¿Cómo funciona un conversor digital-analógico de tres bits?

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Un conversor digital-analógico es un componente electrónico utilizado para como lo dice su nombre, convertir una señal digital a analógica. Es ampliamente utilizado en proyectos de sistemas embebidos, por lo general muchos microcontroladores traen de manera integra conversores tanto para trabajar con señales analógicas a digitales y viceversa. Estos dispositivos también pueden venir de tipo SMD como el CS4382 de ocho bits así como también el que se encuentra en una Nexys 2 de Xilinx de ocho bits también.

Pero… ¿cómo funciona de manera general un conversor digital-analógico? Pues bien, trataré de explicar qué es lo que hace en este post de manera sencilla basándome en el conversor de ocho bits de la Nexys 2.

La nexys 2 puede trabajar con puerto VGA para enviar información desde la placa a cualquier monitor que soporte esta tecnología. Para eso, la Nexys 2 transforma las señales digitales a diferentes valores de voltajes analógicos. Para esto se utilizan ocho bits para brindar un color RGB, tres bits para representar el rojo, tres bits para representar el verde y dos bits para representar el azul ya que el ser humano por lo general no percibe tanto los cambios del color azul en comparación de los otros colores.

Explicaré el funcionamiento del conversor en función de los pines de la Nexys 2 ya que a pesar de ser un conversor de ocho bits, se tiene tres pines para el envío del color rojo, verde y azul respectivamente. Se tiene entonces un conversor de tres bits tanto para el rojo y verde y uno de dos bits para el azul. Para generar un valor analógico dependiendo de las combinaciones que podamos tener que en este caso ocho combinaciones por cada tres bits, se hace uso de resistencias que tengan distintos valores.

Esta es una imagen del conversor analógico de tres bits en una Nexys 2 para el color rojo:

conversor digital-analógico

Para Red 0 se usa una resistencia de 2K, luego para Red 1 se utiliza una resistencia de 1K y para Red 2 se utiliza un valor de 0.51 K.

Si se hace un análisis de circuito para este diagrama se puede deducir que es un sumador ya que en presencia de diferentes fuentes se tiene a la salida la suma ponderada de cada aporte a pesar que cada fuente tenga el mismo valor de voltaje.

El valor analógico de voltaje que se obtiene es:

{tex}bg_black V_{0} = frac{102}{353}V_{1} + frac{204}{353}V_{2} + frac{200}{353}V_{3}{/tex}

Ahora, este conversor de tres bits es para un solo color, si juntaramos los tres conversores que se tienen en realidad, estaríamos generando 8x8x8 combinaciones, es decir 256 combinaciones. Esto es debido a que cada color viaja a través de un pin del puerto VGA de la Nexys 2 y por cada pin se tienen tres y dos bits respectivos.

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Es una chica geek, ingeniera en el área de electrónica y telecomunicaciones. Sus áreas de interés son los sistemas embebidos, microcontrolandores, procesamiendo digital de señales, y programación.