Conversor analogico digital por rampa digital

El siguiente proyecto es un conversor analogico digital ADC por rampa digital. El diagrama básico es el siguiente.

Diagrama conversor analogico digital ADC por rampa digital

Funcionamiento.

Este convertidor ADC se genera a partir de un contador digital de n bits en corrida libre. La salida del contador se conecta a un registro de corrimiento con entrada paralelo y salida paralelo y a un convertidor digital analógico que da como salida una señal rampa digital. Esta señal rampa ingresa juntamente con la señal analógica de entrada Vin a un comparador analógico (opamp), y la salida de este comparador se encarga de reiniciar el contador y también de actualizar el registro de corrimiento. A continuación se muestran dos conversores ADC de 4 bits, en el primero se usa un DAC por suma ponderada para generar la rampa digital y en el segundo se usa un DAC R-2R para generar la rampa digital.

Descarga la simulación en proteus 7.9 de Conversor analógico digital de 4 bits por rampa digital aquí.

Descarga la simulación en proteus 8.3 de Conversor analógico digital de 4 bits por rampa digital aquí.

Circuito ADC de 4 bits con DAC por suma ponderada

Circuito ADC de 4 bits con DAC por escalera R-2R

Tenga en cuenta

- La salida del conversor analógico digital ADC es la salida del circuito integrado 74HC174.

- Vtri es la señal rampa que genera el conversor digital analógico.

- Vcomp es la señal que se encarga de reiniciar el contador 74HC193 y también de actualizar el registro de corrimiento 74HC174.

- El reloj en el montaje real es un 555 configurado como generador de pulsos. En la simulación su frecuencia es de 100Hz.

- Vi es la señal analógica de entrada que debe estar entre 0 voltios y 5 voltios. En la simulación es una señal seno de 2 voltios pico con un nivel offset de 2.5 voltios a una frecuencia de 1Hz. Se puede reemplazar por un potenciómetro conectado entre V+ (5 voltios) y tierra (0 voltios).

- Vsonda es la reconstrucción de la señal analógica de entrada a partir de la conversión analógica a digital.

- La función del condensador de 100nF y la resistencia de 10kΩ es retrasar la señal vcomp con el fin de que primero se actualice el registro de corrimiento y luego se reinicie el contador.

- El fin de estos circuitos es didáctico con el fin de poder observar cómo funcionan los conversores analógicos digitales. En la práctica los conversores ADC vienen completamente integrados y en circuitos programables (microcontroladores, DSPs, FPGAs y CPLDs) son uno de los muchos módulos que estos tienen.

-Ambos circuitos dan básicamente la misma respuesta. La simulación es la siguiente:

La línea de color amarilla es la señal de entrada, la línea de color azul es la señal rampa digital, la línea de color morada es la señal Vcomp y la señal de color verde es la señal Vsonda que es la señal de entrada reconstruida a partir de la salida digital de la conversión.