OTROS DISPOSITIVOS Y TECNICAS

OTROS DISPOSITIVOS Y TECNICAS

SELECTORES DE DATOS/MULTIPLEXORES.

Es la versión electrónica de un conmutador rotatorio en un solo sentido, se puede comparar con un selector mecánico en una sola dirección. También se puede definir como un proceso de selección de una entrada entre varias y la transmisión de los datos seleccionados hacia un solo canal de salida.

Figura 1: Selector de datos

En la figura 1, se compara un selector mecánico de datos y un selector electrónico de datos. En el primer caso la selección del dato se logra girando mecánicamente el rotor del conmutador, y en el selector electrónico de datos multiplexor se selecciona el dato colocando el numero binario adecuado en las entradas de selección de datos A, B, C.

A continuación se ilustra el multiplexor comercial TTL 74150 que tiene las siguientes características:

1. Consta de 16 entradas de datos.
2. Tiene una única salida invertida w (pin 10).
3. Posee cuatro entradas selectoras de datos de A a D (pin 15 al 11).
4. Tiene una entrada de habilitación denominada STROBE que se considera como un conmutador ON-OFF.

Figura 2: Selector de datos 74150

La tabla de verdad del selector de datos 74150 nos muestra en su primera línea la entrada de habilitación (STROBE) en alto lo cual no habilita ningún dato, sea cualquiera la entrada de selección, como resultado obtendremos en la salida una tensión alta. En la segunda línea tenemos las entradas de habilitación en bajo lo cual habilita las entradas selectoras de datos que en este caso están en bajo por lo cual en la salida obtendremos la entrada E.

Tabla 1: Tabla deverdad del 74150

En la tercera línea además de tener la entrada de STROBE activado en BAJO tenemos en las entradas selectoras de datos LLLH lo cual nos da una salida de E1  y así sucesivamente hasta llegar en las entradas selectoras de datos HHHH que corresponde en la salida a E15.

Este CI tiene muchas aplicaciones como la solución de problemas lógicos difíciles de simplificar. Como ejemplo puede mostrar la figura a continuación donde necesitaríamos muchos CI de lógica combinacional para implementar este circuito.

Figura 3: Solución de problemas lógicos con multiplexores

Además de todo lo anterior el CI 74150 se puede utilizar para transmitir una palabra paralela de 16 bits en forma serie esto se realiza conectando un contador a las entradas de selección de datos y se cuenta desde 0000 hasta 1111, esta puede ser una palabra paralela de 16 bits en las entradas de datos de 0 a 15. Finalmente esta se transmite a la salida en forma serie o sea de dato por vez.

Visualizar la multiplexación.

Figura 4: Aplicación de la multiplexación

En este ejemplo, el multiplexaje reduce el consumo de potencia de los visualizadores y elimina la necesidad de un decodificador extra. El multiplexor trabaja a una frecuencia de 100 Hz que activa alternativamente el conteo de las unidades o de las decenas.

DEMULTIPLEXORES.

El demultiplexor (DEMUX) invierte la operación del multiplexor, el DEMUX tiene una sola entrada de datos que en la salida puede ser distribuida a cualquier canal.

Figura 5: Demultiplexor

El DEMUX también se denomina decodificador y a veces distribuidor de datos, el DEMUX solo permite que los datos fluyan de la entrada a las salidas y no en ambas direcciones.

Los DEMUX están disponibles en versiones TTL y CMOS de una entrada y cuatro salidas, una entrada y ocho salidas, una entrada y diez salidas y una entrada y dieciséis salidas.

El CI decodificador/demultiplexor de 4 a 16 TTL 74LS154 tiene dos entradas de datos G1 y G2 que activan a una única entrada en el nivel BAJO.

La figura 6 muestra el DEMUX 74LS154 que tiene 16 salidas de 0 a 15 con 4 entradas de datos (D a A) sus salidas son activas en bajo por lo que normalmente están en alto y cuando se activan están en bajo, además como se había dicho antes tiene dos entradas de datos G1 y G2 negados que realizan la operación NOR  para generar la única entrada de datos lo que quiere decir que para poder activar un dato deben estar los dos en bajo.

Figura 5: Demultiplexor 74154

El DEMUX 74LS154 pertenece a la familia TTL schottky de baja potencia y mayor velocidad que tiene un retardo de propagación de 30 ns.

Tabla 2: Tabla de verdad del demultiplexor 74154

CERROJOS Y BUFFERS DE TRES ESTADOS. En los sistemas digitales a veces se hace necesario tener memorizado o detenido un dato por algún tiempo que sea necesario. Analicemos la figura a continuación.

Figura 6: Circuito sin cerrojos

En este ejemplo si se deja de presionar el dígito este se borra del visualizador, este problema que se presenta en este sistema digital se puede solucionar anexando un cerrojo o también llamado memoria antes del decodificador.

Figura 7: Circuito con cerrojos

En la figura 8 se detalla un sencillo cerrojo fabricado en forma de CI cerrojo transparente de cuatro bits TTL 7475 este diagrama lógico nos muestra que CI 7475 tienen cuatro entradas que aceptan datos en paralelo, los datos Do a D3 pasan a través del 7475 a sus salidas normal y complementaria, cuando las entradas de habilitación de datos están en alto y se dice que el cerrojo es transparente, ya que cualquier cambio en los datos de entrada se transmite de inmediato a la salidas.

Figura 8: Cerrojo 7475

Cuando las entradas de habilitación están en bajo el dato esta encerrado o mantenido en las salidas por lo que las variaciones en las entradas no afectan las salidas. Este cerrojo se considera un registro de entrada paralela/salida paralela.

Tabla 3: Tabla de verdad del cerrojo 7475

Para los sistemas basados en microprocesador (Microcomputadoras) se utiliza un bus de datos bidireccional para transferir los datos entre los dispositivos.

Figura 9:Buffers utilizados para aislar dispositivos de un bus de datos

En la figura 9 se ilustra un sencillo sistema basado en un microprocesador que utiliza un bus de datos bidireccional de 4 bits. Para que el bus de datos pueda funcionar correctamente cada dispositivo debe estar aislado del bus, utilizando un buffer de tres estados, se ilustra un teclado de entrada familiar con un buffer de tres estados para desconectar del bus de datos el dato encerrado, exceptuando el corto intervalo de tiempo durante el cual el microprocesador envía una seÑal de nivel de bajo de lectura.

Cuando se activa la entrada de control del buffer c, el dato encerrado activa las líneas del bus de datos del nivel alto al nivel bajo dependiendo el dato presente. Después el microprocesador retira ese dato del bus de datos y desactiva el buffer (el control vuelve al nivel alto).

El buffer de tres estados mostrado en forma de bloques en la figura anterior puede implementarse utilizando el CI TTL 74125, cuádruple buffer de tres estados.

Figura 10: Símbolo de un buffer de tres estados

En la electrónica digital existen dos valores 0 y 1 el buffer de tres estados logra la creación de un nuevo estado, es el estado de alta impedancia donde la salida no va tener tensiones altas ni bajas, sino un aislamiento de protección para los elementos de un circuito, que normalmente se utiliza para realizar interconexiones con los buses en las microcomputadoras como parte de microprocesador y de RAM. Actualmente están disponibles muchos dispositivos denominados adaptadores de interfaces de periféricos (PIA) que contienen cerrojos, buffers, registros y líneas de control, están disponibles para cada microprocesador y cuidan las necesidades de entrada y salida del sistema.

Los cerrojos se encuentran en las familias TTL y CMOS, vienen normalmente en versiones de flip-flops D de 4 u 8 bits, algunos tienen salidas de tres estados. Los cerrojos que hemos estudiado sólo permiten que los datos fluyan de la entrada a la salida pero el transceptor de bus es la diferencia, ya que este dispositivo permite que los datos fluyan en ambas direcciones, así como los que se presentan en la figura.

TRANSMISIÓN DIGITAL DE DATOS

Este es el proceso de enviar información de un lugar a otro del sistema que pueden estar próximos o separados, se puede hacer de dos formas: paralela o serie.

• PARALELA: Se utiliza mucho en los sistemas basados en microprocesador como los microprocesadores donde números enteros de bits se transmiten al mismo tiempo, pero se necesitan muchos registros, cerrojos y conductores. Este se utiliza cuando la velocidad o el tiempo es muy importante.

Figura 11: Transmisión de datos paralelo

• SERIE: Este sistema sólo utiliza una línea de transmisión y se utiliza cuando se transmiten datos a largas distancias, se transmite primero un bit de arranque en el nivel 0 luego se transmiten los siguientes 7 bits de datos, un bit de paridad para la detección de errores y finalmente 2 bits de parada en el nivel alto.

Figura 12: Transmisión de datos en serie

ARRAYS LOGICOS PROGRAMABLES (PLA)

Son circuitos integrados cuya característica principal consiste en brindarnos muchas entradas y salidas en un solo dispositivo; generalmente son utilizados en lógica convencional.

La forma de programación de estos dispositivos es muy sencilla. Contienen un sistema de fusibles que en el momento de ser suministrados por el fabricante se encuentran intactos, para luego realizar la programación quemando los fusibles pertenecientes a la línea que no se van a utilizar, dejando conectadas las líneas que se van utilizar, dependiendo a la expresión booleana; así que si tenemos las líneas A, Å; B y B, conectadas a una puerta AND al quemar los fusibles de las entradas Å y B, solo quedarían activadas las entradas A y B, produciendo una salida en la puerta AND de A·B

Figura 13: Notación abreviada de los PLA

COMPARADORES DE MAGNITUD

Son dispositivos que compraran dos números binarios produciendo una salida de comparación como A = B, A > B ó A < B, un circuito integrado comparador característico es el 74HC85 , que es un comparador de 4 bits. Estos dispositivos se pueden utilizar en aplicaciones como comparar magnitudes de variables como la de la temperatura de un horno, y compararla con una temperatura referencial, luego deducir si mantiene una temperatura adecuada, poder variarla o ajustarla.

DISPOSITIVOS DISPARADORES SCHMITT

Son dispositivos utilizados para convertir las ondas seno en ondas cuadradas, ya que estas ultimas tienen tiempos de subida y de bajada bastante rápidos.

Estos dispositivos también ofrecen una mayor histéresis por lo que se incrementa una mayor inmunidad al ruido debido a la diferencia que hay entre la tensión umbral de subida y la tensión umbral de bajada.

Figura 14: Símbolo de un disparador Schmitt

La tensión umbral es aquella tensión de entrada en cuya salida cambia de un estado alto a bajo ó bajo a alto.

CONVERSION ANALOGICA/DIGITAL

CONVERSION ANALOGA/DIGITAL

Una cantidad digital tiene un valor que se especifica por una de dos posibilidades, mientras que una cantidad análoga puede tener posibilidades infinitas. Las cantidades digitales tienen la ventaja sobre las análogas de que se pueden modificar fácilmente sin perder exactitud, pero en el mundo real practicamente todas las seÑales son de carácter análogo,  por eso existen los dispositivos convertidores A/D y D/A, que se encargan de tomar seÑales análogas del mundo exterior,  convertirlas a digitales para poder tratarlas con exactitud, y finalmente volverlas a convertir en análogas ya modificadas y corregidas.

CONVERSIÓN DIGITAL ANÁLOGA

Recordemos que una seÑal digital es aquella que tiene solamente 2 niveles discretos de tensión, y una seÑal analógica es aquella que varia continuamente desde un valor mínimo hasta un valor máximo de tensión ó corriente. Con frecuencia los equipos digitales deben conectarse (mediante una interfaz) con equipos analógicos. Esta interfaz o codificador especial que hace posible esta conexión es lo que llamamos conversor digital analógico (D/A). Como hemos notado la tarea de este conversor es tomar una seÑal digital y transformarla en una seÑal analógica equivalente, estos dispositivos son mas sencillos que el conversor análogo digital (conversor A/D) que se estudiara mas adelante.

figura 1: Conversor D/A

Hay que observar que las entradas binarias del conversor D/A tiene asignado un peso de la siguiente forma:

La entrada A tiene un peso de 1. La entrada B tiene un peso de 2. La entrada C tiene un peso de 4. La entrada D tiene un peso de 8.

Un conversor D/A esta dividido en 2 circuitos o partes funcionales:

1. Una red de resistencias.
2. Un amplificador sumador.

El incremento en la tensión de salida del conversor D/A se presenta por la acción que tienen las resistencias de las entradas (red de resistores) sobre la resistencia de realimentación del circuito amplificador. Esto lo detallaremos mas adelante. La tarea de la red de resistores es asignar adecuadamente pesos a la entrada del conversor D/A. Es común que encontremos un amplificador operacional (am-op) tipo CI, conectado como amplificador sumador; la función de esta parte del conversor D/A es graduar o ajustar la tensión analógica de salida de acuerdo con la tabla de verdad, teniendo en cuenta obviamente el peso de las entradas binarias

AMPLIFICADOR OPERACIONAL

Las características mas importantes de un amp-op son :

Alta impedancia de entrada

Baja impedancia de salida.

Ganancia de tensión (Av) variable (depende del valor de las resistencia externas).

El símbolo esquemático de forma triangular para un amp-op se muestra en la figura 2. Las 2 entradas están etiquetadas con un (+) y con un (-); la entrada (-) se denomina la entrada inversora y la (+) se denomina la entrada no inversora; la salida se muestra en la parte derecha del símbolo. El amp-op requiere de 2 fuentes de alimentación de CC y se ubican en la parte superior e inferior del símbolo. La ganancia de tensión del amp-op (Av) puede. determinarse o fijarse por el valor de las resistencias externas

           Rin (resistor input) resistencia de entrada            Rf  (resistor feedback) resistencia de realimentación

Figura 2: Símbolo esquemático de un amplificador operacional

Los valores de la resistencias (Rf y Rin) determinan la ganancia de tensión Av del circuito amplificador. La ganancia de tensión se calcula utilizando la formula:

     Av = Rf/Rin

Figura 3: Amplificador Sumador

La ganancia de tensión se calcula simplemente dividiendo el valor de la resistencia de realimentación entre el valor de la resistencia de entrada. Los valores de las 2 resistencia mostrada en la figura 3 son:

Rf  = 10K Rin = 1K

utilizando la formula de la ganancia de tensión tendremos:

        Rf    10000            Av = --- = ----- = 10         Rin    1000

La ganancia de tensión en este caso fue 10. Con una ganancia de tensión de 10 v si aplicamos 1 v a la entrada obtenemos 10 v a la salida. Es decir

         AV = 10 ----> Si Vin = 1v, entonces Vout = 10v.

la ganancia de tensión de un amp-op puede obtenerse teniendo en cuenta los voltajes de entrada y salida de acuerdo con la siguiente formula :

           Av = Vout/Vin

Suponiendo una tensión de entrada de 1v y una tensión de salida de 10v, la ganancia de tensión será :

       Vout   10           Av = ---- = -- = 10        Vin    1

La ganancia de tensión puede cambiarse fácilmente, cambiando la relación entre los valores de la resistencia de entrada y la resistencia de realimentación

CONVERSOR D/A BÁSICO

Un conversor digital-analogico básico aparece en la figura 4 como habíamos anotado el conversor D/A esta dividido en 2 circuitos: La red de resistencia y el amplificador sumador. La tensión de entrada (Vin) se aplica a través de los conmutadores de entrada (D, C, B, A), en la parte superior del esquema. La tensión de salida analógica (Vout) se mide con un voltímetro. a la derecha. La tensión de entrada Vin es de 3V, y la salida varia de acuerdo a la tabla de verdad 1. Observar los valores de las resistencias en la red de resistencias. La resistencia que corresponde al MSB (o sea R4) es la resistencia de valor mas bajo. La resistencia R3, o sea, la resistencia con peso 4 es dos veces la resistencia R4. También la resistencia R2, es decir la entrada cuyo peso es 2, es 2 veces la resistencia de R3 y así sucesivamente. Para que un conversor D/A se preciso hay que tener en cuenta lo siguiente:

Los valores de resistencia deben ser bastantes precisos.

La tensión de alimentación también debe ser precisa.

Tabla 1: Tabla de verdad de un conversor D/A

Suponer que un conversor D/A opera de acuerdo con la tabla de verdad 1. Observar que la tensión analógica (Vout) aumenta gradualmente de 0 a 6 V. Cada aumento en la cuenta binaria incrementa la tensión analógica en 0.4 V por ejemplo, cuando la cuenta binaria pasa del 0001 al 0010, la tensión de salida analógica aumenta de 0.4 a 0.8 V. Considerar la situación de la figura1,donde la entrada binaria es 0000 (linea 1 en la tabla de verdad de la figura 1. Todos los conmutadores están a tierra (GND), VIN = 0 Y por tanto Vout = 0v. Ahora considerar activado solamente el conmutador de la entrada A.

Figura 4: Diagrama esquemático del circuito conversor D/A

Esto corresponde a la linea 2 de la tabla de verdad 1. Primero calcular la ganancia del amp-op como sigue, observando que el valor de la resistencia de realimentación Rf es de 20 K y el de la resistencia de entrada R1 es de 150K

           Rf    20000        Av= -- =  -----  = 0.133            Ri    15000

La ganancia de tensión del amp-op es de 0.1333 cuando se activa el conmutador ahora se calcula la tensión de salida (Vout)

       Vout = Vin·Av = 3·0.133 = 0.4 V

La tensión calculada para la salida (Vout) del amp-op del conversor D/A de la figura 4 cuando solamente esta activada el conmutador A es de 0.4V esto satisface los requerimientos de la tabla de verdad (linea 2) de la figura 4. A continuación considerar activado solamente l conmutador B (entrada binaria 0010 figura 4) esto corresponde a la linea 3 de la tabla de verdad. Primero debe calcularse la ganancia de tensión del amp-op

           Rf   20K           Av= -- = --- = 0.276       Ri   75K

La ganancia del amp-op es de 0.276 con una resistencia de entrada Rin=75K y Rf =20K

A continuación se calcula la salida de tensión del conversor D/A (Vout).

          Vout = Vin·Av = 3·0.276 = 0.8V

Suponer que solamente se activa el conmutador C  (entrada binaria 0100) figura 1. la ganancia de tensión del amp-op se calcula.

     Rf    20000           Av = ---- = ----- = 0.533         Rin   37500

La ganancia del amp-op es de 0.533 cuando Rf= 20K y Rin =37.5K A continuación se calcula la tensión de salida Vout del amp-op.

         Vout = Vin·Av = 3·0.533=1.6V

Esto satisface las especificaciones de la tabla de la verdad de la linea 5 de la figura 1 Observar la linea 7 de la tabla de verdad para el conversor D/A figura 1. La entrada binaria es 0110. Se activan 2 conmutadores de entrada C y B Colocando a R3 y a R2 en paralelo formando la resistencia de entrada (Rin) esta debe calcularse de acuerdo con la formula que ya conocemos.

R3·R2   37.5K·75K          Rt = ----- = --------- = 25K       R3+R2   37.5K+75K

Se calcula la ganancia del amp-op

      Rf    20K          Av = --- = --- = 0.8       Rin   25K

La tensión analógica de salida Vout del conversor D/A se calcula como

          Vout = Vin·Av = 3·0.8 = 2.4V

Esto satisface los requerimientos  de la linea 7 de la tabla de verdad de la figura 1

Considerar la linea 16 de la tabla de verdad de la tabla de verdad de la figura xxx para el conversor D/A. La entrada binaria es 1111 todos los conmutadores están activos poniendo en paralelo la resistencia R4, R3, R2 y R1. Se calcula el valor de Rin utilizando la formula de la resistencia en paralelo:

Rin = ----- ----- ------------- = -------- ----- ------       1/R4 + 1/R3 +1/R2 + 1/R1  1/18.7K + 1/37.5K +1/75K + 1/150K

El valor de Rin es por lo tanto 10K. La ganancia de tensión Av del amp-op puede calcularse como:

Rf   20K        Av= ---  --- = 2K            Rin  10K

Ahora se calcula la tensión de salida del amp-op como:

       Vout = Vin·Av = 3·2 =6V

Esto satisface los requerimientos de la tabla de la verdad de la figura xxx.

Para cambiar el escalamiento en la salida solo basta con cambiar el valor de la resistencia de realimentación; por ejemplo, si en este caso cambiamos el valor de Rf de 20K a 10K nos dará incrementos mas finos de tensión de salida.

CONVERSOR D/A TIPO ESCALERA

Figura 5: Conversor D/A de 5 bits con red de resistencias R-2R.

Tabla 2: Tabla de verdad para un conversor D/A de 5 bits

Este conversor  consta de un amplificador sumador y una red de resistencias diferente al utilizado por el conversor anterior que se denomina R-2R ya que solo necesita 2 valores de resistencias, uno doble (2R) del otro (R) de aquí su nombre; su función es la misma que la red de resistencia anterior. En este tipo de conversores la precisión depende en gran medida de la precisión de la fuente de alimentación. Para este propósito los fabricantes disponen de referencia especiales de tensiones de precisión. El conversor que tomaremos como ejemplo es un conversor D/A de 5 bits, posee una tensión de entrada de 3.7V. figura 5. El resistor de realimentación R11 del amplificador sumador es de 9K. Este valor se seleccionó y/o calculo para producir una tensión de salida a escala completa (es decir, con todos los conmutadores cerrados a + 3.7V) de 3.1V. La tabla de verdad para este circuito se da en la tabla 2. Observar que cada incremento en la cuenta binaria hará incrementar la tensión de salida en 0.1V. El conversor D/A de nuestro ejemplo se dice que tiene una resolución de 5 bits, esto significa que tiene 32 posibilidades de salida (2^5=32). En el conversor D/A anterior  la resolución era de 4 bits; en la mayoría de los casos los usuarios prefieren conversores con mas resolución para obtener incrementos mas finos en la tensión de salida. La resolución de un conversor D/A es una característica importante, ella viene dada por el numero de entradas o por el porcentaje a escala completa. Por ejemplo el conversor D/A de 4 bits tendrá su incremento de salida mas pequeÑo igual a 1 parte de 16. Al utilizar la formula, la resolución en tanto por ciento puede calcularse como:

porcentaje de resolución = ---·100 = ----·100 = ---·100 = 1.7%             n        16-1        15

en este caso 2^n = 2^4 = 16, donde n es el numero de bits de entradas. El resultado significa que, para cada aumento en la cuenta binaria, la tensión de salida (Vout) del conversor D/A cambia el 6.7 por ciento de la máxima tensión de salida.

        Así: Vout(max)= 6.0 V

        incremento = --------- = 0.4

que es en efecto el incremento que teníamos.

La resolución para el conversor D/A de 5 bits se calcula entonces

porcentaje de resolución = ----·100 = ----·100 = ---·100 = 3.2 %              n          n          31

El conversor D/A de 5 bits tiene una resolución de 3.2%. El porcentaje es inferior hace que el conversor de 5 bits sea mejor para la mayoría de los trabajos que el conversor D/A de 4 bits. El conversor de nuestro ejemplo, puede cambiarse para que tenga una mejor resolución aÑadiendo otro conmutador de entrada F, una resistencia vertical de 10K y una resistencia horizontal de 20K debajo de R5. La conexión al amp-op vendría del extremo derecho, de la parte inferior izquierda, de la resistencia de 20K en la escalera R-2R. Otros factores a considerar a la hora de comprar conversores D/A son la precisión y velocidad de operación, o tiempo de respuesta

CONVERSIÓN ANALOGICA/DIGITAL

La tecnología digital tiene muchas ventajas sobre la tecnología analógica, ya que los sistemas digitales son más fáciles de diseÑar, tienen mayor exactitud y precisión, alta inmunidad al ruido, entre otras, pero, sin embargo cuando se emplean técnicas digitales existe, en realidad solo una limitante: El mundo real es fundamentalmente analógico. La mayor parte de las cantidades físicas son de naturaleza analógica, y a menudo estas cantidades son las entradas y salidas de un sistema que las monitorea, que efectúa operaciones con ellas y que las controla. Algunos ejemplos son la temperatura, la presión, la posición, la velocidad, el nivel de un líquido, y muchas mas. Cuando se tienen entradas y salidas analógicas, deben seguirse tres pasos para aprovechar las técnicas digitales:

1. Convertir las entradas analógicas del 'mundo real' a la forma digital.
2. Procesar (realizar operaciones con) la información digital.
3. Convertir de nuevo las salidas digitales a la forma analógica del mundo real.

Un método para convertir una seÑal análoga a digital es mediante el llamado ADC (Analog Digital Converter) de rampa digital el cual es uno de los métodos más sencillos de conversión que emplea un contador binario como registro y permite que el reloj incremente el estado del contador un paso a la vez que Vax Š Va. Este tipo de convertidor recibe el nombre de ADC de rampa digital debido a que la forma de onda en Vax (salida del conversor D/A) es una rampa (en realidad una escalera) como la que se muestra en la figura xx.B. Este tipo de conversión también se conoce con el nombre de ADC tipo contador. La figura xx.A es el diagrama de un ADC de rampa digital. Como se observa, este contiene un contador, un DAC, un comparador analógico y una compuerta AND de control. La salida del comparador también proporciona la seÑal de fin de conversión activa en BAJO, FDC. Si se supone que Va, el voltaje analógico de entrada al convertidor, es positivo, la operación del mismo es la siguiente:

1. Se aplica el pulso INICIO para poner el contador en cero. El estado ALTO de INICIO también inhibe el paso de los pulsos de reloj por la compuerta AND y de aquí hacia el contador.
2. Cuando las entradas del DAC son todas cero (0), la salida de este es Vax=0v
3. Dado que Va > Vax, la salida del comparador, FDC es ALTO.
4. Cuando INICIO regresa al estado BAJO, se habilita la compuerta AND y los pulsos de reloj entonces pasan hacia el contador.
5. A medida que cambia de estado el contador, la salida del DAC, Vax, aumenta un paso a la vez, como lo muestra la figura xx.B
6. Este proceso continua hasta Vax alcanza un paso que excede a Va por una cantidad igual o mayor que Vt (por lo general de 10 a 100µV). En ese momento FDC cambia hacia el estado BAJO e inhibe el flujo de pulsos hacia el contador, motivo por el cual este deja de contar.
7. El proceso de conversión está terminado, lo que es seÑalado por la transición de ALTO hacia BAJO de la seÑal FDC; el contenido del contador es la representación digital de Va.
8. El contador retiene el valor digital hasta que el siguiente pulso INICIO da comienzo otra vez al proceso de conversión.

Ejemplo: Supóngase que el ADC de la figura xx.A tiene las siguientes características: .frecuencia de reloj = 1 MHz. .Vt = 0.1mV .La salida del DAC a escala completa es de 10.23 V. .Una entrada de 10 bits. Determinar lo siguiente:

1. El equivalente digital obtenido para Va = 3.728V
2. El tiempo real de conversión.
3. La resolución del convertidor.

solución:

1. El DAC tiene una entrada de 10 bits y una salida fs de 10,23V. Por lo tanto, el numero de posibles pasos totales es de 2^10-1=1023, de manera que el tamaÑo de paso es: 10,23V ------ = 10 mV 1023 Esto significa que Vax crece en pasos de 10 mV cuando el contador cuenta hacia arriba desde cero (0). Ya que Va = 3.728V y Vt = 0.1mV, entonces Vax tiene que llegar a 3.7821 o mas antes que el comparador cambie a BAJO. Esto requerirá 3.7821V ------- = 372.81 = 373 pasos 10 mV Al termino de la conversión, por lo tanto, el contador contendrá el equivalente binario de 373, que es 0101110101. Este es el equivalente digital deseado de Va = 3.728V, como lo produce este convertidor A/D.
2. Se necesitaron 373 pasos para completar la conversión en consecuencia, ocurrieron 373 pulsos de reloj a razón de uno por microsegundo. Esto hace un tiempo real de conversión de 373 µS.
3. La resolución de este convertidor es igual al tamaÑo de paso del convertidor D/A que es 10 mV. En porcentaje es 1/1023 * 100 por ciento 0.1 %

Figura 6: Conversión A/D de rampa digital