Search

Convertidor Analógico Digital (ART338S)

Este es el primer artículo mío en la Revista Saber Electrónica, edición 45 de marzo de 1976. Tiene un valor histórico, pero al mismo tiempo, todavía es actual, pues los componentes usados ??todavía son comunes en el mercado. Este circuito se puede utilizar en la investigación de laboratorio según el lector percibirá.

   Una variación continua de la tensión de entrada entre dos límites preestablecidos provoca una variación de la frecuencia de salida también entre dos valores predeterminados.

   ¿Cuáles son las aplicaciones prácticas para un convertidor analógico digital?

   ¿Qué son los convertidores analógico-digitales y cómo funcionan?

   No abordamos algunos aspectos prácticos de los convertidores analógicos digitales, describiendo en detalle la construcción de un bastante simple, como analizaremos su funcionamiento sugiriendo algunas aplicaciones para ese tipo de circuito.

  Un convertidor analógico-digital es un circuito en el que una variación de una magnitud en una gama continua de valores (analógica) produce una variación de una magnitud en una gama de valores discretos (digital).

   La frecuencia de la señal de salida, una grandeza que puede tener valores discretos, es dependiente de la tensión de entrada, una magnitud que puede variar en una gama continua de valores.

   Entre las posibles aplicaciones para un circuito de ese tipo, podemos citar las siguientes:

 

- Medida de tensiones o magnitudes continuas a través de instrumentos digitales - Si elaboramos una escala apropiada, podemos convertir tensiones, corrientes o resistencias en frecuencias de valores proporcionales. Conociendo la relación de dependencia entre esas magnitudes podemos usar un frecuencímetro digital en su medida.

 

- Indicación de niveles de tensión - Podemos usar un convertidor analógico-digital para dar una indicación sonora de niveles de tensión, si lo acoplamos a un amplificador de audio y lo hacemos operar en una gama de frecuencias apropiadas. Cuando la tensión esté en su nivel mínimo, el sonido emitido será grave. En el nivel medio el sonido será medio; En el nivel alto el sonido emitido será más agudo.

 

- Órgano electrónico experimental accionado por tensión - Acoplado a un amplificador y accionado por un teclado en el que las notas se ajustan por medio de divisores de tensión podemos construir un interesante órgano electrónico.

 

- Campana musical multi-tonal o caja de música electrónica - Aprovechando la misma configuración del órgano electrónico, pero haciendo el accionamiento automático del circuito divisor de tensión por medio de un generador secuencial de impulsos y una matriz de diodos programada según la música deseada, podemos generar secuencias cualquiera de notas musicales en cantidad que dependerá del número de pulsos de cada ciclo del generador secuencial.

 

- Monitor de variaciones de tensión para el laboratorio de biología - El convertidor analógico-digital puede ser acoplado a un amplificador monitor ya las células de organismos en estudio. Las variaciones de los potenciales de estas células pueden provocar variaciones del sonido emitido por el amplificador, permitiendo 'el monitoreo de los fenómenos que ocurren. Esta aplicación, muy interesante en el laboratorio de biología, ha sido notada especialmente en el monitoreo de las variaciones de los potenciales de células vegetales cuando entonces se obtienen interesantes efectos sonoros que incluso llegaron a ser abordados e involucrados por cierto contenido "fantástico" en programas de televisión.

 

COMO FUNCIONA

   En la figura 1 hemos ilustrado un oscilador de relajación básico con transistores unijuntura.

 

Figura 1
Figura 1

 

 

En este circuito el transistor unijuntura opera como dispositivo conmutador en el que el instante de disparo es dado por la tensión, entre las armaduras del condensador C1. La constante de tiempo del circuito formado por R1 y C1 determina, por lo tanto, la frecuencia del oscilador. El condensador se carga por medio de R1 hasta que la unidad se alcanza la tensión de disparo del transistor unijuntura. En este instante el transistor conduce intensamente haciendo que el capacitor se descargue a través del circuito de carga. Un pulso bastante agudo es entonces generado, siendo su duración dada por el valor del condensador y por el resistor de carga.

Una vez descargado, el transistor vuelve a su estado de no conducción y se inicia un nuevo ciclo. Podemos cambiar la frecuencia del oscilador de relajación tanto si cambia el valor de R1, el valor de C1 o ambos, es decir, la constante de tiempo del circuito RC.

En nuestro circuito convertidor analógico-digital sustituiremos por un transistor el resistor en cuestión. El transistor se comportará como un resistor variable cuyo valor es función de su polarización (figura 2).

 

Figura 2
Figura 2

 

 

   Esto significa que la resistencia entre el emisor y el colector del transistor será dada por la tensión de entrada que determinará la corriente de base.

   Por medio del potenciómetro R3 (figura 3) podemos controlar la resistencia representada por el transistor en ausencia de señal de entrada y con ello determinar la gama de tensiones de entrada del circuito.

 

Figura 3
Figura 3

 

 

Conforme al caso, podremos hacer que el circuito opere solamente con tensiones positivas de entrada e incluso con tensiones negativas.

El potenciómetro R4 determina la tensión de disparo del oscilador, permitiendo un ajuste de la frecuencia inicial (fo) en función también de la tensión de entrada.

El valor del resistor R1 es determinado por la gama de tensiones de entrada, situándose en el rango de los 100 a los 470 k para tensiones de entrada del orden de algunos volts y en la banda de 2,2 a 4,7 M para tensiones de entrada orden de decenas de volts.

Con los valores de los componentes dados en el circuito, el rango de frecuencias obtenidas en las mejores condiciones, de ajuste va de 100 Hz en ausencia de señal o con el nivel mínimo a 5 kHz para excitación máxima, es decir, cuando Q1 se encuentra saturado.

 


 

 

 

MONTAJE Y COMPONENTES

 

Por supuesto, el montaje del circuito se realiza en una placa de circuito impreso cuya configuración damos en la figura 4.

 

5/3Figura 4

 

Los resistores usados son todos de 1/8 W y los capacitores de poliéster.

Los cuidados con el montaje son los normales. Se debe utilizar un hierro de soldadura de pequeña potencia (máximo 30 W) para evitar cualquier daño a los componentes.

La conexión del convertidor al amplificador debe realizarse mediante un cable blindado para evitar la captación de zumbidos. Un amplificador de 250 mV servirá perfectamente para la mayoría de los casos.

Dada la pequeña potencia de salida del convertidor, la utilización de un altavoz directamente en lugar de R9 podrá ser tentada, pero el volumen obtenido no será de los mayores.

Con respecto a la fuente de alimentación, debe suministrar una tensión entre 6 a 12 V, pudiendo ser usadas pilas comunes, batería, o la fuente que proporcione una tensión en torno a 9 Voltios.

 

RELACIÓN DE COMPONENTES

Q1 - BC557 o BC177

Q2 - 2N2646 - transistor unijuntura

R1 - Ver texto

R2 - 220 k - 0,5 w

R3 - 5 k pot. lin.

R4 - 220 k pot. lin.

R5 - 22 k - 0,5 W

R6 - 2,2 k - 1/8 W

R7 - 560 k - 1/8 W

R8 - 470 Ohms x 1/8 W

R9 - 100 ohms x 1/8 W

C1, C2 - 0,1 uF - poliéster o cerámica

 

 

 

Banco de Circuitos

Ofertas de Empleo