EDI018702 2019 2 AULA10

Apresentação

No mundo real as grandezas físicas são ditas analógicas. O primeiro passo para trazer esse mundo para o seu sistema digital é o de transformar essas grandezas em sinais elétricos. Os equipamentos responsáveis por essa transformação são conhecidos por sensores ou transdutores. Esses transdutores estão em quase tudo ao nosso redor. São sensores como os de pressão, vazão, luz, temperatura e PH. Todos esses transdutores transformam as grandezas físicas em sinais elétricos. Os sinais elétricos podem ser lineares e proporcionais à amplitude das grandezas medidas, ou então não lineares mas com curvas conhecidas, que podem ser compensadas de alguma maneira depois de adquiridos. Uma vez transformadas em sinais elétricos, a precisão das grandezas convertidas pelos transdutores fica limitada às características ou especificações desses transdutores. Sua natureza ainda é analógica e contínua no tempo. Para trazer essas grandezas para dentro do seu sistema digital, será necessário realizar mais uma transformação do sinal analógico para digital, de forma que esse possa ser tratado e processado digitalmente. Essa transformação é realizada por um componente conhecido como Conversor A/D (Analógico/Digital).

Conversor A/D

Um conversor A/D transforma um sinal analógico, contínuo no tempo, num sinal amostrado, discreto no tempo, quantizado dentro de um número finito de valores inteiros, determinado pela resolução característica do conversor em bits (8, 10, 12, 16 etc). Por exemplo, num conversor de 8 bits, o sinal de entrada é transformado em amostras com os valores entre 0 e 255.

O sinal a ser convertido por um conversor A/D dificilmente se acomoda diretamente à faixa de tensão de entrada do conversor. Ele precisa ser transformado adequadamente para isso. Em geral a tensão de entrada de um conversor A/D é definida como a tensão de alimentação do conversor (+ 5 ou 3,3 V, por exemplo). Para realizar essa adaptação muitas vezes é necessário realizar um condicionamento do sinal, tipicamente com auxílio de circuitos analógicos passivos ou ativos.

Após o condicionamento do sinal existe um elemento na entrada do conversor A/D que realiza uma amostragem periódica do sinal analógico e o mantém estável até que o conversor propriamente dito possa convertê-lo para um código digital. Trata-se de um circuito de Sample & Hold (SH). Um circuito ilustrativo de um S/H pode ser visto na Figura abaixo.

Figura - Circuito de Sample & Hold (SH) simplificado.

A ilustração do efeito dessa amostragem pode ser vista na Figura abaixo.

Figura - Saída de um circuito SH quando estimulada por um sinal contínuo.

Há diversas técnicas para a conversão A/D: conversão paralela, por contagem, de rampa simples, rampa dupla, sigma-delta entre outras.

Quando se for especificar um conversor A/D, é necessário verificar se o conversor atende às necessidades do seu projeto. Para isso é necessário fazer as seguintes perguntas:

• Conversor interno ao processador ou externo?;
• Taxa de amostragem;
• Número de bits de resolução;
• Número de bits de precisão, ou bits efetivos;
• Relação sinal/ruído;
• Linearidade;
• Necessidade de se utilizar Sample & Hold externo;
• Necessidade de se utilizar um filtro analógico de anti-aliasing;
• Preço.

Conclusões

A utilização de conversores A/D é o principal recurso para trazer para dentro do seu processador os sinais analógicos do mundo real. É necessário, porém, ter um bom conhecimento sobre o funcionamento, limitações e aplicações do conversor A/D para que se possa especificá-lo corretamente e garantir que ele atenda às necessidades do seu projeto.

Conversores D/A

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Referências

[1] https://www.embarcados.com.br/conversor-a-d/

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