Convertidor Digital - Analogico

* Metodo de Resistencias Ponderadas (Sumador Inversor)

Para realizar esta configuracion ocupamos la pastilla 74191, un contador que puede ser controlado para contar de modo descendente a ascendente (de 0-15 o 15-0), dependiendo de una señal, esta la tomaremos de su salida RCO el cual nos manda un 1 logico cada que el contador llega a 15, por lo que controlaremos ese 1 para cambiarlo entre 1 y 0, para asi activar el controlador de modo.

Para esto tambien sera necesario utilizar un contador 163 que se mantega contando del 0 al 15 y esta señal sera la que se estara comparando con el 74191, gracias a un Flip Flop 'D', el cual se encargara de mantenernos la señal.

La señal de reloj la tomaremos de un generador de funciones con la siguiente configuracion:




Fig. 1.1 Diseño del Circuito


Fig. 1.2 Señal de Osciloscopio

Filtro Pasa Bandas

Fig. 3.1 Diseño del Circuito Pasa Bandas




Especificaciones
Vin = 1 v p-p
Ra1 = 33k Ohms
Rb1 = 33k Ohms
C1 = 777pF

Ra2 = 5k Ohms
Rb2 = 33k Ohms
C2 = 777pF


Fc1 = 1/(2 * pi * C1* Ra1)
Fc1= 1/(2 * pi * 777pF * 33k Ohms)

Fc1 = 6.20 kHz

Fc2 = 1/(2 * pi * 777pF * 5k Ohms)

Fc2 = 40.96 kHz

Fig. 3.2 Generador de Funciones


Fig. 3.3 Señal de Osciloscopio

A una frecuencia menor que la de Fc1 la señal se atenua

Fig. 3.4 Generador De Funciones


Fig. 3.5 Señal de Osciloscopio

A una frecuencia entre el valor de Fc1 y Fc2 la señal se mantiene

Fig. 3.6 Generador de Funciones



Fig. 3.7 Señal de Osciloscopio


A una frecuencia mayor que Fc2 la señal se atenua de nuevo

Filtro Pasa Bajas

Especificaciones:

Vin= 1v p-p
Ra y Rb = 33 kOhms
C = 777pF
Fc=?

1
Fc = ------------------
2 * pi * C * Ra

1
Fc= ----------------------------
2 * pi * 777pF * 33 kOhms


Fc= 6.20 kHz


Fig. 2.1 Diseño Filtro Pasa Bajas


Fig. 2.2 Generador de Funciones


Fig. 2.3 Señal de Osciloscopio

Con una frecuencia menor a fc la señal se mantiene


Fig. 2.4 Generador de Funciones


Fig. 2.5 Señal de Osciloscopio


A una frecuencia mayor a la de fc, la señal se atenua

Filtro Pasa Altas

Especificaciones:
Vin = 1 Volts p-p
Ra y Rb = 10 kOhms
C = .001 microF

Frecuencia de Corte:
1 1
Fc = ---------------- = ------------------------------- = 15, 915.49 kHz
2 * pi * C * Ra 2 * pi * .oo1 microF * 10kOhms


Fig. 1.1 Diseño del Circuito Pasa Altas




Fig. 1.2 Generador de Funciones


A una frecuencia Menor que la Frecuencia de Corte



Fig. 1.3 Señal de Osciloscopio


Observamos que a una frecuencia menor que fc tenemos un voltaje muy pequeño

Fig. 1.4 Generador de Funciones

A una frecuencia mayor que la de corte


Fig. 1.5 Señal de Osciloscopio


Observamos que a una frecuencia mayor que fc la señal tiende a dejar pasar o mantenerce

* Filtros

* QUE ES UN FILTRO? - Definicion General
Cuerpo por el cual se pasa un elemento para limpiar de las materias que tienen en suspencion o para separarlo de otras materias que lo mezclan.

* FILTRO ELECTRONICO
Elemento que descrimina una determinada frecuenciao gama de frecuencias de una señal electrica que pasa atraves de el.

* FILTRO PASA BAJAS
Un filtro paso bajas corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas.Esto dependera de la frecuencia de corte si la frecuencia que se le esta aplicando (f) es > que la frecuencia de corte (fc), entonces empezara atenuar la señal.

* FILTRO PASA ALTAS
Similar al pasa bajas pero este atenua las frecuencias bajas y solo permite el paso de las frecuencias mas altas. Igual dependera si la f < fc.

* FILTRO PASA BANDAS
Es un tipo de filtro electrónico que deja pasar un determinado rango de
frecuencias de una señal y atenúa el paso del resto.

* FRECUENCIA DE CORTE
Es la frecuencia, bien por arriba o por debajo de la cual el nivel de salida de un circuito, tal como una línea, amplificador o filtro se reduce por un factor de "raíz de dos partido de dos" al valor de - 3 dB = 70,1% respecto al nivel de referencia de 0 dB = 100%.

Comparador con Histeresis No Inversor

Especificaciones:
- Vin = 7 volts pico a pico
- Señal de entrada Senoidal (1 kHz)
- R1 o Rb = 1k Ohm
- R2 o Rf = 7.5k Ohm
- Vref = 8.82 volts

Niveles:

VUS = 12 volts
VUI = 8 volts
Vcentro= 10 volts



Fig 1.1 Diseño del Circuito




Fig. 1.2 Grafica Osciloscopio


Analisis del circuito:

Si queremos el centro en 10 volts y los niveles que queremos o debemos utilizar son entre los 12 y 8 volts, se tiene que hacer el siguiente analizis:

* Si
VUS = Vref * (1 + 1/n) - Vsat-/n y Vcentro = Vref(1+1/n) = 10

* Sustituimos

VUS = 10 - Vsat-/n
12 -10 = -Vsat-/n
2 = -Vsat-/n

* Tomando encuenta un Voltaje de Saturacion de +/- 15 volts

n = -(-15)/2
n = 15/2
n = 7.5

* n nos indica el numero de veces que es mayor la resistencia Rf a Ri, entonces con este valor n, ya podemos obtener el valor de las resistencias.

* Ahora ocupamos obtener Vref, y si sabemos que:
10 = Vref * (1 + 1 / n)

* Sustituimos el valor de n, recien obtenido
Vref = 10/ (1 + 1/7.5)
Vref = 10/ (1 + .1333)
Vref = 10/1.13333

Vref = 8.8235 volts

* Con este valor acabamos de obtener todos los datos que ocupabamos

Amplificador Logaritmico a Base 10

* Pasos a Seguir a partir del voltaje de salida en una configuracion de amplificacion Logaritmica.

* Amplificador Integrador *

Especificaciones:

- Vin = 1 volt pico a pico
- Señal de entrada Triangular
- Ra = 1k Ohm
- Rb = 1k Ohm
- C = 1 nF



Fig 1.1 Diseño del circuito



Fig 1.2 Grafica Osciloscopio (amarillo = señal de entrada, morado= señal de salida)


- A la salida obtuvimos una señal senoidal

Tercer Caso

Fig. 3a

Circuito y Simulacion

Fig. 3b

Resultados

       Nuevamente comprobamos que el analisis y alambrado del circuito es correcto ya que concorrdaron con los calculos esperados.  Aqui todas las resistencias son iguales a 10k.

Segundo Caso

Fig. 2a

CIrcuito y Simulacion

Fig. 2b

Resultados

         Aqui tal como en el caso anterior los valores resultaron correctos, en este caso los valores de las Resistencias_i son iguales a 5k y las Resistencias_f son iguales a 10k.

Primer Caso

Fig. 1a

Diseño del Circuito, Simulacion

Fig. 1b Simulacion vs Calculos

Resultados de Voltajes

      En el primer caso todas las resistencias son diferentes, Rf_1=20k,Rf_2=10k,Ri_1=15k y Ri_2=5k. Sustituyendo los valores en la formula de la primera parte y realizando las conexiones adecuadas y la simulacion, se obtuvo una concorrdancia muy buena entre calculos y simulacion, para cada valor de voltajes de entrada.

Amplificador Restador Inversor

Fig. 1

    Conociendo la formula del Restador Amp. Inversor se obtiene la formula del Voltaje de Salida de la Fig.1conociendola solo es necesario remplazar cada valor de las resistencias y los voltajes, correspondientes para obtener el Voltaje de Salida.

     Suponiendo 3 casos, realizar los calculos correspondientes y luego armar el circuito en un simulador y comparar resultados de Simulacion Vs Calculos.

Ejercicio..Amplificador Sumador No inversor *

Fig. 1 Diseño Circuito

Fig. 2 Voltajes

Se cuenta con un sensor de Temperatura que nos lanza una relacion de  10mV/ C grados Centigrados, se desea construir un circuito que nos coloque en la salida a una escala de 0 -2 volts y de 0 - 200 F grados Fareigheit.

F= 1.8*C + 32

             

                      0-2          

 escala =  -------- =    .1 V/ F

                    0-200

Primero colocamos un A. No Inversor con una ganancia de 1.8 para realizar la multiplicacion, despues se utiliza un Amp. Sumador No inversor para sumar los 32mV. Y asi tenemos la conversion de Celsius a Farengeheit.

*Nota, yo use un Ampl.sumador Inversor y luego un Amp. Inversor, para regresar la señal positiva.

Ejercicio..Amplificador Sumador Inversor

Este es el amplificador Sumador Inversor, y solo estamos comprobando que en verdad este sumando, los valores dados, ya que :
                                                  Vout =  {  Vi1 +  Vi2   +   Vi3.........+   Vin }

Estamos cambiando los valores de entrada, y esto se cumplira siempre y cuando los valores sean iguales, si se desea cambiar algun voltaje en especifico se deberan sacar los calculos para saber que voltaje tiene que salir.

Ejercicio 4..Amplificador de Voltaje a Corriente

Se tiene un sensor de temperatura con una salida de 10mV/C, a la salida se tendra un amperimetro Analogico a una escala de 0 - 50mA para 0 - 200 C. Diseñar y construir un circuito  ke cumpla con las condiciones.

Se ocupa un Amlificador de Voltaje a Corriente, puesto que en la entrada se tiene voltaje y en la salida corriente.

                       0 - 50 mA
Vout =        --------------     =        .25 mA/ C      ====>>> Escala
                        0 - 200 C

 
                            Vout                 .25 mA/C
Ganancia=     --------   =        --------------      =   .025    ====>>>>Ganancia
                              Vin                   10 mV/C

Ejercicio 4_Amplificador de Voltaje a Corriente

Ejercicio Amplificador Inversor

Igual que el problema anterior se tiene un sensor pero ahora de Peso, con una entrada de .48v/lb y se desea tener en la salida a una escala de 0-2v,para 0-200Kg. Hay que diseñar el circuito para que se cumplan las condiciones,ganancia=.01V/Kg.

Ok, lo primero que se hace es la convercion de lb a Kg.

                                           v               (  1lb )
                               .48  -------    =     -------         =          1.057 V/Kg
                                           lb            (.454 Kg)

Si tenemos una ganancia de .o1 V/Kg. y en la entrada es de 1.o~ significa que tenemos que atenuar la señal,no amplificarla,para eso se utiliza el Amplificador Inversor.

Aunque nos arrojara una señal negativa,se puede contrarestar colocando 2 Amplificadores Inversores.

Ejercicio 2 Aplificador Inversor

Fig.1 Diseño del Circuito

Fig2.Circuito

Fig3. Voltajes

Amplificador No Inversor

Se cuenta con un sensor de temperatura LM35 con una salida de voltaje lineal e igual a 10mV/C . Se pretende diseñar un termometro digital, utilizando un voltimetro con escala 0 -20v, para una escala del termometro de
0 - 200 C.


Ganancia            Vout                 .01 V/C
       de     =       -----------     =     -----------         =            10
  Voltje                    Vi                    10mV/C

Ganacia = 10

Tarea Ejercicio 1

Fig. 1 VOLTAJES



Fig 2. Circuito


Fig 3. Diseño Circuito