DAC (conversor digital-analógico). PARTE 1
Summary
TLDREl video explica el funcionamiento de un DAC (convertidor digital a analógico) que convierte bits digitales en tensiones analógicas proporcionales. Con ejemplos claros y un enfoque práctico, se muestra cómo diferentes entradas producen salidas de voltaje específicas. El profesor destaca la importancia de la resolución, explicando cómo se determina a través de los bits y el fondo de escala. Además, se utiliza una analogía de una escalera para ilustrar cómo los escalones representan diferentes niveles de voltaje. La explicación es accesible y sin fórmulas complicadas, haciendo énfasis en la comprensión intuitiva.
Takeaways
- 📐 Un DAC (Convertidor Digital a Analógico) convierte bits digitales en una tensión proporcional.
- 🔢 El circuito del DAC tiene tres entradas (E2, E1, E0) y una salida (Vout).
- 💡 Las salidas pueden variar dependiendo de las entradas, por ejemplo, 0 voltios para 000, 1 voltio para 001, etc.
- 📊 Un DAC con resolución de 3 bits puede tener salidas desde 0 hasta 7 voltios.
- 🔧 La proporcionalidad no siempre es directa; el número de entrada no tiene que ser igual al número de voltios de salida.
- ⚖️ El fondo de escala (FS) es el máximo voltaje que el DAC puede producir.
- 📏 La resolución de un DAC se refiere al tamaño de un escalón en voltios.
- 🔀 Los contadores en los DACs permiten crear una salida escalonada que sube y baja de forma repetitiva.
- 📘 La resolución del DAC puede calcularse dividiendo el fondo de escala entre el número de escalones (ej. 5V / 255 escalones = 19.6 mV por escalón).
- 🔍 Los datasheets muestran una gráfica de escalera que indica el fondo de escala y la resolución del DAC.
Q & A
¿Qué es un DAC y qué función cumple?
-Un DAC, o convertidor analógico digital, es un aparato que convierte señales digitales en señales analógicas, es decir, toma bits y produce una tensión proporcional a estos.
¿Cómo se relacionan las entradas E2, E1 y E0 con la salida Vout de un DAC de tres entradas?
-Las entradas E2, E1 y E0 son bits que determinan la tensión en la salida Vout. Cada combinación de estos bits corresponde a una tensión diferente, y la relación no tiene que ser proporcional.
¿Por qué los ingenieros no suelen ser creativos al nombrar las entradas y salidas de un DAC?
-Los ingenieros no suelen ser creativos al nombrar las entradas y salidas de un DAC porque su creatividad se enfoca en otros aspectos del diseño, y los nombres son más bien convencionales para mantener la claridad técnica.
¿Cómo se determina la tensión de salida Vout para un DAC de tres bits si las entradas son 000?
-Si las entradas E2, E1 y E0 son 000, la tensión de salida Vout será de 0 voltios, según la tabla de verdad mencionada en el guion.
¿Cuál es la resolución de un DAC con una profundidad de 3 bits?
-La resolución de un DAC con una profundidad de 3 bits es de 7 voltios, ya que puede representar 2^3 (8) diferentes niveles de tensión, pero en el ejemplo dado, se limita a 7 voltios.
¿Cómo se calcula la resolución de un DAC si se sabe el número de bits y el fondo de escala (FS)?
-Para calcular la resolución de un DAC, se divide el fondo de escala (FS) entre el número de escalones, que es 2^n - 1, donde n es el número de bits. Por ejemplo, un DAC de 8 bits con 5 voltios de FS tendría una resolución de 5 / 255 ≈ 19,6 mV.
¿Qué es el fondo de escala (FS) en un DAC y cómo afecta a la resolución?
-El fondo de escala (FS) es la máxima tensión que puede producir la salida de un DAC. Afecta a la resolución ya que, una mayor FS permite una mayor diferencia entre los niveles de tensión, lo que implica una mayor resolución.
¿Qué es un contador y cómo se relaciona con la salida de un DAC?
-Un contador es un dispositivo que recibe una señal de reloj y produce una secuencia de salidas que aumentan de forma secuencial. En un DAC, un contador puede ser utilizado para generar una secuencia de tensión que cambia de forma proporcional a los valores binarios del contador.
¿Cómo se visualiza la resolución de un DAC en un diagrama de escalones?
-La resolución de un DAC se visualiza en un diagrama de escalones como la diferencia de tensión entre cada escalón. Un DAC con más resolución tendrá más escalones y, por lo tanto, una diferencia de tensión más pequeña entre ellos.
¿Por qué los profesores y los libros de texto suelen asociar un contador a un DAC en los ejemplos?
-Los profesores y los libros de texto asocian un contador a un DAC para ilustrar cómo varía la tensión de salida con los diferentes valores de entrada. Esto ayuda a entender cómo un DAC convierte señales digitales en una secuencia de tensión analógica.
Outlines
🔌 Funcionamiento básico del DAC
El primer párrafo explica el concepto de un DAC (Digital to Analog Converter) como un dispositivo que convierte señales digitales en una tensión analógica proporcional. Se describe cómo un DAC con tres entradas (E2, E1 y E0) puede generar diferentes niveles de tensión (Vout) dependiendo de las combinaciones de entrada. Se enfatiza que la relación entre la entrada digital y la salida analógica no es necesariamente proporcional y se introduce el término 'fondo de escala' (FS), que es el rango máximo de tensión que puede producir el DAC. Además, se menciona la importancia de la resolución en bits y cómo esta afecta la cantidad de posibles niveles de salida, utilizando ejemplos sencillos para ilustrar la idea.
📊 Resolución y representación gráfica del DAC
El segundo párrafo profundiza en el tema de la resolución de un DAC, que se refiere al tamaño de cada paso o escalón en la señal analógica producida. Se ilustra cómo un DAC de 3 bits puede tener 7 niveles distintos de tensión, mientras que uno de 2 bits solo tiene 4. Se discute cómo la resolución se mide en voltios por escalón y cómo se calcula para un DAC de 8 bits con un fondo de escala de 5 voltios, proporcionando un ejemplo práctico de cómo se calcularía la resolución en milivoltios. Además, se menciona la representación gráfica de un DAC con una escalera de tensión, que muestra los diferentes niveles de salida y cómo estos se relacionan con la resolución del DAC.
Mindmap
Keywords
💡DAC
💡Bits
💡Voltaje de salida (Vout)
💡Fondo de escala (FS)
💡Resolución
💡Contador
💡Proporcionalidad
💡Tabla de verdad
💡Reloj
💡Escalonamiento
Highlights
El DAC es un aparato que convierte bits en una tensión proporcional.
Un DAC de tres entradas (E2, E1, E0) produce una salida (Vout) que puede variar según la combinación de entradas.
Los ingenieros no siempre son creativos con los nombres de los componentes.
Los tres bits de entrada pueden tener múltiples configuraciones que afectan la salida del DAC.
La salida del DAC no es necesariamente proporcional al número de bits de entrada.
Se utiliza la regla de tres para calcular la tensión de salida del DAC.
El 'fondo de escala' (FS) es la máxima tensión que puede producir la salida del DAC.
La proporcionalidad de la entrada al voltaje de salida puede ser afectada por un factor k.
Los contadores son utilizados para demostrar cómo cambia la tensión de salida con la entrada de un reloj.
La tensión de salida del DAC cambia en pasos a medida que el contador avanza.
Un DAC con más bits tiene más resolución y produce más pasos en la escalera de tensión.
La resolución de un DAC se define como el tamaño de un paso en voltios.
Se puede calcular la resolución de un DAC de 8 bits con un fondo de escala de 5 voltios.
La resolución de un DAC se calcula dividiendo el fondo de escala entre el número de pasos.
Un DAC de 8 bits con un fondo de escala de 5 voltios tiene una resolución de 19,6 mV por paso.
La resolución es un número importante para entender la precisión de un DAC.
Transcripts
00:08Entonces el primero el dac: Un un aparato que te pasa del mundo digital
00:11mundo lo que llegan unos bits y saca una tensión proporcional de acuerdo? O sea,
00:17que esto es un circuito que tiene tres entradas y una salida. Si las llamamos E2 E1 y E0
00:30es un circuito con esas tres entradas y una salida que le podemos llamar Vout (que original!).
00:36Entonces, los ingenieros que diseñan esto tampoco es que sean muy creativos en este
00:41sentido son muy creativos en otros sentidos pero no en poner en nombres.
00:48Estas 3 entradas pueden tener estas salidas. Entonces a lo mejor (vamos a ir viendo) si le
00:55llega un 0 0 0 en la salida habrá 0 voltios, si en la entrada hay 001 da 1V. Luego un dos da dos
01:00voltios, 3 voltios hasta 7 voltios porque es un dato con una resolución de 3 bits,
01:09una profundidad de 3 bits y si tiene sólo dos bits, E1 y E0? Entonces el out sólo tiene cuatro
01:26posibilidades 00, 01, 10 y 11. Este circuito pues a lo mejor te da 0 voltios, 2 voltios,
01:354 voltios y 6 voltios. ¿Qué estás diciendo profe?¿no sería 0 1 2 y 3? Sí, pero es que este
01:42es el primer punto importante para entender los DACs no tiene por qué ser proporcional. El número
01:50que entra por aquí, no tiene que ser el número de voltios, de hecho no suele serlo. Entonces
01:56hay que hacer reglas de tres. Yo os voy a explicar los DACs, lo juro por dios, sin ninguna fórmula,
02:00sólo con las manitos, con reglas de tres cómo se hace todo al final en la vida.
02:07Esto es lo que se llama el fondo de escala (FS) ,es decir los máximos voltios que va a dar la
02:16salida. En en este caso pues ha sido 7 V y a lo mejor este caso el máximo caso son 6 voltios o
02:20al mejor de 5 V, pero no es proporcional.Aquí el número que tú tienes de entrada es el número E lo
02:28estás multiplicando por una proporcionalidad de 2. El número por 2 da 6 voltios. O el número que sea:
02:34el cero por 2 da cero, el uno por dos da dos, el dos por dos da cuatro y el tres por 2 da 6V.
02:41Aquí la proporcionalidad es uno: el número que entra por uno te da la salida. 0 x1= 0,
02:493 x1= 3, 7 x1=7. Pero suelen tener un factor de proporcionalidad digamosle k.
03:00Estos dos conceptos claros uno el fondo escala:los máximos botes que puede dar y luego cuantos más
03:05bits pues más resolución y que el número que de entrada no tiene por qué ser el número
03:10de salida sino que hay una proporcionalidad. Una cosa que vais a ver en todos los libros,
03:16que hace todo el mundo, todo el mundo, que somos unos pesados los profesores,
03:19muy pesados (que me dejeeeeeeee te estoy escuchando decir que me dejeeeee ir a cenar)
03:27Los profesores y en los libros de texto a esto siempre le ponen un contador. ¿Os acordáis de los
03:37contadores? Los contadores eran unas movidas que les entraba una señal reloj y por aquí decía
03:43una salida Q0, Q1,Q2 y empezaba 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 y cuando llegaba al 1 1 1,
03:55que era lo máximo, volvía a empezar. Entonces tu le pones aquí un relojito
03:59que se ponga ahí el solo a contar ¿qué va a ocurrir aquí en la tensión de salida? Pues
04:04muy bonito porque lo que ocurre es esto, que al principio el tiempo cero aquí va
04:09a ver un 0 0 0 y si éste que recibe un 0 el que hemos dicho de antes que tenía
04:20esta tabla de verdad pues cuando tiene un cero pues tendrá cero voltios aquí,
04:23donde tengo el 000 pero cuando tengo 001 pues tendrá un voltio entonces los voltios,
04:30que están aquí, hace un escalón y cuando pasó al
04:35010 que es el 2 pues tendrá otro escalón: 2 voltios.Cuando pasó al 011, 3,
04:46tendré 3 voltios, 4 voltios, 5 voltios, 6 voltios,
04:527 voltios que es lo que llamamos a los 7 voltios el fondo de escala, lo más alto.
04:59Aparece una escalera y después del 7 el contador vuelve a cero o sea que esto ¿qué va a hacer?
05:07Otra vez, empezar. Esto es lo que se dibuja en todos los datasheets porque me va a dar un
05:11montón de información. Me da la información del fondo de escala, cuántos votos tienen,
05:15cuánto te dan y luego sobre todos los defectos de cómo se gira, cómo se desvía. Esto es lo que
05:21vais a ver todo el rato. Evidentemente en el otro que tenía menos resolución
05:26si sólo tienes 2 bits esto no lo tienes pues esto es lo que tienes son cuatro estados
05:34entonces era el 00, 2 voltios el 4 voltios el 6 voltios y vuelta a empezar es decir que si
05:45veis un DAC con una escalera con muchísimos escalones pues resulta que tenéis de más
05:50resolución que uno que tenga menos escalones esto es genial. Entonces de aquí vienen los números,
05:55aquí es donde los profesores empiezan a putearos ¿que és la resolución de un DAC? pues es el
06:05tamaño de un escalón en voltios. Cuánto vale un escalón? pues es muy fácil porque en este caso
06:15la resolución es de un voltio. Y en este caso la resolución ¿de cuantos es?Los escalones van
06:19del 0 2 4 y 6 voltios pues cada escalón es de 2 voltios . pues eso es la resolución y ¿como
06:27lo podéis pensar? os van a poner fórmulas en los libros pero no hace falta ninguna.
06:30Imaginaros que os dicen ¿cuál es la resolución de un DAC de 8 bits y con 5 voltios de fondo de
06:37escala?así se las gastan en los problemas y en la realidad es decir resulta que tienen 8 bits
06:48y un fondo de escala de 5 voltios entonces era os lo podéis imaginar una escalera (al principio
06:55igual lo tenéis que pintar) pero es una escalera que tiene desde cero voltios y el último escalón
07:04bueno esto es un montón de escalones y el último escalón tiene 5 voltios es el fondo de escala en
07:13voltios el tiempo entonces una escalera infinita no ¿Cuántos escalones tiene? pues 2 a la 8 niveles
07:23pero escalones en tiene uno menos, fíjate, estos son 3 bits es 2 a la 3 que son 8 escalones pero
07:31¿cuántas subidas? son 7 de subidas 1 2 3 4 5 6 7 por eso siempre le decimos que aunque son 8
07:39sitios donde apoyar el pie, son siete escalones, son siete subidas entonces aunque aquí la es 2 a
07:48la 3=8 decimos que hay siete escalones pues en éste en vez de decir que 2 a la ocho son 256
07:55escalones lo que vamos decir es que son 255 dicho otra manera pensar cómo sería el último que tenía
08:031111 1111 ¿qué número es ese? este número es el 255 en decimal es el 1 2 3 4 5 6 7 y 8 en binario.
08:138 unos, si lo metéis en la calculadora es 255 el último escalón es de 255 pero te he preguntado la
08:19resolución este el primer paso siempre coges el número de bits, 2 a la 8 pero le quitas uno. ese
08:26es el número de escalones que va a haber. entonces si el último escalón llega al quinto piso o 5
08:32metros o 5 voltios cuanto te sube cada escalón? esa es la regla de 3 o sea si 255 son el número
08:41255 cuando esté aquí con 8 bits porque aquí estoy con 0 bits ocho veces cero cuando esté con 8 unos
08:49que es el 255 estoy lo más alto luego vuelve a bajar y vuelve empezar a subir la escalera
08:53entonces sí con el último número que es el 255 que es 2 a la 8 menos uno tengo 5 voltios pues el
09:01tamaño de un escalón será Xvoltios voltios voltios escalón escalón es decir 5 entre 255 la resolución
09:145 x 1 / 255 que es un tamaño en voltios no es cierto 19,6 mV
09:27cada escalón cada altura cada paso . Esta es la resolución Ese número es importantísimo,
09:32el que piden todos por problemas y demás y de ahí te pueden preguntar lo que les dé
09:36la gana pero ya es así de fácil porque tú ya tienes una escalera en tu cabeza
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