Escuela Militar de Ingeniería
Sistemas de Computación I
Funcionamiento del convertidor analógico digital ADC0809 1. Teoría:
Un convertidor analógico-digital toma un voltaje de entrada analógico y después de cierto retardo de tiempo produce un código con salida digital que representa a la entrada analógica con una precisión y resolución determinada. 2. Funcionamiento:
Este chip contiene un circuito equivalente a una red DAC tipo 256R, los interruptores analógicos están secuenciados por una lógica de aproximaciones sucesivas que detecta la diferencia de los voltajes de entrada Vin (+) y Vin (-), con su correspondiente derivación en la red resistiva, el bit más significativo se compara primeramente, para realizar 8 comparaciones se necesitan 64 ciclos de reloj, se produce una salida digital codificada en binario de 8 bits BCD, esto es 11111111 en base binaria a escala completa, la salida digital se transfiere a un "latch" de salida, y posteriormente se asegura la señal de interrupción, una conversión ADC en proceso se interrumpe en cualquier momento, ésto se logra al transmitir una segunda señal del START, el dispositivo ADC0809 se opera en modo de carrera libre, al conectar INTR con WR estando CS en nivel 0, con ésta restricción se asegura la primera conversión bajo cualquier condición, se requiere un pulso externo en WR al conectar el convertidor por primera vez, la transición de alto a bajo de un pulso de reloj en la entrada WR del ADC0809 hace comenzar comenzar el proceso de conversión, conversión, la salida digital binaria aparece 100 µsg más tarde, éste convertidor realiza más de 500 conversiones por segundo, sus salidas contienen "buffers" de tres estados, que permiten conectarlos directamente al "bus de datos" de las terminales de un microprocesador, la ventaja del ADC0809 es que tiene una salida INTR que realiza una doble función, ya que a parte de señalarle al ADC el momento en que se termina el proceso del conversión, se vuelve útil al conectarlo a dispositivos asíncronos más lentos, como por ejemplo la entrada serial de una computadora ó una interface serial, o una entrada serie de un microprocesador.
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Una parte importante del convertidor es la señal de reloj, esta se toma directamente del CPU o se sustituye por alguna red RC, para añadirle así, su propia señal de reloj, la entrada CLK IN hace uso de un comparador "Schmidt Trigger", la exactitud del convertidor ADC0809 depende de varios factores, es importante tomar en cuenta el valor inicial, la estabilidad de la temperatura y el voltaje de referencia, para el Vref/2 los voltajes deben tener un valor nominal de 2.4 VDC se causa errores de conversión de ± 1 LSB, en las aplicaciones se utiliza la reducción del span, los valores iniciales y la estabilidad del Vref/2 son importantes, por ejemplo, si el span se reduce a 2.5 VDC al voltaje de entrada analógica del bit menos significativo le corresponde a una reducción del 20 mVDC (5 VDC=Span) a 10 mV y 1 LSB en la entrada de Vref/2 llega a ser de 5m VDC. Para un span más pequeño de 2.5 VDC se requiere de condiciones iniciales más exactas, en general, la magnitud del voltaje de referencia requerirá siempre de un ajuste inicial, la resolución de éste convertidor en particular es de ( 1/255 ) X ( 28-1) de la tensión analógica a escala completa, a cada incremento de 0.02 VDC, le corresponde un valor de ( 1/255 ) X ( 5 VDC )=0.02 VDC. La salida en código binario se incrementa en 1 LSB, por tanto, si la entrada analógica es igual a 0.1 VDC la salida binaria será del : (0.1 VDC)/(0.002 VDC)=5, su correspondiente valor se codifica en binario natural con 8 bits y es 0000 0101. 3. Tipos:
Dado que el número de bits que se obtienen de un convertidor es finito, el código de salida debe ser siempre el correspondiente al valor más cercano que se representa mediante los bits, la conversión digital efectúa una cuantificación en la entrada analógica, acotándola entre dos niveles consecutivos cuya distancia es precisamente el grado de resolución que se obtiene. Existen diversos tipos de convertidores, en igual forma utilizados para efectuar la conversión, en unos casos se efectúa la conversión directa, por comparación contra una tensión de referencia, en otros casos se efectúa una transformación a una variable intermedia, como es el tiempo, también se efectua la conversión ADC al efectuar una conversión inversa, digital/analógica DAC, se usa al mismo tiempo una estructura con retroalimentación, si se utiliza un lazo cerrado reciben el nombre de
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servoconvertidores, según sea el método a utilizar se obtienen distintas características de precisión, rapidez de conversión y costo. 4. Diagrama de bloques multiplexado de 8 canales:
5. Distribución de terminales del ADC0809:
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6. Características:
Conversión por aproximaciones sucesivas. Tiempo de conversión 100us. 8 canales multiplexados con lógica de control de latch. Fuente de poder de 5V. DC. Resolución de 8 bits. Rango de voltajes de entrada de 0V. a 5V. con fuente de 5 V. única. Bajo consumo de potencia 15 mW. Tecnología CMOS. Entradas Analógicas de una terminal.
7. Calibracion:
Se coloca una señal de 2.55 VDC exactamente en la entrada Vx, enseguida se realiza la medición con el multímetro digital. Después se revisa que todas las salidas digitales se encuentren en un nivel alto, es decir, todas en
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1's lógicos, esto es 255 en base decimal o 1111 1111 en código binario natural, o lo que es lo mismo FFH en el código hexadecimal. Si no se logra obtener el código FFH se acciona lentamente el potenciómetro del divisor de voltaje que ajusta el voltaje de referencia en el pin número 14 del circuito integrado hasta lograr el rango deseado, que es 1111 1111, enseguida se prueba con otros valores de voltaje de entrada segun la tabla de calibración y debe aparecer su correspondiente valor binario en los indicadores puntuales (led's). TABLA DE CALIBRACION DEL ADC0809
Porcentaje Entrada Binario Hexadecimal 0
.25
0001 0011
13H
5
.30
0001 1111
1FH
10
.35
0010 0100
24H
15
.40
0010 1010
2AH
20
.45
0010 1110
2EH
25
.50
0011 0011
33H
30
.55
0011 1000
38H
35
.60
0011 1101
3DH
40
.65
0100 0010
42H
45
.70
0100 0111
47H
50
.75
0100 1100
4AH
55
.80
0101 0001
51H
60
.85
0101 0110
56H
65
.90
0101 1011
5BH
70
.95
0110 0000
60H
75
1.00
0110 0101
65H
80
1.05
0110 1010
6AH
85
1.10
0110 1111
6FH
90
1.15
0111 0100
74H
95
1.20
0111 1001
79H
Span
1.25
0111 1110
7EH
