Convertidor D-A (ART913S)

En este artículo se presenta un Convertidor Digital / Analógico de 6 bits, que puede ser utilizado como interfaz de salida para microcomputadoras o circuitos digitales, en diversas aplicaciones como control de velocidad de motores, control de brillo de lámparas o aún control de volumen en equipos de audio y como shield para microcontroladores.

La idea básica se puede expandir fácilmente para las aplicaciones a las que se dirige.

El circuito presentado es compatible con la salida de circuitos digitales TTL y CMOS, además de microcomputadoras y microcontroladores.

Usando sólo dos circuitos integrados que proporciona 6 niveles de tensión básicos, que combinados resultan en una variación casi lineal de la tensión de salida para el control de un dispositivo externo.

En la figura 1 se muestra de qué modo los diversos niveles de tensión pueden ser obtenidos por la combinación de los niveles lógicos de la entrada del circuito integrado 4049.

 

Figura 1 - Los niveles escalonados de las tensiones de salida
Figura 1 - Los niveles escalonados de las tensiones de salida

 

Un buffer utilizado en la salida permite la excitación de cargas de alguna potencia, aunque para controles normales un paso adicional debe ser previsto.

 

Características:

Tensión de alimentación: 5 V

Número de bits: 6

Número de niveles de tensión: 64

Impedancia de salida: 100 ohms (típico)

 

El circuito integrado 4049 utilizado en la entrada de este aparato es un sísmico inversor / buffer, indicado para operar como controlador para cargas TTL.

Este integrado tiene un ventilador de 2 entradas TTL, y la entrada puede funcionar con tensiones de hasta 15 V.

Para hacer la conversión D / A usamos en la salida de los 6 inversores un conjunto de resistores formando un sistema escalonado que opera de la siguiente manera: suponiendo que inicialmente todas las salidas estén en el nivel 0, lo que corresponde a todas las entradas en el nivel 1, el divisor de tensión no se alimenta, y la tensión de salida es nula.

Si se lleva el pin 14 al nivel bajo, que corresponde al bit menos significativo (LSB) del convertidor, la salida correspondiente al perno 15, pasará a tener una tensión positiva de 5 V, que entonces aparecerá aplicada en el divisor formado por los resistores R6 a R9 .

Como estas resistencias son iguales, la tensión será de 2,5 V en el pin 2 del buffer 3140.

Este circuito integrado se conecta como seguidor de tensión, de modo que en su salida continuamos teniendo los 2,5 V pero con una baja impedancia, para uso externo.

Si, en lugar de la salida 15, la salida 6 está activada, con la aplicación de un nivel bajo de tensión en el pin 7, el divisor utilizado Serpa formado por R3 y R9, obteniéndose así una tensión de 4,54 V.

Esta es la tensión que se aplicará al CA314t0 y obtenida en la salida.

Si activamos dos entradas al mismo tiempo, el resultado será la obtención de un divisor con dos resistores en paralelo y R9, como muestra la figura 2.

 

Figura 2 - Tensión para dos salidas activadas
Figura 2 - Tensión para dos salidas activadas

 

Tendremos entonces una tensión que puede ser calculada por la expresión junto al diagrama de la figura 2 y que estará en el rango de 0 a 5 V.

Con la combinación de más salidas podemos tener otros valores de tensión, en un total de 64, abarcando así una franja que va de aproximadamente 2,5 a 4,9 V.

Con el cambio de R9, la pista se puede modificar según las necesidades del usuario.

En la figura 3 tenemos el diagrama completo del aparato.

 

Figura 3 - Diagrama completo del aparato
Figura 3 - Diagrama completo del aparato

 

La disposición de los componentes en una placa de circuito impreso se muestra en la figura 4.

 

Figura 4 - Placa para el montaje
Figura 4 - Placa para el montaje

 

Para utilizar como interfaz para circuitos TTL, la alimentación debe ser hecha con 5 V. Sin embargo, podemos tener alimentación de 5 a 15 V para operación con otras tecnologías digitales, como por ejemplo CMOS.

Para una aplicación más crítica, los resistores deben ser de precisión. Para aplicaciones normales se pueden utilizar tipos de 1/8 W con un 5% o más de tolerancia.

Sugerimos el uso de sockets para los circuitos integrados.

Para probar el aparato, basta con alimentarlo y conectar a su salida un multímetro en la escala apropiada de tensiones continuas.

Después, aplicando niveles lógicos en las entradas correspondientes a las tensiones deseadas, comprobar su valor en la salida.

Observamos que en las pruebas las entradas deben ser llevadas a los niveles altos o bajos, y no dejadas libres, para que la captación de zumbidos no lleve la salida a niveles erráticos que afecten tensión final.