REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERA

ESCUELA DE INGENIERA ELCTRICA

DEPARTAMENTO DE ELECTRNICA

UNIDAD CURRICULAR: PROYECTO DE DIGITAL

ASIGNACIN 1: CONVERTIDOR DIGITAL ANALGICO.

Realizado por:

Andara, Alejandra C.I: 23.444.242

Bozo, Vernica C.I:

Pia, Jaliesis C.I: 21.383.173.

Semprn, Larry C.I: 21.360.440

Vilchez, Guillermo C.I: 23.444.786

Maracaibo, Febrero de 2015.

NDICE GENERAL

MATERIALES UTILIZADOS

MARCO TERICO

SUMADOR DIGITAL RESTADOR DIGITAL CONVERSOR ANALGICO-DIGITAL (DAC)

MTODO APLICADO CONCLUSION BIBLIOGRAFA.

INTRODUCCIN

La electrnica es un rea de estudio que abarca innumerables aplicaciones que

tienen lugar en la ciencia moderna por la cual est regida el sistema mundial.

Las tcnicas digitales y analgicas se combinan para determinar o transformar

fenmenos fsicos a seales elctricas y de esta manera poder analizar su

comportamiento. Es por esto que se han creado elementos de circuitos

electrnicos que sirvan de sensores y traductores para poder percibir y

visualizar la seal que se transmite, al igual que componentes lgicos que

permitan manipular un sistema de acuerdo a las necesidades de operacin

requeridas.

Un circuito sumador-restador es un sistema electrnico que consiste en hacer

operaciones aritmticas de suma y resta mediante compuertas lgicas que

permitan llevar a cabo dichas funciones. Generalmente, estas operaciones se

realizan en cdigo binario decimal o BCD exceso 3; por regla general, los

sumadores emplean el sistema binario. De acuerdo a esto, el proyecto estar

guiado hacia el diseo y construccin de un sumador restador de 4 bits con

visualizacin dinmica mediantes displays de 7 segmentos mostrando el

nmero de salida en el sistema decimal y, a su vez, permitiendo observar la

seal en forma analgica a travs de un convertidor digital analgico (DAC), a

fin de analizar y observar el funcionamiento de estos dispositivos tan

fundamentales.

MATERIALES UTILIZADOS

- (1) Una Regleta de Prueba (Protoboard).

- Fuente de alimentacin de corriente directa.

- Cables de Conexin elctrica.

- (3) Tres Dip Switch (Interruptor).

- (9) Nueve resistencias de 300 Ohmios de 0.5W. - (3) Tres resistencias de 2000 Ohmios de 0.5W.

- Un Capacitor de 100nF.

- (1) Un integrado de cuatro compuertas XOR 4030.

- (2) Dos sumadores de 4 Bits 74LS83. - (1) Un integrado de cuatro compuertas AND 74LS08.

- (1) Un integrado de cuatro compuertas OR 74LS32. - (2) Dos displays de 7 segmentos.

- (2) Dos decodificadores 74LS47.

- (1) Un convertidor de seal Digital-Analgico (D/A) DAC0808.

- Amplificador Operacional (OPAM) LF351.

MARCO TERICO

SUMADOR DIGITAL

Un sumador es un circuito que realiza la suma de dos palabras binarias. Es

distinta de la operacin OR, con la que no se debe confundir. La operacin

suma de nmeros binarios tiene la misma mecnica que la de nmeros

decimales.

Por lo que en la suma de nmeros binarios con dos o ms bits, puede ocurrir

el mismo caso que podemos encontrar en la suma de nmeros decimales

con varias cifras: cuando al sumar los dos primeros dgitos se obtiene una

cantidad mayor de 9, se da como resultado el dgito de menor peso y me

llevo" el anterior a la siguiente columna, para sumarlo all.

En la suma binaria de los dgitos 1 + 1, el resultado es 0 y me llevo 1, que

debo sumar en la columna siguiente y pudindose escribir 10, solamente

cuando sea la ltima columna a sumar. A este bit ms significativo de la

operacin de sumar, se le conoce en ingls como carry (acarreo), equivalente

al me llevo una de la suma decimal.

FUNCIONAMIENTO

Desde un punto de vista genrico sean A y B dos informaciones binarias de n

bits:

A= An-1 An-2 A2 A1 A0 y

B= Bn-1 Bn-2 B2 B1 B0

La suma A + B sera un proceso de n sumas parciales, comenzando por los dos

bits de peso menor. Se comienza con A0 y B0 dando esto un S0 y un bit de

acarreo C0 que se propagara como elemento integrante de la suma, en los

siguientes dos bits en orden ascendente de peso. A partir de entonces el

resultado de todas las operaciones incorpora un bit de suma S1 y un bit de dos

bits siguientes y as sucesivamente.

S= Cn-1 Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0

SUMADOR 74LS83

El circuito integrado 74LS83 implementa un sumador binario completo de

2 nmeros de 4 bits. Este sumador completo en particular fue el empleado en

la prctica.

Hay salida de suma por cada bit y el acarreo resultante, se obtiene del

cuarto bit.

Est diseado para velocidades medias-altas de funcionamiento, con bits

mltiples de suma en paralelo y acarreo en serie.

Tensin de alimentacin.......................4,5V a 5,25V.

Temperatura de funcionamiento.............0 a 70C.

Cargabilidad de salida normalizada C4......5 U.L.

Cargabilidad de las salidas de suma.........10 U.L.

Tensin de entrada alta mnima..............2V.

Tensin de entrada de alta mxima.........0,8V.

Figura 1. DATA SHEET 74LS47

Figura 2. DIAGRAMA LOGICO 74LS47

El problema de sumar dos datos en binario usando este tipo de

sumador es que cuando el resultado de la suma es mayor que 9 producira un

error. Esto puede resolverse usando un par de sumadores binarios: uno para

realizar la primera suma y otro para realizar la correccin (sumar 6) en el

caso de que el numero a obtener sea igual o mayor a 10. Ademas se

requiere un circuito lgico comparador para que active un indicador de que el

resultado es mayor que 10.

Figura 3. SUMADOR DE DOS DIGITOS.

RESTADOR DIGITAL

La forma ms conveniente de efectuar una resta de nmeros binarios es

utilizando complementos. El complemento a dos se obtiene calculando el

complemento a uno y sumando 1 al par de bits menos significativo. El

complemento a uno se complementa con inversores, y el 1 se suma a travs

de acarreo de entrada.

FUNCIONAMIENTO

El circuito para restar A B consiste en un sumador con inversores

colocados entre cada entrada de datos B y la entrada correspondiente del

sumador completo. El acarreo de entrada C0 debe ser igual a 1 al restar. La

operacin se convierte entonces en A mas el complemento a uno de B mas

1. Esto es igual a A ms el complemento a dos de (B A) si A < B. en el caso

de nmeros con signo, el resultado es A B, siempre que no haya

desbordamiento.

Las operaciones de suma y resta se pueden combinar en un solo circuito

que tiene un solo sumador binario compartido. Esto se hace incluyendo una

compuerta OR exclusivo con cada sumador completo.

SUMADOR-RESTADOR 74LS83

El mismo circuito integrado descrito anteriormente puede ser utilizado

para llevar a la prctica operaciones de resta. Ms an, tanto la suma como

la resta son, desde el punto de vista digital, muy similares, por lo cual resulta

fcil la implementarla de circuitos digitales que permitan seleccionar una u

otra operacin. Aqu se muestra la forma como podra alambrarse, con la

ayuda de 4 compuertas XOR auxiliares, un circuito sumador que permita,

segn la posicin de un conmutador de seleccin, ejecutar la suma o la resta

de dos datos binarios de 4 bits cada uno.

Figura 4. SUMADOR-RESTADOR 74LS47

CONVERSOR ANALGICO-DIGITAL (DAC)

Un conversor Digital-Analgico es un dispositivo que convierte un cdigo

digital en una seal analgica. En la vida cotidiana lo usamos diariamente

como por ejemplo al ver una pelcula en DVD, el disco contiene datos digitales,

el DVD convierte esos datos digitales en seales analgicas para ser

reproducidas como audio y video. Otro ejemplo comn es la PC, la informacin

que almacena est guardada en formato digital, el mismo ordenador los

convierte en seales analgicas para ser reproducidos 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 hidrulico del

Imperio Otomano, el electromecnico inventado por M.B. Farmer y J.M.E.

Baudot en 1853 y 1875 respectivamente, aunque fue usado en primer

momento para la telegrafa por Willard M. Miner en 1903. El primer conversor

digital-analgico totalmente electrnico fue el ideado por Reeves a principios de

1920. A partir de ah se han desarrollado diferentes tipos de conversores como

por ejemplo "El conversor D/A con resistencias ponderadas " y " Conversor D/A

con red de resistencias R-2

En la siguiente figura se observa como la seal digital es transformada

en seal elctrica. Para la recuperacin de esta seal elctrica, la seal digital

debe pasar, como ya se dijo, por un convertidor del Tipo Digital-Anlogo. Esta

seal modulada, es recuperada a travs de un filtro pasa bajo e interpolada,

obtenindose la seal anlogo equivalente.

Figura 5. Proceso de conversin digital anlogo.

Ms especficamente, un conversor DAC convierte las seales digitales

en cantidades elctricas analgicas relacionadas en forma directa con el

nmero de entradas codificado digitalmente. Los DAC efectan sus

conversiones recibiendo la informacin en forma serial o paralela. La decisin

de emplearlos en serie o paralelo se basa en el uso final, como por ejemplo en

instrumentos de medida como osciloscopios de almacenamiento digital se

emplea la conversin de tipo paralela y en aplicaciones del control de proceso

como vlvulas se puede efectuar en forma serie. Un sistema tipo DAC se basa

en el diagrama que se muestra en la figura que sigue.

Figura 6. Esquema Bsico de un DAC

El registro acepta una entrada digital, slo durante la duracin de la seal

convertida. Despus de la adquisicin, el registro mantiene constante el

nmero digital hasta que se reciba otro comando. Las salidas del registro

controlan interruptores que permiten el paso de 0 [V] o el valor de la fuente de

voltaje de referencia. Los interruptores dan acceso a una red sumadora

resistiva que convierten cada bit en su valor en corriente y a continuacin la

suma obteniendo una corriente total.

El valor total alimenta a un amplificador operacional que realiza la conversin a

voltaje y el escalamiento de la salida. Cada resistor de la rama esta ajustado

segn el bit que tenga a la entrada como se muestra en el esquema

correspondiente a la prxima figura.

Figura 7. Conversor bsico escalera.

Luego, la tensin de salida de un conversor de n bits, est dada por la siguiente

ecuacin:

( )

Donde cada an representa la informacin binaria 0 o 1. Debido a las

caractersticas estndar en la fabricacin de las resistencias, es difcil encontrar

en valor exacto de los resistores adecuados para un diseo en particular. Para

evitar la necesidad de disponer de tantos valores resistivos, la estructura R/2R

de la figura a continuacin utiliza solo dos valores aunque necesita el doble de

resistencias.

Con esta tcnica se pueden fabricar conversores tipo ADC de 12 a 16 bit, sin

embargo, la estabilidad de la fuente de poder y el ruido viene a jugar un papel

crtico al aumentar el nmero de bit. Un entorno de aplicacin especialmente

importante para los conversores DAC es el audio, empujado por el desarrollo

del disco compacto.

Figura 8. Estructura R/2R

DACO8O8

El DAC0808 es un convertidor de digital a anlogo monoltico de 8 bits, este

ofrece una escala que coloca una corriente completa en la salida en 150 ns,

mientras que disipa solamente 33mW con las fuentes de 5 V.

Figura 9. DAC0808

El DAC0808 est compuesto de una red de resistencias R-2R, el voltaje

aplicado a estas resistencias se puede alterar externamente por medio de los

terminales Vref(+) pin 14 y Vref(-) pin 15. El DAC entrega, por el pin 14 una

corriente Iin. Para convertir esta componente a voltaje hay que colocar en la

salida un sistema apropiado, por ejemplo de un amplificador operacional o una

resistencia.

MTODO APLICADO

El proyecto fue diseado a travs del software de simulacin de circuitos

electrnicos PROTEUS 8 PROFESIONAL. El programa PROTEUS est

conformado por dos aplicaciones llamadas Ares e Isis. Isis est diseado para

realizar esquemas de circuitos con casi todos los componentes electrnicos

que se encuentran actualmente disponibles en el mercado de los circuitos

integrados y los componentes pasivos y activos utilizados en las aplicaciones

electrnicas, adems posee una aplicacin de simulacin que permite

comprobar la efectividad de un circuito determinado ante una alimentacin de

voltaje, este voltaje en la aplicacin es virtual; tambin permite cargar a los

microcontroladores presentes en sus libreras con los programas previamente

desarrollados en los programas ensambladores y en los compiladores de Basic

segn sea el tipo de lenguaje elegido por el programador.

Para la elaboracin del proyecto luego de haber previamente diseado el

circuito, se utiliz una regleta de prueba Protoboard. El Protoboard permite

montar y modificar fcil y rpidamente circuitos electrnicos sin necesidad de

soldaduras, y muchas veces, sin herramientas. Una vez que el circuito bajo

experimentacin est funcionando correctamente sobre el Protoboard puede

procederse a su construccin en forma definitiva sobre un circuito impreso

utilizando soldaduras para fijar e interconectar los componentes.

CONCLUSION

Unos de los aspectos ms importantes de este proyecto es la de convertir una

seal digital en analgica. La seal digital es procesada mediante lgica

combinatoria, a partir sumadores-restadores. Dicho circuitos combinatorios son

los que emplean el funcionamiento de la conversin, es decir, son los generan

la seal digital que se necesita para la conversin.

Este proceso se puede apreciar en la figura 5, el cual la seal pasa por un

proceso de cuantificacin y filtraje que permite obtener la seal analgica.

Todos estos procesos brindan el conocimiento necesario de como es el manejo

de la conversin digital-analgica, aplicado a diferentes reas que la rigen,

como por ejemplo los sistemas de telecomunicacin como internet o telefona,

el cual la informacin se transmite en forma cuantificada para la transmisin y

previa conversin.

A nivel experimental los resultados fueron bastantes concisos, cumplindose

as el objetivo primordial del proyecto de como lo es la conversin digital-

analgico y la obtencin de la seal digital visualizadas en displays de 7

segmentos, a partir de los circuitos combinatorios y sistemas lgicos que

permiten manipular un sistema segn las necesidades requeridas de

operacin.

BIBLIOGRAFA.

Internet:

http://www.ie.itcr.ac.cr/sguadamuz/Uso%20del%20protoboard.pdf

http://www.tecnica1lomas.com.ar/tutoriales/manual-proteus.pdf

Ingeniatic Conversor digital analgico

http://ingeniatic.euitt.upm.es/index.php/tecnologias/item/426-

conversor-digital-anal%C3%B3gico

Conversor Digital-Anlogo Conceptos Bsicos

http://quidel.inele.ufro.cl/~jhuircan/PDF_CTOSII/ad03.pdf