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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELCTRONICA

TELECOMUNICACIONES II (EE 514)INFORME PREVIO LABORATORIO N 02:DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN CONVERSOR ANALGICO/DIGITALALUMNO

: MONTIEL HORNA, DEHIVY ALEX.

SECCIN

: MDOCENTE

:FLORES ATOCHE, BEAU HILARIOFECHA DE PRESENTACIN

:16 / 04 / 15DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN CONVERSOR ANALGICO/DIGITALI. OBJETIVO

Realizar la conversin de una seal analgica a pulsos digitales

II. FUNDAMENTO TERICO

Seal analgica

Una seal analgica es un tipo de seal generada por algn tipo de fenmeno electromagntico y que es representable por una funcin matemtica continua en la que es variable su amplitud y periodo (representando un dato de informacin) en funcin del tiempo. Algunas magnitudes fsicas comnmente portadoras de una seal de este tipo son elctricas como la intensidad, la tensin y la potencia, pero tambin pueden ser hidrulicas como la presin, trmicas como la temperatura, mecnicas, etc.

En la naturaleza, el conjunto de seales que percibimos son analgicas, as la luz, el sonido, la energa etc, son seales que tienen una variacin continua. Incluso la descomposicin de la luz en el arco iris vemos como se realiza de una forma suave y contina.

Una onda senoidal es una seal analgica de una sola frecuencia. Los voltajes de la voz y del video son seales analgicas que varan de acuerdo con el sonido o variaciones de la luz que corresponden a la informacin que se est transmitiendo.

Seal elctrica analgica

Seal elctrica analgica es aquella en la que los valores de la tensin o voltaje varan constantemente en forma de corriente alterna, incrementando su valor con signo elctrico positivo (+) durante medio ciclo y disminuyndolo a continuacin con signo elctrico negativo () en el medio ciclo siguiente.

El cambio constante de polaridad de positivo a negativo provoca que se cree un trazado en forma de onda senoidal.Seal digital como una seal analgica compuesta

Basndose en el anlisis de Fourier, una seal digital es una seal analgica compuesta. El ancho de banda es infinito, como se podra intuir. Se puede llegar a este concepto si se estudia una seal digital. Una seal digital, en el dominio del tiempo, incluye segmentos horizontales y verticales conectados. Una lnea vertical en el dominio de tiempo significa una frecuencia infinita. Mientras que el tramo horizontal representa una frecuencia cero. Ir de una frecuencia cero a una frecuencia infinito (y viceversa) implica que todas las frecuencias en medio son parte del dominio. El anlisis de Fourier se puede usar para descomponer una seal. Si la seal digital es peridica, lo que es raro en comunicaciones, la seal descompuesta tiene una representacin en el dominio de frecuencia con un ancho de banda infinito y frecuencias discretas. Si la seal digital es a-peridica, la seal descompuesta todava tiene un ancho de banda infinito, pero las frecuencias son continuas.Seal Digital

Laseal digitales un tipo desealgenerada por algn tipo defenmeno electromagnticoen que cada signo que codifica el contenido de la misma puede ser analizado en trmino de algunas magnitudes que representan valoresdiscretos, en lugar de valores dentro de un cierto rango. Por ejemplo, el interruptor de la luz slo puede tomar dos valores o estados: abierto o cerrado, o la misma lmpara: encendida o apagada (vasecircuito de conmutacin). Esto no significa que la seal fsicamente sea discreta ya que los campos electromagnticos suelen ser continuos, sino que en general existe una forma de discretizarla unvocamente.

Lossistemas digitales, como por ejemplo elordenador, usanlgicade dos estados representados por dos niveles detensin elctrica, uno alto, H y otro bajo, L (deHighyLow, respectivamente, en ingls). Por abstraccin, dichos estados se sustituyen por ceros y unos, lo que facilita la aplicacin de lalgicay laaritmticabinaria. Si el nivel alto se representa por 1 y el bajo por 0, se habla de lgica positiva y en caso contrario de lgica negativa.

Cabe mencionar que, adems de los niveles, en una seal digital estn las transiciones de alto a bajo y de bajo a alto, denominadasflancode bajada y de subida, respectivamente. En la figura se muestra una seal digital donde se identifican los niveles y los flancos.

Seal digital: 1) Nivel bajo, 2) Nivel alto, 3) Flanco de subida y 4) Flanco de bajada.

Seal digital con ruido

Es conveniente aclarar que, a pesar de que en los ejemplos sealados el trmino digital se ha relacionado siempre con dispositivos binarios, no significa quedigitalybinariosean trminos intercambiables. Por ejemplo, si nos fijamos en elcdigo Morse, veremos que en l se utilizan, para el envo de mensajes portelgrafo elctrico, cinco estados digitales, que son:

punto,raya,espacio corto(entre letras),espacio medio(entre palabras) yespacio largo(entre frases)

Referido a un aparato o instrumento de medida, se dice que el aparato es digital cuando el resultado de la medida se representa en unvisualizadormediante nmeros (dgitos) en lugar de hacerlo mediante la posicin de una aguja, o cualquier otro indicador, en una escala.

Ventajas de las seales Digitales

1. Ante la atenuacin, puede ser amplificada y reconstruida al mismo tiempo, gracias a los sistemas de regeneracin de seales.

2. Cuenta con sistemas de deteccin y correccin de errores, en la recepcin.

3. Facilidad para el procesamiento de la seal. Cualquier operacin es fcilmente realizable a travs de cualquier software de edicin o procesamiento de seal.

4. Permite la generacin infinita con perdidas mnimas en la calidad. Esta ventaja slo es aplicable a los formatos de disco ptico; la cinta magntica digital, aunque en menor medida que la analgica (que slo soporta como mucho 4 o 5 generaciones), tambin va perdiendo informacin con la multigeneracin.

5. Las seales digitales se ven menos afectadas a causa delruidoambiental en comparacin con las seales analgicas.

Inconvenientes del uso de Seales Digitales

1. Necesita una conversin analgica-digital previa y una decodificacin posterior en el momento de la recepcin.

2. Requiere una sincronizacin precisa entre los tiempos del reloj del transmisor con respecto a los del receptor.

3. Prdida de calidad cada vez mayor en el muestreo respecto de la seal original.Convertidor Analgico/Digital

Un convertidor anlogo digital tiene como entrada un nivel de voltaje (valor analgico) y produce en su salida un nmero binario de n bits proporcionales al nivel de la entrada (valor digital). Los convertidores de seal anloga a digital abrevian ADC o A/D.

Uno de los parmetros que definen al A/D es la resolucin como la mnima variacin de voltaje en la entrada que produce cambio del valor digital en la salida. Por ejemplo un convertidor de 10 bits tiene un total de 210 valores (1024 valores de 0 a 1023).

Si tenemos 10V a la entrada la resolucin seria de 9,765mV. En este caso el voltaje es de 10V a 0V pero pueden variar. Por ejemplo si tenemos de 10v a 5v la resolucin ser:

Resolucin= (10v 5v)/1024=4.88 mV

Una formula para el clculo ser:

Resolucin= (Vref2-Vref1)/1024

Donde las tensiones de referencia son 10V y 5V.

III. DESARROLLO DE LA EXPERIENCIA

Nos basaremos en lo siguiente:

El Modulo de conversin analgica a digitalAlgunos PICs de la familia 16F y todos los de las familias 18F tienen incorporado el mdulo de conversin analgica/digital de 10 bits (Exceptuado algunos de la familia 18F que son mdulos de 12 bits).

Este modulo comprende de varias entradas analgicas multiplexadas (El nmero depende del PIC), un capacitor de muestro y retencin, y un convertidor analgico/digital de aproximaciones sucesivas.

Todo convertidor ADC requiere voltajes de referencia que determinan el valor de mnima escala (Vref-) y el de plena escala (Vref+), de manera que la conversin de un valor de voltaje analgico Vin en el rango de Vref- a Vref+ producir un valor equivalente binario en el rango de 0 a 2n, donde n es la resolucin del convertidor (n = 10).Estas tensiones de referencias pueden seleccionarse por software, entre Vdd y Vcc o entradas positivas colocadas en los pines RA2/Vref- y RA3/VRef+ en donde se deben cumplir ciertos requisitos contemplados en las caractersticas elctricas del convertidor ADC del PIC utilizado, por ejemplo para un 16F877A:

El modulo ADC esta controlado por medio de los registros ADCONx en donde se puede seleccionar que pines sern usados como entradas analgicas, determinar el reloj para la conversin, seleccionar canal de conversin, poner en funcionamiento la conversin, etc. Luego tenemos 2 registros ms ADRESH y ADRESL en donde se guarda el resultado de la conversin. El convertidor A/D tiene la caracterstica de poder funcionar mientras que el dispositivo est en modo sleep. Al funcionar en sleep, el reloj de conversin A/D debe derivar del oscilador interno RC A/D.

Introducindonos al PIC16f877, la idea es tratar de explicar como utilizar el modulo conversor que este contiene.

Este PIC al trabajar con la caracterstica de conversor A/D permite representar un valor de tensin contenido en un rango predefinido, a travs de una palabra de 10 bits. Esto brinda una gran resolucin lo que permite tener una precisin aceptable.

Si las tensiones de referencia son Vref+ y Vref-, tensiones continuas situadas en un rango permisible del PIC (ver datasheet) entonces la resolucin es de:

Resolucion = (Vref+ - Vref- )/1024

Una vez que el periodo de adquisicin ha terminado la conversin A/D puede empezar. Los siguientes pasos muestran la secuencia de uso:

1. Configure el mdulo A/D: (lo cual significa)

Configurar los pines de entrada de los canales analgicos a usar. Configure los voltajes de referencia. (en el registro ADCON1)

Seleccione el canal de entrada al mdulo A/D (en el registro ADCON0)

Seleccione el clock de conversin A/D (en el registro ADCON0)

Ponga a funcionar el mdulo A/D (en el registro ADCON0)2.Configure la interrupcin del A/D si lo desea:

ADIF=0 -lgico (bit que indica si se produjo una conversin)

ADIE=1-lgico (habilitador de interrupcin del modulo analgico)

PEIE=1 lgico (habilitador de interrupcin de perifricos)

GIE=1-lgico (Habilitador general de interrupciones)3.Espere por el tiempo de adquisicin (es el tiempo que se demora en trabajar el bloque de sampling and hold)4.Comienzo de la conversin

GO/-DONE=1-lgico (en el registro ADCON0)5.Esperar a que la conversin se complete. Para saber si la conversin termino podemos:

Revisar el bit GO/-DONE esperando que sea de nuevo 0 -lgico

O esperar al flag de ADIF sea 1-lgico (puede emplearse como interrupcin)6.Leer el resultado del A/D en el par de registros (ADRESH:ADRESL). No debemos olvidar colocar el bit ADIF a 0-lgico (si se requiere)7.Para la siguiente conversin, regrese al paso 1 o paso 2 dependiendo si solo se usa uno o ms canales.

Circuito implementado y probado con anterioridad

El circuito funcion perfectamente, cada 0.1 voltio se iba mostrando una respuesta en los Leds mientras que con el potencimetro lineal variamos el voltaje.

IV. BIBLIOGRAFAMdulo 3: Convertidor Anlogo Digital Alos.5U Tecnologa y artes Alectrnicas.

http://www.alos.5u.com/pic16f877/Modulo3.htmlSuky, El Modulo de conversin analgica a digital. Micro-Designs. Publicado el 8 de Septiembre del 2010. http://www.micros-designs.com.ar/el-modulo-de-conversion-analogica-a-digital/Adrian David M. Conversor Analogico-Digital implementado en el PIC16f877. Publicado el 23 de Agosto del 2010. http://adriandavidm.blogspot.com/2010/08/

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