R6

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

+5.00

1 0 0 0 01 0 0

R75k


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7. Observaciones, conclusionesOBSERVACIONES:

Se trabaj con LM741 en vez del OPAM TL081. Se debe considerar el tamao de los cables de conexin para evitar errores de conexin. Verificar el estado del mdulo. Se necesit un voltaje continuo de 10V, por lo tanto se us un divisor de tensin para obtener ese voltaje

a partir de nuestra fuente de 15V del mdulo No se utiliz el osciloscopio. Es necesario ver el datasheet para hacer un correcto conexionado. Se observaron los diferentes tipos de empaquetado SOIC y DIP. Es necesario conocer el bit ms significativo y el menos significativo.

CONCLUSIONES: Se concluye que el protoboard es un dispositivo para realizar pruebas cuando se utiliza corriente

continua.

Se realiz la medicin de los parmetros de seales elctricas. Se concluye que la resolucin de un Conversor Digital-Analgico depende de su voltaje mximo de salidadel Conversor y de la cantidad de bits disponibles.

Se conect y analiz un circuito convertidor D/A Se analiz el funcionamiento del circuito. Se concluye que un Convertidor R/2R, utiliza dos valores de resistencias que de acuerdo a la conexin,

establecen pesos a la entrada de los bits. Concluimos que si se realiza la configuracin bipolar, se pueden obtener valores positivos y negativos de

acuerdo al voltaje de referencia.

B26

VREF(+) 14V-3

THRSH CTRL VLC1

IOUT2

B15 IOUT4

B37

B48 B5 9B6 10B7 11B8 12V+ 13

VREF(-) 15COMP 16

U3

DAC0800

3

26

7

4 1 5

U4

741R45k

C4

0.01u

C5

0.1u

C6

0.1u

R5

5k

R6

5k

+10V

+15V

-15V

-15V +15V

Volts

+9.92

1 1 1 1 11 1 1

R75k


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8. Grafique y describa una aplicacin prctica para el conversor DAC 0800Grabacin de msicaConversores Analgico-digital son parte integral de la tecnologa de reproduccin de msica actual. Lagente a menudo produce la msica en las computadoras que utilizan una grabacin analgica y por lotanto necesitan conversores analgico-digitales para crear los flujos de datos de modulacin por impulsos codificados (PCM) que van en discos compactos y archivos de msica digital.

Los recientes convertidores analgico-digitales convertidores utilizados en la msica pueden probar avelocidades de hasta 192 kilohercios. Existe abundante literatura sobre estos asuntos, pero lasconsideraciones comerciales a menudo desempean un papel significativo. La mayora de alto perfilestudios de grabacin record en 24-bit / 192 a 176,4 kHz modulacin por impulsos codificados (PCM) oen Stream Digital (DSD) formatos directos, y luego disminuir la resolucin o diezmar a la seal para laproduccin de Red-Book CD (44.1 kHz) o 48 kHz para aplicaciones de difusin de radio y televisin deuso comn.

Procesamiento de seales digitalesLa gente debe utilizar ADC para procesar, almacenar o transportar prcticamente cualquier sealanalgica en formato digital. Tarjetas sintonizadoras de TV, por ejemplo, utilizan vdeo rpido deanalgico- digital. Lento en-chip 8, 10, 12, o 16 bits de analgico-digital, convertidores son comunes enmicro-controladores. Osciloscopios digitales necesitan muy rpidas de analgico-digital, tambin escrucial para la radio definida por software y sus nuevas aplicaciones.

Instrumentos cientficosSistemas de imgenes digitales suelen utilizar convertidores de analgico-digital en la digitalizacin depxeles.

Algunos sistemas de radar utilizan comnmente convertidor analgico-digital, convertidores paraconvertir potencia de la seal en valores digitales para el procesamiento de seal subsiguiente.Muchos otros sistemas in situ y teledeteccin comnmente utilizan la tecnologa anloga.

El nmero de bits binarios en los valores numricos digitalizados resultante refleja la resolucin, el

nmero de niveles discretos nicos de cuantificacin (procesamiento de seal). La correspondenciaentre la seal analgica y la seal digital depende del error de cuantificacin. El proceso decuantificacin debe ocurrir a una velocidad adecuada, una restriccin que pueden limitar la resolucinde la seal digital.

Muchos sensores producen una seal analgica; temperatura, presin, pH, intensidad de la luz etc.Todas estas seales pueden amplificarse y se alimentan a un ADC para producir un nmero digitalproporcional a la seal de entrada.

MEDICIN DE PRESIN FISIOLGICA

El amplificador sumador recibe la salida del amplificador de presin, as como la salida de ungenerador de rampa; su salida ser la suma algebraica de estas dos seales.

El generador de rampa produce un voltaje que inicia en cero y crece a un voltaje mximo en formalineal. El circuito utiliza un convertidor digital a analgico (DAC) para generar la rampa. Algunosinstrumentos obsoletos, quizs algunos an en operacin, utilizan un capacitor con dielctrico de vidrio(debido a su baja corriente de fuga) que es cargado por una fuente de corriente constante para realizar bsicamente la misma tarea.

El DAC produce una salida de voltaje que es proporcional al valor de la palabra binaria aplicada a suentrada. La palabra binaria es generada por un contador binario que se incrementa mediante un relojde 2.5 kHz. En este caso el contador inicia en 0000 0000 y se incrementa en uno cada vez que recibeun pulso de reloj hasta que llega a 1111 1111 (25510), o el contador es detenido por una compuertaexterna.


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La seccin de lgica de control consiste de dos multivibradores monoestables (one-shots) unacompuerta NAND de 3 entradas y un comparador de voltaje referenciado a tierra. En una compuertaND, en tanto se tenga un 0 en cualquiera de sus entradas, la salida ser 1.

Si tanto las entradas 1 y 3 son 1, los pulsos de reloj aplicados a su entrada 2 pasarn por lacompuerta hacia la entrada del contador binario.

La salida del comparador de voltaje se mantendr en 1 mientras el voltaje de salida E0 delamplificador sumador sea mayor que cero. La operacin del circuito se describe a continuacin:

1.- El operador abre la llave de paso del transductor a la atmsfera y presiona el botn cero. Estaaccin dispara el primer one shot(OS1), el cual produce un pulso de 1 mseg.

2.- El pulso de OS1 manda a cero (reset) la salida del contador binario y dispara el segundo one shot(OS2).

3.- La salida de OS2 va a 1, haciendo que la entrada 3 del NAND tambin se vaya a 1, esto por unperodo de 500 mseg.

4.- Si el voltaje E0 es mayor que cero, entonces la salida del comparador de voltaje que manda laentrada 1 de la compuerta NAND tambin estar en 1, permitiendo que los pulsos de reloj pasenhacia el contador binario.

5.- El contador empieza a incrementarse inmediatamente y produce una elevacin del voltaje de salidadel DAC. Este voltaje se aplica a una de las entradas del amplificador sumador.

6.- La salida E0 ahora ser la suma del corrimiento de voltaje y el voltaje de la rampa. Como el voltajede la rampa tiene una polaridad 34 de 58.

9. Video de evidencia del trabajo realizadoSe adjunta video en formato mp4 en la carpeta del informe.

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