Convertitore D/A

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Testo

Chieti, 25/03/2007 ITIS “Luigi di Savoia”
Corso di Elettronica (laboratorio)
Classe 5°TeleC
Relazione n°1
CONVERTITORE D/A
Autore: Angelini Davide
Relazione
Lo scopo di questa esperienza è di realizzare su bread-board un convertitore D/A.
Un convertitore D/A o digitale/analogico è un dispositivo che ha lo scopo di trasformare un dato digitale in una grandezza analogica, in generale una tensione. Naturalmente vi deve essere una corrispondenza di proporzionalità fra il valore espresso nel dato numerico ed il valore assunto dalla grandezza analogica. E’ un dispositivo indispensabile per inserire un controllore numerico come un microprocessore, all’interno di un sistema di controllo di un processo analogico. E’ un dispositivo indispensabile per inserire un controllore numerico come un microprocessore, all’interno di un sistema di controllo di un processo analogico. Il controllore numerico deve acquisire informazioni sul processo da controllare, il che vuol dire che queste informazioni che sono contenute nelle uscite analogiche di apposti trasduttori, devono essere trasformate in dati digitali comprensibili da parte del microprocessore stesso, e questo è compito del convertitore Analogico/Digitale. Dopo aver elaborato le informazioni il microprocessore deve inviare comandi agli attuatori, per cui i dati numerici che invia devono essere convertiti di nuovo in digitale. Supponendo che il microprocessore genera un numero N, espresso da una stringa di n bit, l’uscita del convertitore sarà una tensione V=Q*N, detta di fondo scala, dove Q è una tensione detta quanto. Il convertitore D/A realizzato era in grado di convertire un’informazione digitale a 4 bit, quindi N=16 livelli distinti l’uno dall’altro di un quantità idealmente pari a , in un segnale analogico. Si deduce che la tensione di fondo scala era di 10V.
Il circuito presenta due linee, una dove si è messa la tensione di riferimento di 5V per poter rappresentare l’uno logico, mentre l’altra a massa per la rappresentazione dello zero logico. Si hanno quattro resistenze R1, R2, R3, R4, dove R1 contraddistingue il bit meno significativo (LSB – Low Significant Bit), mentre R4 quello più significativo (MSB – Most Significant Bit), che mettendole a massa per lo stato 0 logico o a 5V per lo stato 1 logico si ottiene una combinazione digitale la quale viene poi convertita in analogica dall’integrato 1A741, che è un amplificatore in configurazione non invertente. L’amplificatore ha una amplificazione di , poiché si ha che: A=2.
Implica che la tensione V+ viene moltiplicata per 2. La tensione sul morsetto non invertente è fortemente dipendente dalla combinazione digitale. Per semplificare il ragionamento si è pensato di sostituire teoricamente la rete delle quattro resistenze con una rete partitrice a due resistenza variabili. Le resistenze messe a 5V vengono chiamate con Rx, invece quelle a massa Ry. Risulta molto più semplice calcolare la V+, infatti:
Quindi:
Si è collegato un trimmer agli appositi piedini dell’integrato per regolarne l’offset, infatti con la combinazione 0000 teoricamente in uscita di dovrebbe avere un tensione nulla, ma in realtà capita di trovare un tensione di offset che variando la resistenza del trimmer si fa tendere a 0.
Si è calcolata la Vo per ogni combinazione per confrontarla con quella reale che veniva misurata con il multimetro, calcolandoci infine l’errore assoluto.
Materiali utilizzati:
-;
-;
-;
-;
- trimmer;
-;
-;
- IC1 = =A741.
Strumenti utilizzati:
- Multimetro;
- Alimentatore erogante 5V;
- Alimentatore in mod. duale erogante15V.

Tabella dei Dati:
Dato Digitale

Rx [k ]
Ry [k ]
V+
Vo1 ideale [V]
N
Vo2 reale [V]
Errore Assoluto
Vo1-Vo2


5.90
0.00
0.00

0.00
0.00

1
82.00
6.36
0.33
0.67
1
0.66
0.01

1

39.00
6.90
0.72
1.33
2
1.45
-0.12

1
1
26.42
7.61
1.05
2.00
3
2.11
-0.11

1

22.00
7.25
1.20
2.67
4
2.40
0.27

1

1
17.30
7.90
1.52
3.33
5
3.06
0.27

1
1

14.06
9.11
1.91
4.00
6
3.85
0.15

1
1
1
12.00
10.00
2.24
4.67
7
4.51
0.16
1

10.00
12.00
2.72
5.33
8
5.48
-0.15
1

1
9.11
14.06
3.05
6.00
9
6.14
-0.14
1

1

7.90
17.30
3.44
6.67
10
6.93
-0.26
1

1
1
7.25
22.00
3.77
7.33
11
7.58
-0.25
1
1

7.61
26.42
3.92
8.00
12
7.88
0.12
1
1

1
6.90
39.00
4.25
8.67
13
8.54
0.13
1
1
1

6.36
82.00
4.64
9.33
14
9.33
0.00
1
1
1
1
5.90

4.97
10.00
15
9.99
0.01
Grafico dei segnali di uscita ideale e reale in funzione delle combinazioni:
La prova è riuscita con successo. Il convertitore D/A realizzato potrebbe benissimo lavorare in una rete di distribuzione dati per un microprocessore con caratteristiche adeguato.

Esempio



  



Come usare