Red R-2R

Resistencia equivalente lógica natural flexible

Una red R-2R o también llamada escalera de resistencias es un circuito electrónico formado por resistenciasalternando dos valores posibles, donde un valor debe ser el doble del otro. Varias configuraciones son posibles.

Una red R-2R permite de una forma simple y económica implementar un convertidor digital-analógico (DAC), enlazando grupos de resistencias de precisión alternando los dos valores posibles en una escalera.

Índice

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1 Convertidor digital-analógico de red R-2R 2 Características

o 2.1 Ventajaso 2.2 Inconvenientes

3 Referencias 4 Véase también

Convertidor digital-analógico de red R-2R[editar]

Los convertidores digital-analógico (DAC) de escalera o red R-2R hacen uso de la red R-2R para generar una señal analógica a partir de los datos digitales que se presenten en sus entradas. A diferencia del DAC de pesos ponderados, el de red R-2R solo necesita dos valores de resistencias. Lo que lo hace mucho más sencillo.

Igual que el modelo de resistencias ponderadas, consta de una red de conmutadores, una referencia estable de tensión y la red o escalera R-2R de precisión. La salida se conecta a un circuito aislador que permite conectarlo sin carga a la siguiente etapa. El análisis de la escalera se realiza evaluando los equivalentes de Thêvenin desde los puntos señalados. Desde cualquiera de estos puntos la resistencia equivalente resulta ser R. En efecto, por ejemplo, desde P0 es trivial ver que el equivalente paralelo es 2R//2R=R. Desde P1 hay que hacer algo más pero también es fácil ver que vale R. Lo vemos en la figura.

En los DAC multiplicados, la escalera R-2R usa el voltaje de referencia como una entrada. Este puede variar sobre el rango máximo de voltaje del amplificador y es multiplicado por el código digital.

Características[editar]

Ventajas[editar]

Alta velocidad de conversión Funcionamiento sencillo

Inconvenientes[editar]

Los valores de las resistencias tienen que ser precisos, sobre todo los de las resistencias de los bits MSB (Most Significant Bit)

Son necesarios muchas resistencias

Referenciaseditar

R. Pallás, Adquisición y distribución de señales, Marcombo, Boixareu editores, 1993. G.C. Loveday, Diseño de Hardware Electrónico, Ed. Paraninfo, Madrid, 1995. S. Wolf, y R.F.M. Smith, Guía para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio,

edición ampliada y actualizada. prentice-hall hispanoamericana. México, etc., 1992. Nacional Semiconductor, Specifying A/D and D/A converters. Application note 156. C. Marven and G. Ewers, A Simple Approach to Digital Signal Processing, Texas

Instruments, 1993. J.J.G. de la Rosa et al., Circuitos Electrónicos Aplicados. Simulación con PSPICE. Libro

electrónico. Servicio de Publicaciones de la Universidad de Cádiz, 2000. H. Taub and D. Schilling, Digital integrated electronics, McGraw-Hill, New York, 1997.

R-2R Ladder en conversor digital analógico (CDA), by Kiara Navarro marzo 5, 2014  Antony García González  Colaboraciones, Conceptos de electrónica,Electrónica

Este arcítulo sobre la escalera R-2R, una configuración muy

utilizada en conversión analógico digital (CDA) es una

colaboración de la compañera Kiara Navarro, del blog

Clase911.com para Panama Hitek. Kiara es estudiante de

Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones de la

Universidad Tecnológica de Panamá. Actualmente cursa el

quinto año de su carrera y esta vez tenemos el honor de contar

con su colaboración para traerles a ustedes este interesante

tema.

 

Todos aquellos que alguna vez hayan trabajado con microcontroladores, habrán tenido la experiencia de escuchar o utilizar un conversor digital analógico. Por ejemplo, el microcontrolador ATMega 328p que utiliza la placa Arduino UNO tiene un conversor analógico digital de 10 bit. Un conversor analógico digital está basado en tres procesos básicos para la transformación de una señal analógica a digital, estos procesos son conocidos como: muestreo, cuantización y codificación. No entraré en detalles con estos procesos pero lo importante de

ellos es que se encargan de muestrear una señal, cuantizarla asignando a cada valor de muestra un nivel y luego codificándola por lo general en una señal PCM. El resultado es la obtención de un número binario equivalente a la señal analógica tomada de la muestra.

Una aproximación de un conversor analógico digital necesita un conversor digital analógico, un registro encargado de convertir un voltaje desconocido a un valor digital, y un comparador que utiliza un voltaje de referencia, (para el Arduino UNO se conoce como AREF http://www.clase911.com/CV/index.php/component/content/article/45-technologie/technologie/191-para-que-sirve-el-pin-aref-en-arduino). Dentro de muchos conversores digital analógico se encuentra la existencia de un circuito llamado R-2R donde su función es la de suplir valores analógicos mediante el uso de resistencias utilizando referencias digitales. Es una configuración escalera de puras resistencias.

Veamos el diagrama de un circuito R-2R.

Observa que el circuito tiene ciertas características, la primera de ellas ya la he mencionado y es su configuración de tipo escalera. La otra característica y

ventaja es la utilización de únicamente dos valores de resistencias, donde el segundo valor es el doble del primero, de allí su nombre: R-2R mientras que la referencia digital se coloca en la terminal que no va conectada a la configuración.

Haciendo un análisis de Thévenin se puede entender mejor cómo funciona este circuito. Más que todo trabaja como un divisor de voltaje que por cada entrada binaria se presenta una ganancia. Un ejemplo similar a lo que acabo de mencionar, lo puedes encontrar en este artículo: http://www.clase911.com/CV/index.php/component/content/article/39-electronique/electronica/237-como-funciona-un-conversor-digital-analogico-de-tres-bits 

Si eres curioso y quisieras poner a prueba tus habilidades en circuitos, podrías calcular su equivalente Thévenin por cada entrada binaria tomando en cuenta la tierra virtual y observarás que la resistencia vista a la entrada es igual a R.

Este es un circuito puede ser económico dependiendo desde donde lo mires ya que sólo implementa el uso de dos valores de resistencias, pero éstas deben ser de precisión, especialmente para los bits más significativos (MSB). Una de las ventajas que ofrece con respecto a otras configuraciones es que el número de resistencias necesarias es proporcional a 2n y tiene alta velocidad en la conversión de la señal.

El R-2R brinda un voltaje a la salida que va entre 0 a 5 V si se considerada que las entradas digitales pueden brindar únicamente esos dos valores y tendrán 2^n valores analógicos posibles.

Muchos de los ADC están basados en esta red y es importante al menos tener una idea básica de su funcionamiento. Algo muy importante a mencionar es que esta red puede no presentarse en un microcontrolador, para eso existen integrados como el BCN31 Ladder o el 628 Ladder que pueden servirte a la hora de diseñar o elaborar proyectos. Puedes utilizarlo por ejemplo para diseñar sensor de presión de aire, o un LCD que trabaje para un dimmer, entre otros. Puedes utilizarlo tranquilamente con circuitos que trabajen a niveles de voltaje TTL.

Si decides en algún momento utilizarlo, es preferible que le añadas un buffer para que aisles la carga de la impedancia de salida. Un LM358 debería servirte. También a medida que incrementes la cantidad de entradas, es necesario que utilices una resistencia 2R puesta a tierra.

Espero que les haya gustado esta entrada. Y si este artículo te ayudó, y quisieras compartir tu nuevo conocimiento con los demás, ayúdanos a que otras personas como tú, pueden también leerlo.

Un conversor digital-analógico es un dispositivo que convierte un código digital en una señal analógica. En la vida cotidiana lo usamos diariamente como por ejemplo si vemos una película en

DVD, el disco contiene datos digitales, el DVD convierte esos datos digitales en señales analógicas para ser reproducidas como audio y vídeo. Otro ejemplo más común es el PC, la información que  almacena está guardada en formato digital, el mismo ordenador los convierte en señales analógicas para ser reproducidas como audio y video.

A lo largo de la historia se han inventado varios tipos de conversores debido a diferentes necesidades, cabe destacar el conversor hidráulico del Imperio Otomano, el electromecánico inventado por M.B. Farmer y J.M.E. Baudot en 1853 y 1875 respectivamente, aunque fue usado en primer momento para la telegrafía por Willard M. Miner en 1903. El primer conversor digital-analógico totalmente electrónico fue el ideado por Reeves a principios de 1920. A partir de ahí se han desarrollado diferentes tipos de conversores como por ejemplo " El conversor D/A con resistencias ponderadas " y " Conversor D/A con red de resitencias R-2R".