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Conversor D-A (ART1966)

Apresentamos neste artigo um Conversor Digital/Analógico de 6 bits, que pode ser usado como interface de saída para microcomputadores ou circuitos digitais, em versas aplicações como controle de velocidade de motores, controle de brilho de lâmpadas ou ainda controle de volume em equipamentos de áudio.

A ideia básica pode ser facilmente expandida para as aplicações visadas.

O circuito apresentado é compatível com a saída de circuitos digitais TTL e CMOS, além de microcomputadores e microcontroladores.

Usando apenas dois circuitos integrados ele fornece 6 níveis de tensões básicos, que combinados resultam numa variação quase linear da tensão de saída para controle de um dispositivo externo.

Na figura 1 mostramos de que modo os diversos níveis de tensão podem ser obtidos pela combinação dos níveis lógicos da entrada do circuito integrado 4049.

 

Figura 1 – Os níveis escalonados das tensões de saída
Figura 1 – Os níveis escalonados das tensões de saída

 

Um buffer usado na saída permite a excitação de cargas de alguma potência, se bem que para controles normais uma etapa adicional deve ser prevista.

Características:

Tensão de alimentação: 5 V

Número de bits: 6

Número de níveis de tensão: 64

Impedância de saída: 100 ohms (típ)

 

O circuito integrado 4049 usado na entrada deste aparelho é um sêxtuplo inversor/buffer, indicado para operar como driver para cargas TTL.

Este integrado tem um fan-out de 2 entradas TTL, e a entrada pode operar com tensões de até 15 V.

Para fazer a conversão D/A usamos na saída dos 6 inversores um conjunto de resistores formando um sistema escalonado que opera da seguinte maneira: supondo que inicialmente todas as saídas estejam no nível 0, o que corresponde a todas as entradas no nível 1, o divisor de tensão não é alimentado, e a tensão de saída é nula.

Se levarmos o pino 14 ao nível baixo, que corresponde ao bit menos significativo (LSB) do conversor, a saída correspondente ao pino 15, passará a ter uma tensão positiva de 5 V, que então aparecerá aplicada no divisor formado pelos resistores R6 a R9.

Como estes resistores são iguais, a tensão será de 2,5 V no pino 2 do buffer 3140.

Este circuito integrado é ligado como seguidor de tensão, de modo que em sua saída continuamos a ter os 2,5 V mas com uma baixa impedância, para uso externo.

Se, em lugar da saída 15, a saída 6 for ativada, coma aplicação de um npivel baixo, de tensão no pino 7, o divisor usado Serpa formado por R3 e R9, obtendo-se assim uma tensão de 4,54 V.

Esta é a tensão que será aplicada ao CA314t0 e obtida na saída.

Se ativarmos duas entradas ao mesmo tempo, o resultado será a obtenção de um divisor com dois resistores em paralelo e R9, conforme mostra a figura 2.

 

Figura 2 – Tensão para duas saídas ativadas
Figura 2 – Tensão para duas saídas ativadas

 

Teremos então uma tensão que pode ser calculada pela expressão junto ao diagrama da figura 2 e que estará na faixa de 0 a 5 V.

Com a combinação de mais saídas podemos ter outros valores de tensão, num total de 64, abrangendo assim uma faixa que vai de aproximadamente 2,5 a 4,9 V.

Com a alteração de R9, a faixa pode ser modificada conforme as necessidades do usuário.

Na figura 3 temos o diagrama completo do aparelho.

 

Figura 3 – Diagrama completo do aparelho
Figura 3 – Diagrama completo do aparelho

 

A disposição dos componentes numa placa de circuito impresso é mostrada na figura 4.

 

Figura 4 – Placa para a montagem
Figura 4 – Placa para a montagem

 

Para utilização como interface para circuitos TTL, a alimentação deve ser feita com 5 V. No entanto, podemos ter alimentação de 5 a 15 V para operação com outras tecnologias digitais, como por exemplo CMOS.

Para uma aplicação mais crítica os resistores devem ser de precisão. Para aplicações normais podem ser usados tipos de 1/8 W com 5% ou mais de tolerância.

Sugerimos a utilização de soquetes para os circuitos integrados.

Para provar o aparelho, basta alimentá-lo e ligar em sua saída um multímetro na escala apropriada de tensões contínuas.

Depois, aplicando níveis lógicos nas entradas correspondentes às tensões desejadas, conferir seu valor na saída.

Observamos que nos testes as entradas devem ser levadas aos níveis altos ou baixos, e não deixadas livres, para que a captação de zumbidos não leve a saída a níveis erráticos que afetem tensão final.

 

 

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