ETAPAS DE UN SIST. DE COM. DE FIBRA ÓPTICA ;;

FIBRA ÓPTICA


TIPOSS :

Cable de fibra por su composición hay tres tipos disponibles actualmente:

• Núcleo de plástico y cubierta plástica
• Núcleo de vidrio con cubierta de plástico (frecuentemente llamada fibra PCS, El núcleo silicio cu bierta de plástico)
• Núcleo de vidrio y cubierta de vidrio (frecuentemente llamadas SCS, silicio cubierta de silicio)

CARACTERISTICAS :

Las fibras ópticas pueden ahora usarse como los alambres de cobre convencionales, tanto en pequeños ambientes autónomos (tales como sistemas de procesamiento de datos de aviones), como en grandes redes geográficas (como los sistemas de largas líneas urbanas mantenidos por compañías telefónicas).

El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total; la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

PERFIL DEL ÍNDICE :

El perfil del índice de una fibra óptica, es una representación gráfica del valor del índice refractivo, a través de la fibra. El índice refractivo esta indicado en el eje horizontal y la distancia radial del eje del núcleo sé gráfica en el eje vertical.
Hay dos tipos básicos de perfiles de índice: escalón y graduado. Una fibra de índice de escalón tiene un núcleo central, con un índice refractivo uniforme.

MODOS DE PROPAGACION :

Aunque para cualquier ángulo menor que el ángulo crítico el haz quedaría retenido dentro de la fibra, no todas las trayectorias son posibles. Los modos de la fibra óptica están relacionados con los modos de las cavidades resonantes, y su determinación se realizaría resolviendo las ecuaciones de Maxwell. Básicamente, se tiene que los patrones de interferencia se obtienen cuando el desfase de una trayectoria completa entre las fronteras es un múltiplo de 2p. El desfase total es la suma del desfase introducido en la trayectoria más el desfase introducido por la frontera núcleo-cubierta (para fibras de salto de índice).Sólo son posibles aquellos caminos en los que se cumpla que (mirar imagen inferior) la longitud de fase a del rayo 2 y la longitud de fase b del rayo 1, incluyendo los corrimientos de fase en la reflexión sean iguales (±np, para n = entero).


ÁNGULO Y CONO DE ACEPTACIÓN



En discusiones anteriores, fue mencionada varias veces la apertura de fuente a fibra, y fueron explicados los ángulos críticos y de aceptación en el punto en donde un rayo de luz choca a la interface de núcleo/cubierta. La siguiente discusión trata sobre la capacidad de reunir luz de la fibra, la habilidad de acopiar la luz de la fuente en el cable de fibra.

Cuando los rayos de luz entran a la fibra, chocan a la interface de aire/vidrio, en la normal A. El índice refractivo del aire es 1 y el índice refractivo del núcleo del vidrio es 1.5. En consecuencia, la luz que entra en la interface de aire/vidrio se propaga de un medio menos denso a un medio más denso. Bajo estas condiciones y de acuerdo a la ley de Snell, los rayos de luz se retractarán hacia la normal. Esto causa que los rayos de luz cambien de dirección y se propagan diagonalmente por el núcleo a un ángulo (q_c)que es diferente que el ángulo de incidencia externo en la interface de aire/vidrio (q_entrada). Para que un rayo pueda propasarse por un cable, debe chocar a la interface de núcleo/cubierta interno en un ángulo que sea mayor que el ángulo crítico (q_c).

PÉRDIDAS EN LOS CABLES PARA LA FIBRA ÓPTICA



Las pérdidas de transmisión en los cables de fibra óptica son una de las características más importantes de la fibra. Las pérdidas en la fibra resultan en una reducción de la potencia de la luz, por lo tanto, reducen el ancho de banda del sistema, la velocidad de transmisión de información, eficiencia, y capacidad total del sistema. Las pérdidas de fibra predominantes son las siguientes:

1. Pérdidas por absorción
2. Pérdidas por dispersión de Rayleigh o materiales
3. Dispersión cromática o de longitud de onda
4. Pérdidas de radiación
5. Dispersión modas
6. Pérdidas por acoplamiento

Fibraa Öpticaa

Fibra Optica..

La construcción de la fibra óptica es sencilla, consta de un núcleo rodeado por un material llamado revestimiento. El índice de refracción del núcleo es mayor que el del revestimiento, lo cual permite que exista reflexión total interna. Cuando un haz luminoso dentro de un medio como agua o vidrio se aproxima a la superficie con un cierto ángulo, toda la luz se refleja hacia atrás dentro del medio. Este fenómeno se llama reflexión total interna. Si se logra insertar un haz luminoso dentro de una varilla de vidrio, y se hace que dicho haz incida en la superficie de la varilla con un ángulo adecuado, entonces no existirán rayos refractados y todo el haz de luz será reflejado hacia dentro; si se logra que dicho rayo incida nuevamente sobre la superficie de la sustancia con un ángulo mayor que c, entonces el mismo viajará dentro de la varilla hasta el extremo opuesto.

La siguiente tabla muestra las características de velocidad de algunos dieléctricos en comparación con la velocidad de la luz, misma que es de 300 mil kilómetros por segundo.

Material dieléctrico	% Velocidad	Velocidad (Km/s)
Polietileno sólido	65.9%	197,700
PTFE (Politetrafluoroetileno) sólido	69.4%	208,200
Polietileno espumoso	80%	240,000
PTFE (Politetrafluoroetileno) espumoso	85%	255,000



PROPIEDADES..

Las propiedades físicas más importantes son sus propiedades mecánicas las cuales son:

Modulo de Young

Se define como la fuerza por unidad de área que produce un alargamiento en la fibra óptica, donde su valor se encuentra entre 700 kp/mm²

Carga de Rotura

Es la mínima fuerza por unidad de área que es capaz de romper la fibra óptica, donde su valor es de 400 kp/mm²

Alargamiento en el punto de rotura

Es de 5 % la carga de tracción aplicada durante 1 seg. a toda la longitud de la fibra óptica es de 5 N.

Coeficiente de dilatación

Indica el alargamiento que sufre la fibra óptica por cada grado de temperatura.

Su valor para la fibra óptica es de 0,5.10E-6 °C, esto quiere decir que 1000 m. de fibra óptica sufrirán un alargamiento de 25 mm al pasar de 20 °C a 70 °C.


APLICACIONES.

La aplicaciones de la fibra óptica hoy en día son múltiples. Además, esta en un continuo proceso de expansión, sin conocer exactamente límites sobre ello.

Partiendo de que la fibra óptica transmite luz, todas las aplicaciones que se basan en la luminosidad (bien sea por falta de esta, por difícil acceso, con fines decorativos o búsqueda de precisión) tiene cabida este campo.

Si a todo esto sumamos la gran capacidad de transmisión de información de este medio, (debido a su gran ancho de banda, baja atenuación, a que esta información viaja a la velocidad de la luz, etc.) dichas aplicaciones se multiplican.

Campos tales como las telecomunicaciones, medicina, arqueología, prácticas militares, mecánica y vigilancia se benefician de las cualidades de este herramienta óptica.

 

LED !

¿Qué es un LED?

Led es un acrónimo para “Diodo emisor de luz” (Light Emiting Diode)
Su luz es producida por un semiconductor de diodo, dentro de una cápsula sólida de Epoxy, la cual actúa como bombillo cuando la corriente pasa a través de las terminales. Los mismos, para funcionar, necesitan un mínimo de 3 Volts.

Los colores que se comercializan habitualmente son el blanco, azul, rojo, verde & ámbar.

¿Cómo funciona un LED?

• LED =“Diodo emisor de luz” (Light Emiting Diode)
• Luz producida por un semiconductor (Diodo) dentro de una cápsula que actúa como bombillo cuando la corriente pasa a través de las terminales.
• Necesita un mínimo voltaje de 3 Volts
• Colores: blanco, azul, rojo, verde & ámbar

¿Qué es un LED LASER?

El diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a los diodos LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.
En los diodos láser, para favorecer la emisión estimulada y generación de luz láser, el cristal semiconductor del diodo puede tener la forma de una lámina delgada con un lado totalmente reflectante y otro sólo reflectante de forma parcial (aunque muy reflectante también), lográndose así una unión PN de grandes dimensiones con las caras exteriores perfectamente paralelas y reflectantes.

Algunas aplicaciones

• Comunicaciones de datos por fibra óptica.
• Lectores de CD, DVD, Blu-rays, HD DVDs, entre otros.
• Interconexiones ópticas entre circuitos integrados.
• Impresoras láser.
• Escáneres o digitalizadores.
• Punteros láser.
• Sensores.

¿Qué es un fotodetector?

La definición básica de un fotodetector radica en su funcionamiento como transductor de luz que proporciona una señal eléctrica como respuesta a la radiación óptica que incide sobre la superficie sensora.

Existen dos tipos fundamentales de detectores de luz, los térmicos y los fotónicos que operan con mecanismos de transducción diferentes.

Los detectores térmicos absorben (detectan) la energía de los fotones incidentes en forma de calor con lo que se produce un incremento en la temperatura del elemento sensor que implica también un cambio en sus propiedades eléctricas como por ejemplo la resistencia. El cambio en esta propiedad eléctrica en función del flujo radiante recibido es lo que permite su medida a través de un circuito exterior. La mayoría de esta clase de fotodetectores son bastante ineficientes y relativamente lentos como resultado del tiempo requerido para cambiar su temperatura, lo que les hace inadecuados para la mayor parte de las aplicaciones fotónicas.

¿Como funciona?

Los detectores fotónicos no utilizan la energía del fotón en forma de calor, sino que la invierten en incrementar la energía de sus portadores de carga, con lo que se modifican las propiedades de conducción eléctrica de los sistemas detectores en función del flujo de fotones recibido. Este proceso de conversión implica la transformación de los fotones incidentes en electrones, pero esta respuesta simple no tendría ninguna relevancia si esos electrones no se ponen en movimiento para generar una corriente, que es la magnitud que realmente podemos medir, para ello en ocasiones hay que aplicar un campo eléctrico, dando lugar a un esquema como el de la figura 4.1. Dado su origen, la corriente así generada recibe el nombre de fotocorriente. Es a esta clase de detectores a la que nos vamos a dedicar en este tema.

Esquema básico de un dispositivo

Modulación por Pulsos Codificados.

Esta modulación es un esquema para transmitir una señal de datos analógica en una señal digital.

Cuando una señal modulada se altera con el ruido, no existe en el receptor formar alguna de distinguir el valor transmitido exacto. Sin embargo, si sólo se permiten unos pocos valores discretos del parámetro modulado y si la separación entre dichos valores es grande en comparación con la perturbación producida por el ruido, será más sencillo decidir con precisión en el receptor, los valores específicos transmitidos

SISTEMA AMERICANO Y EUROPEO.

La transformación de una señal analógica en digital por PCM se realiza mediante 3 pasos:

1) Muestreo

Nyquist examino el problema y concluyo que muestras tomadas en intervalos regulares de tiempo pueden ser usadas para transmitir una señal. Una señal continua que no contenga componentes espectrales mayores que la frecuencia B esta determinada en forma única por sus valores en intervalos uniformes menores a 1/2B. Expresado en términos de frecuencia, establece que la "frecuencia de muestreo debe ser mayor o igual al doble de la frecuencia máxima de la señal muestreada"

 Tomando la voz humana como ejemplo, se tiene :fs= 2fmax
Donde:fmax= 4kHz Banda de la voz humana
Por lo tanto, las muestras se tomarían a un intervalo de tiempo de 125us.Ts=1/[2(fmax)]

2) Cuantización


La cuantización representa la amplitud de un muestra por la amplitud del nivel discreto más cercano. Cada valor de muestra tendrá que ser representado por un código. El numero de niveles de cuantización "M" esta estrechamente relacionado con el numero de bits "n" que son necesarios para codificar una señal. En casos prácticos se usan 8 bits para codificar cada muestra, por lo tanto se tiene:
M=2= 256 niveles
3) Codificación
Después de ser cuantizada, la muestra de entrada, esta limitada a 256 valores discretos. La mitad de estas son muestras codificadas positivas, la otra mitad son muestras codificadas negativas. Existen muchos códigos diferentes:
- Natural.- Simétrico

Conversion A/D & D/A..

                                                                   Diferencia.

Una señal analógica es aquella cuya amplitud (típicamente tensión de una señal que proviene de un transductor y amplificador) puede tomar en principio cualquier valor, esto es, su nivel en cualquier muestra no está limitado a un conjunto finito de niveles predefinidos como es el caso de las señales cuantificadas.


En cambio, una señal digital es aquella cuyas dimensiones (tiempo y amplitud) no son continuas sino discretas, lo que significa que la señal necesariamente ha de tomar unos determinados valores fijos predeterminados en momentos también discretos.


Las señales analógicas no se diferencian, por tanto, de las señales digitales en su precisión (precisión que es finita tanto en las analógicas como en las digitales) o en la fidelidad de sus formas de onda (distorsión). Con frecuencia es más fácil obtener precisión y preservar la forma de onda de la señal analógica original (dentro de los límites de precisión impuestos por el ruido que tiene antes de su conversión) en las señales digitales que en aquéllas que provienen de soportes analógicos, caracterizados típicamente por relaciones señal a ruido bajas en comparación.

La conversión A-D consta de varios procesos:

• filtro pasa abajo , Muestreo,Cuantización,Codificación ..

Un filtro pasa bajo corresponde a un filtro caracterizado por permitir el paso de las frecuencias más bajas y atenuar las frecuencias más altas. El filtro requiere de dos terminales de entrada y dos de salida, de una caja negra, también denominada cuadripolo o bipuerto, así todas las frecuencias se pueden presentar a la entrada, pero a la salida solo estarán presentes las que permita pasar el filtro. De la teoría se obtiene que los filtros están caracterizados por sus funciones de transferencia, así cualquier configuración de elementos activos o pasivos que consigan cierta función de transferencia serán considerados un filtro de cierto tipo.

Toda la tecnología digital (e.g. audio, video) está basado en la técnica de muestreo (sampling en inglés). En música, cuando una grabadora digital toma una muestra, básicamente toma una fotografía fija de la forma de onda y la convierte en bits, los cuales pueden ser almacenados y procesados. Comparado con la grabación analógica, la cual está basada en registros de voltaje como patrones de magnetización en las partículas de óxido de la cinta magnetica. El muestreo digital convierte el voltaje en números (0s y 1s) los cuales pueden ser fácilmente representados y vueltos nuevamente a su forma original.

El proceso de muestreo se encarga de “discretizar” el dominio del tiempo. Como su propio nombre indica, dicho proceso consiste en tomar muestras de la señal analógica en distintos instantes de tiempo. Las muestras se suelen tomar en intervalos de tiempo regulares. Tras el muestreo, se obtiene una señal discreta en el tiempo (ya no hay valores para todos los posibles instantes), pero que sigue siendo continua en amplitud (la señal puede tomar cualquier nivel de tensión).

Cuantización Una señal digital no solamente es discretizada en el tiempo, sino también en su amplitud. Esto se debe a que el computador, por su naturaleza discreta, no es capaz de representar ni manipular una función continua de amplitud. El proceso por el cual se discretiza la amplitud de una sonido en el computador se denomina cuantización.  

La cuantización es un proceso claramente no lineal.Esto implica que genera distorsiones o errores no lineales. La figura muestra el proceso de la cuantización de una señal analógica. La cuantización se encarga de otorgarle a un rango de la señal una única salida. La diferencia que resulta de restar la señal de entrada a la de salida es el error de cuantización, esto es, la medida en la que ha sido necesario cambiar el valor de una muestra para igualarlo a su nivel de cuantización más próximo.

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Cuantización de una señal analógica

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 Error de cuantización

Codificación digital

Se entiende por Codificación en el contexto de la Ingeniería al proceso de conversión de un sistema de datos de origen a otro sistema de datos de destino. De ello se desprende como corolario que la información contenida en esos datos resultantes deberá ser equivalente a la información de origen. Un modo sencillo de entender el concepto es aplicar el paradigma de la traducción entre idiomas en el ejemplo siguiente: home = hogar. Podemos entender que hemos cambiado una información de un sistema (inglés) a otro sistema (español) y que esencialmente la información sigue siendo la misma. La razón de la codificación está justificada por las operaciones que se necesiten realizar con posterioridad. En el ejemplo anterior para hacer entendible a una audiencia hispana un texto redactado en inglés es convertido al español.
En ese contexto la codificación digital consiste en la traducción de los valores de tensión eléctrica analógicos que ya han sido cuantificados (ponderados) al sistema binario, mediante códigos preestablecidos. La señal analógica va a quedar transformada en un tren de impulsos de señal digital (sucesión de ceros y unos). Esta traducción es el último de los procesos que tiene lugar durante la conversión analógica-digital. El resultado es un sistema binario que está basado en el álgebra de Boole.

Convertidor en escalera ponderado R/2R (Weighted Resitor Ladder)Los convertidores digital-analógico (DAC) de escalera o red R-2R hacen uso de la red R-2R para generar una señal analógica a partir de los datos digitales que se presenten en sus entradas. A diferencia del DAC de pesos ponderados, el de red R-2R solo necesita dos valores de resistencias. Lo que lo hace mucho más sencillo.
Al igual que el modelo de resistencias ponderadas, consta de una red de conmutadores, una referencia estable de tensión y la red o escalera R-2R de precisión. La salida se conecta a un circuito aislador que permite conectarlo sin carga a la siguiente etapa. El análisis de la escalera se realiza evaluando los equivalentes de Thêvenin desde los puntos señalados. Desde cualquiera de estos puntos la resistencia equivalente resulta ser R. En efecto, por ejemplo, desde P0 es trivial ver que el equivalente paralelo es 2R//2R=R. Desde P1 hay que hacer algo más pero también es fácil ver que vale R. Lo vemos en la figura.
En los DAC multiplicados, la escalera R-2R usa el voltaje de referencia como una entrada. Este puede variar sobre el rango máximo de voltaje del amplificador y es multiplicado por el código digital.

http://es.wikipedia.org

Traabajo!

Bueno ps aqiii esta mi trabajoo!..

CONVERSIÓN ANALÓGICO DIGITAL

Una vez aclaradas las diferencias básicas entre la tecnología analógica y la digital, veamos ahora cómo se efectúa el proceso de conversión de una tecnología a otra. Para realizar esa tarea, el conversor ADC (Analog-to-Digital Converter - Conversor Analógico Digital) tiene que efectuar los siguientes procesos:

1.- Muestreo de la señal analógica. 2.- Cuantización de la propia señal 3.- Codificación del resultado de la cuantización, en código binario.

Muestreo de la señal analógica

Representación gráfica de medio ciclo positivo (+) , correspondiente a una señal eléctrica analógica de< sonido, con sus correspondientes armónicos. Como se podrá observar, los valores de variación de la< tensión o voltaje en esta sinusoide pueden variar en una escala que va de “0” a “7” volt.

Para convertir una señal analógica en digital, el primer paso consiste en realizar un muestreo (sampling) de ésta, o lo que es igual, tomar diferentes muestras de tensiones o voltajes en diferentes puntos de la onda senoidal. La frecuencia a la que se realiza el muestreo se denomina razón, tasa o también frecuencia de muestreo y se mide en kilohertz (kHz). En el caso de una grabación digital de audio, a mayor cantidad de muestras tomadas, mayor calidad y fidelidad tendrá la señal digital resultante. Durante el proceso de muestreo se asignan valores numéricos equivalentes a la tensión o voltaje existente en diferentes puntos de la sinusoide, con la finalidad de realizar a continuación el proceso de cuantización. Las tasas o frecuencias de muestreo más utilizadas para audio digital son las siguientes:

24 000 muestras por segundo (24 kHz) 30 000 muestras por segundo (30 kHz) 44 100 muestras por segundo (44,1 kHz) (Calidad de CD) 48 000 muestras por segundo (48 kHz)

Para realizar el muestreo (sampling) de una señal eléctrica analógica y convertirla después en digital, el< primer paso consiste en tomar valores discretos de tensión o voltaje a intervalos regulares en diferentes< puntos de la onda senoidal.

Por tanto, una señal cuyo muestreo se realice a 24 kHz, tendrá menos calidad y fidelidad que otra realizada a 48 kHz. Sin embargo, mientras mayor sea el número de muestras tomadas, mayor será también el ancho de banda necesario para transmitir una señal digital, requiriendo también un espacio mucho mayor para almacenarla en un CD o un DVD. En la grabación de CDs de música, los estudios de sonido utilizan un estándar de muestreo de 44,1 kHz a 16 bits. Esos son los dos parámetros requeridos para que una grabación digital cualquiera posea lo que se conoce como “calidad de CD”.

CONDICIÓN DE NYQUIST El ingeniero sueco Harry Nyquist formuló el siguiente teorema para obtener una grabación digital de calidad: “La frecuencia de muestreo mínima requerida para realizar una grabación digital de calidad, debe ser igual al doble de la frecuencia de audio de la señal analógica que se pretenda digitalizar y grabar”. Este teorema recibe también el nombre de “Condición de Nyquist”. Es decir, que la tasa de muestreo se debe realizar, al menos, al doble de la frecuencia de los sonidos más agudos que puede captar el oído humano que son 20 mil hertz por segundo (20 kHz). Por ese motivo se escogió la frecuencia de 44,1 kHz como tasa de muestreo para obtener “calidad de CD”, pues al ser un poco más del doble de 20 kHz, incluye las frecuencias más altas que el sentido del oído puede captar.

Cuantización de la señal analógica

Una vez realizado el muestreo, el siguiente paso es la cuantización (quantization) de la señal analógica. Para esta parte del proceso los valores continuos de la sinusoide se convierten en series de valores numéricos decimales discretos correspondientes a los diferentes niveles o variaciones de voltajes que contiene la señal analógica original. Por tanto, la cuantización representa el componente de muestreo de las variaciones de valores de tensiones o voltajes tomados en diferentes puntos de la onda sinusoidal, que permite medirlos y asignarles sus correspondientes valores en el sistema numérico decimal, antes de convertir esos valores en sistema numérico binario.

Proceso de cuantización (quantization) de la señal eléctrica analógica para su conversión en señal digital.

Codificación de la señal en código binario

Después de realizada la cuantización, los valores de las tomas de voltajes se representan numéricamente por medio de códigos y estándares previamente establecidos. Lo más común es codificar la señal digital en código numérico binario.

La codificación permite asignarle valores numéricos binarios equivalentes a los valores de tensiones o< voltajes que conforman la señal eléctrica analógica original.

En este ejemplo gráfico de codificación, es posible observar cómo se ha obtenido una señal digital y el código binario correspondiente a los niveles de voltaje que posee la señal analógica. La siguiente tabla muestra los valores numéricos del 0 al 7, pertenecientes al sistema decimal y sus equivalentes en código numérico binario. En esta tabla se puede observar que utilizando sólo tres bits por cada número en código binario, se pueden representar ocho niveles o estados de cuantización.

Valores en volt en Sistema Decimal	Conversión a Código Binario
0	000
1	001
2	010
3	011
4	100
5	101
6	110
7	111

Y en esta otra tabla se puede ver la sustitución que se ha hecho de los valores numéricos correspondientes a los voltajes de las muestras tomadas de la señal analógica utilizada como ejemplo y su correspondiente conversión a valores en código binario.

Valor de los voltajes de la señal analógica del ejemplo	Conversión a Código Binario
0	000
2	010
3	011
4	100
6	110
7	111
7	111
5	101
4	100
3	011
0	000

http://www.asifunciona.com/electronica/af_conv_ad/conv_ad_5.htm

EL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO (DAC)

OBJETIVO:

Al implementar esta práctica el alumno deberá aprender el funcionamiento de un Convertidor Digital Analógico (D/A), se pretende practicar la forma en que se pueden efectuar conversiones digitales analógicas usando el circuito integrado DAC0800, al mismo tiempo se espera que el usuario pueda mejorar el desarrollo del diseño propuesto de esta práctica.

Teoría básica de los Convertidores Digitales Analógicos.

1. Aplicaciones de los Convertidores Digitales Analógicos.
2. Características Básicas de los Convertidores.
3. Tipos de Convertidores.
4. Tabla de calibración.
5. Calibración del Convertidor DAC.

Especificaciones de la Práctica del DAC

En esta practica pretendemos implementar señales de Salida con Voltajes desde 0.25 V_DC hasta 1,25 V_DC. Y Corriente desde 4 mA hasta 20 mA. Para las señales de entrada se implemento la introducción de un codigo binario mediante un puerto, este codigo se despliega mediante leds.

Equipo Necesario

• El DAC0800.
• Una fuente de alimentación
• Multímetro Digital.
• Generador de voltajes con un rango desde 0.25 V_DC hasta 1,25 V_DC
• Generador de corrientes con el rango desde 4 mA hasta 20 mA.
• Fuente de alimentación de +5 V_DC.

TEORIA BASICA DE CONVERTIDORES DIGITALES ANALÓGICOS

Introducción;

En la mayoría de los sistemas electrónicos resulta conveniente efectuar las funciones de regulación y control automático de sistemas mediante técnicas digitales, sin embargo en muchos de los casos la señal disponible normalmente es analógica, ya que son muchos los transductores que poseen su salida eléctrica analógica, correspondiente a la magnitud medida, como pueden ser las señales de audio, de vIdeo, los puentes de medición, las celdas extensiométricas, los termopáres, etc, esto obliga a tener que efectuar una conversión analógica digital, las señales digitales minimizan además la distorsión producida por las imperfecciones del sistema de transmisión, por otro lado puede ser necesario actuar analógicamente sobre un controlador ó algún elemento de control final, ó se debe efectuar una representación analógica sobre un registrador, un monitor, papel, etc. lo que obliga a realizar la conversión inversa, digital analógica, se hace necesario disponer de elementos capaces de efectuar esta conversión en uno u otro sentido, con características de velocidad y precisión adecuadas a cada caso.

LOS CONVERTIDORES DIGITALES ANALÓGICOS

Definición;
"Un convertidor Digital/Analógico (DAC), es un elemento que recibe información de entrada digital, en forma de una palabra de "n" bits y la transforma a señal analógica, cada una de las combinaciones binarias de entrada es convertida en niveles lógicos de tensión de salida".

Un convertidor digital analógico transfiere información expresada en forma digital a una forma analógica, para ubicar la función de este dispositivo conviene recordar que un sistema combina y relaciona diversos subsistemas que trabajan diferentes tipos de información analógica, como son; magnitudes eléctricas, mecánicas, etc,.. lo mismo que un micrófono, un graficador, o un motor y estos deberán interactuar con subsistemas que trabajan con informaciones digitales, como una computadora, un sistema lógico, un sistema con microprocesador, con microcontrolador o con algún indicador numérico.

APLICACIONES DE LOS DAC’S

Las aplicaciones más significativas del DAC son;

• En instrumentación y control automático, son la base para implementar diferentes tipos de convertidores analógico digitales, así mismo, permiten obtener, de un instrumento digital, una salida analógica para propósitos de graficación, indicación o monitoreo, alarma, etc.

• El control por computadora de procesos ó en la experimentación, se requiere de una interfase que transfiera las instrucciones digitales de la computadora al lenguaje de los actuadores del proceso que normalmente es analógico.
  
  
• En comunicaciones, especialmente en cuanto se refiere a telemetría ó transmisión de datos, se traduce la información de los transductores de forma analógica original, a una señal digital, la cual resulta mas adecuada para la transmisión.

Características básicas de los convertidores;

Las características básicas que definen un convertidor digital analógico son en primer lugar, su resolución que depende del número de bits de entrada del convertidor, otra característica básica es la posibilidad de conversión unipolar ó bipolar, una tercera característica la constituye el código utilizado en la información de entrada, generalmente los convertidores digitales analógicos operan con el código binario natural ó con el decimal codificado en binario (BCD), el tiempo de conversión es otra característica que definen al convertidor necesario para una aplicación determinada, y se define como el tiempo que necesita para efectuar el máximo cambio de su tensión con un error mínimo en su resolución, otras características que definen al convertidor son; su tensión de referencia, que puede ser interna o externa, si es externa puede ser variada entre ciertos márgenes, la tensión de salida vendrá afectada por este factor, constituyéndose éste a través de un convertidor multiplicador, así mismo deberá tenerse en cuenta, la tensión de alimentación, el margen de temperatura y su tecnología interna.

Dz y Rz Ü Constituyen un regulador de voltaje de 8.2 Volts

R1 Ü Es una resistencia de polarización para el DAC08.

Rref Ü Determina la corriente máxima que pueden absorber las terminales 4 y 2 del DAC08, y se encuentra con la siguiente ecuación;

Io = Vref/Rref (255/256)

Io típica Ü corriente típica aproximadamente es de 2 mA, (con este valor su comportamiento es mas lineal).

D1 y D2 Ü Son dos diodos de acoplamiento para el DAC08 con lógica CMOS.

Los condensadores que se emplean son para eliminar el ruido.

EL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO "DAC08"

Tabla de Calibración

Porcentaje	Salida	Entrada	Hexadecimal
ZERO	0.25 VDC	0001 1001	19h
5 %	0.30 VDC	0001 1110	1Eh
10 %	0.35 VDC	0010 0011	23h
15 %	0.40 VDC	0010 1000	28h
20 %	0.45 VDC	0010 1101	2Dh
25 %	0.50 VDC	0011 0010	32h
30 %	0.55 VDC	0011 0111	37h
35 %	0.60 VDC	0011 1100	3Ch
40 %	0.65 VDC	0100 0001	41h
45 %	0.70 VDC	0100 0110	46h
50 %	0.75 VDC	0100 1011	4Bh
55 %	0.80 VDC	0101 0000	50h
60 %	0.85 VDC	0101 0101	55h
65 %	0.90 VDC	0101 1010	5Ah
70 %	0.95 VDC	0101 1111	5Fh
75 %	1.00 VDC	0110 0100	64h
80 %	1.05 VDC	0110 1001	69h
85 %	1.10 VDC	0110 1110	6Eh
90 %	1.15 VDC	0111 0011	73h
95 %	1.20 VDC	0111 1000	78h
SPAN	1.25 VDC	0111 1101	7Dh

CALIBRACIÓN DEL CONVERTIDOR DIGITAL ANALÓGICO

Secuencia de calibración;

1. Depositar en el "puerto de entrada", unos lógicos en todas las entradas, se pueden obtener estos unos lógicos realizando una conexión directa a +Vcc, checar la medición de esta tensión con el multímetro digital, revisar las entradas digitales de tal manera que se encuentren todas en una serie de ocho (8) unos lógicos, esto es el código 255₁₀ en base decimal, 1111 1111₂ en código binario natural ó FFh en el código hexadecimal..
   
   

1. Revisar seguidamente con el múltimetro digital, el voltaje de salida sobre el amplificador operacional, el cual debe proporcionar 2.55 Volts.
   
   
2. Si no se obtienen 2.55 Volts se reposiciona el potenciómetro hasta conseguir el valor del voltaje deseado.
   
   
3. Una vez ajustado este voltaje, el procedimiento de calibración ha terminado, los voltajes deben de coincidir con la tabla de calibración del DAC proporcionada.
   
   
4. Enseguida se deben probar otros valores de entrada y deberá aparecer su correspondiente valor analógico.

CONCLUSIONES;

Algunas veces, las magnitudes analógicas se denominan magnitudes del mundo real, ya que la mayoria de las magnitudes físicas que resultan interesantes medir son analógicas por naturaleza. Muchas aplicaciones de computadoras y otros sistemas digitales requieren como entrada magnitudes del mundo real, tales como temperatura, velocidad, posición, presion y fuerza. Las imágenes del mundo real pueden abarcar incluso imágenes graficas. En esta practica se comprendio la diferencia existente entre señal analógica y digital asi como su gran varierad de implementaciones tambien se llego a un razonamiento sobre la forma de calibración del dispositivo.

http://148.202.12.20/~osalas/instrumentacion/DAC.htm