Exp 4 - DSIF

Universidade Estadual de Campinas
FACULDADE DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE
COMPUTAÇÃO
EE641 (Laboratório de Eletrônica II)
Data:__/__/__
Turma:___
Prof. Fabiano Fruett (turmas O e P) e Prof. Eduardo Tavares Costa (turmas S e T)
Monitor: João Carlos Martins de Almeida
Experimento IV – Conversor D/A com escada R/2R
1
Objetivo:
Seu objetivo neste experimento é montar e caracterizar um Conversor Digital
Analógico (CDA) controlado pelo Raspberry PI.
2
Componentes:
1 Amplificador Operacional LM747 (2 X 741)
1 Regulador de tensão 7912 (- 12V)
1 Regulador de tensão 7805 (+ 5V)
8 resistores de 10 kΩ
2 CIs de chave analógica CD4066 (ou similar)
4 soquetes de 14 pinos
1 soquete de 20 pinos
12 resistores de 2 MΩ (fornecidos pelo professor)
10 resistores de 1 MΩ (fornecidos pelo professor)
3
Parte Experimental:
A Figura 1 mostra o diagrama básico de um CDA usando uma escada R-2R [5.1].
Para simplificar, o circuito de controle das chaves e também a terminação do circuito que
faz a conversão da corrente i0 para um sinal em tensão não são mostrados.
http://www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE641/EE641_A.htm
Figura 1. Circuito básico de um conversor D/A baseado em escada R/2R.
3.1 Calcule literalmente a corrente i0 em função da posição das chaves. Considere
que se a chave estiver na posição 1 o bit de controle é 0 e chave na posição 2 o bit
de controle é 1.
3.2 Projete um CDA escada R-2R de 4 bits que produza 00002=010 V e
11112=-1010 V. Use R = 1MΩ e Vref = 10 V. Sugira um circuito conversor
corrente-tensão apropriado.
3.3 Construa seu projeto e caracterize preenchendo a tabela a seguir:
S1
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
S2
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
S3
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
S4
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Vout
(1)
Vout
(2)
Vout
(3)
(1) valores respondendo o item 3.3
(2) valores respondendo o item 3.5
(3) valores respondendo o item 3.7, com sinais gerados pelo RASPI e CDA calibrado
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3.4 Comente sobre as diferenças observadas comparando o resultado experimental
com o teórico.
3.5 Sugira uma forma de calibração que reduza o offset e ajuste o fator de conversão
de forma que 00002=010 V e 11112=-1010 V, ou mais próximo possível. Implemente
esta solução e refaça a tabela.
3.6 Faça as modificações necessárias para que o controle digital seja realizado pelo
Raspberry PI. Para isto, use 4 saídas da GPIO e chaves analógicas (CD4066 ou
similar). Não se esqueça que estas chaves são unipolares e devem ser empregados
resistores de pull-down para garantir o correto funcionamento do circuito.
3.7 Caracterize o CDA novamente, gerando o sinal através do RASPI. Elabore um
software que seja possível digitar um valor numérico entre 0 e 10 e este sinal seja
transferido (em módulo) à saída. Construa uma nova tabela e recalibre. Calcule a
resolução e termine com as suas conclusões.
4.
Tarefas para a próxima aula:
4.1 Entregue no início da aula um relatório por grupo respondendo todas as questões
apresentadas neste roteiro.
4.2 Aapresente o seu CDA de 4 bits, controlado pelo RASPI, funcionando durante
os 15 minutos iniciais da aula
4.3 Apresente o projeto (esquemático, lista de material e comentários) de um CDA
tipo escada R-2R de 8 bits. Os bits devem ser carregados de forma serial e assim
deve-se usar no máximo três bits do GPIO. Este projeto deve ter um deslocador
de nível fazendo com que a saída excursione entre -5V e +5V.
5.
Bibliografia
5.1
A. S. Sedra, K.C.Smith, Microeletrônica, Makron Books Ltda
5.2
R. Boylestad e L. Nashelsky, Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, Prentice-Hall.
5.3
F. Fruett, Notas de aula, EE530, http.www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE530/EE530.htm
http://www.dsif.fee.unicamp.br/~fabiano/EE641/EE641_A.htm