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Como Conversores Analógico/Digital Funcionam


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Como Conversores Analógico/Digital Funcionam

Conversores A/D nos PCs

O local mais lógico onde você encontrará um conversor A/D em um micro é na placa de som. Toda vez que você usa um microfone – para gravar sua voz ou para conversar com amigos através de programas de voz sobre IP como o Skype – ou a saída line in para transformar o áudio gerado por outros equipamentos (como um toca-fitas) em arquivos Wav ou MP3, você está na verdade usando o conversor de analógico-para-digital da sua placa de som.

Atualmente todos os micros têm uma placa de som integrada na placa-mãe – independe de você usá-la ou não. Isto explica porque o chipset da placa-mãe – mais especificamente, o chip ponte sul – tem uma interface de áudio. O conversor A/D (para gravação de áudio) e o conversor D/A (para reprodução de áudio), no entanto, não estão integrados no chip ponte sul, mas em um chip separado chamado codec (codificador/decodificador).

Claro que se você usar uma placa de som avulsa você estará usando os conversores A/D e D/A da placa de som e não de um codec na placa-mãe. Além disto, algumas placas-mães em vez de usarem o áudio do chipset possuem um chip de áudio independente, que tem seus próprios conversores A/D e D/A. Para informações mais detalhadas sobre opções de áudio on-board, sugerimos que você leia nossos tutoriais “Como Funciona o Áudio On-board?” e “Características de Placas de Som On-Board”.

O que queremos mostrar a você aqui é como um codec funciona. Para isto, dê uma olhada na Figura 16, onde apresentamos um diagrama em blocos de um codec Analog Devices AD1888A. O que você pode aprender apenas olhando para este diagrama? Você pode localizar o conversor A/D?

Como Conversores Analógico/Digital Funcionam
Figura 16: Diagrama em blocos de um codec Analog Devices AD1888A.

Na Figura 16 você pode ver facilmente que todas as entradas são conectadas ao conversor A/D de 16 bits através de um mixer. Uma questão que você pode ter é onde estão as 16 saídas de dados – afinal, este codec usa um conversor A/D de 16 bits. Como mencionamos, o codec é conectado ao chipset (chip ponte sul). A comunicação desses dois chips é feita usando uma interface serial, não paralela – isto é, o codec transmite cada bit um a um para o chipset. Desta forma existem apenas dois fios de dados conectando eles dois (um de entrada, SDATA_IN, e um de saída, SDATA_OUT). A unidade marcada como “interface AC’97” na Figura 16 é a responsável por tal comunicação.

Analisando a Figura 16 você também descobrirá que o AD188A tem seis conversores D/A individuais de 20 bits – um para cada canal, oferecendo assim seis canais de áudio – e tem uma saída digital (SPDIF) e várias outras características, como EAPD (External Amplifier Power Down, Desligamento do Amplificador Externo), que pode desabilitar um amplificador externo se nenhum áudio estiver sendo produzido, e a tecnologia jack sense (pinos JS0 e JS1) que pode automaticamente reconfigurar os plugues localizados na placa-mãe dependendo do tipo de dispositivo a eles ligado.

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Comentários de usuários

Respostas recomendadas

Na atualização desse artigo, de 08/12/2006, encontra-se um erro referente à explicação dos gráficos na página 2.

Para nossas explicações, considere o sinal analógico mostrado na Figura 1. Vamos assumir que este é um sinal de áudio, já que esta aplicação é a mais comum para conversões analógico/digital e digital/analógico. O eixo “x” representa a tensão enquanto que o eixo “y” representa o tempo.

Na verdade, o eixo "y" representa a tensão enquanto que o eixo “x” representa o tempo.

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Noosa!

Excelente artigo!

Me lembrou perfeitamente da minha segunda aula de Sistemas de Programação I que tive!

Se a aula não tivesse sido há 4 meses, poderia jurar que o professor usou o artigo como base para a aula!

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Muito bom artigo, dá para entender melhor a lógica usada nestes sistemas moduladores de sinal.

Tenho um comentário para o amigo leandrolnh:

Na atualização desse artigo, de 08/12/2006, encontra-se um erro referente à explicação dos gráficos na página 2.

Na verdade, o eixo "y" representa a tensão enquanto que o eixo “x” representa o tempo.

Pois é, isso pode confundir um pouco, mas não é propriamente um erro, apenas por convenção é considerado o eixo horizontal como o eixo X e o eixo vertical como o eixo Y. Se você reparar bem, não erro nas interpretações sobre os eixos X e Y que o Cassio Lima e o Gabriel Torres fazem sobre o gráfico.

Se não me engano o pessoal do sul do Brasil tem um jeito de escrever as notações diferentes do usual em relação ao resto do Brasil sobre os eixos X e Y ou mais eixos (tenho um professor de SC que escreve assim).

Se tiver alguém de SC ou RS, me diga se isso acontece ou não nas escolas e ou faculdades.

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Sr Gabriel preciso tirar uma duvida referente a conversores ADC/DAC

no trecho

"Informações digitais não são apenas restritas aos computadores. Quando você fala ao telefone, por exemplo, sua voz é convertida em um sinal digital (esta conversão pode ser feita na central da operadora de telefonia, caso sua linha seja analógica, ou na sua casa, caso você esteja usando uma linha ISDN ou DSL), já que sua voz é um sinal analógico e a comunicação entre as comutadoras de telefonia é feita digitalmente."

No caso DSL me parece haver um erro, pois acho que não ha conversão analogico digital da voz na minha casa ,pois o canal telefonico continua separado do canal de dados, tanto é que usamos um filtro de linha que vai conectado ao aparelho telefonico e também quando desligamos o computador o modem DSL também é desligado como poderia haver tal conversão? Os dados saem do modem DLS de forma digital e vão até o DSLAM na central enquanto a voz sai do aparelho de forma análogica e somente é transformada em digital nos circuitos ADC da central de comutação.

Poderia sim haver conversão analogico digital caso eu estivesse usando voz sobre IP,onde ai sim a voz se

transformaria em dados no meu computador que seria passado ao modem DSL que a transmitira de forma digital.

Espero ansioso pela resposta .

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Onde encontro uma descrição mais detalhada do conversor AD do tipo SAR? Imagino que o tal de Controle possa estar composto de um registrador de deslocamento e portas AND e que a própria unidade SAR possa estar formada por um latch e um registro de deslocamento, bem como o tal de Buffer por um latch.

Agradeço desde já a resposta, já que a implementação circuital detalhada possa contribuir em muito para a melhor compreensão do assunto!

No caso do conversor A/D por inclinação única faltou dizer uma coisa muito importante qual seja que a constante de tempo RC deve ser igual ao período do clock multiplicado por 2^n - 1, onde n é a quantidade de bits com que se quer codificar a amostra. Outra coisa importante a comentar seria a velocidade que precisa ter o clock para amostrar um sinal com máximo conteúdo harmônico de X KHz.

Abraço

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Também, no caso do conversor A/D por dupla inclinação, deveria ser dito que o tempo T1 fixo para carga do capacitor com a chave analógica comutada para Vin deve ser 2^n - 1 multiplicado pelo período do clock. Desta feita, também, os valores dos componentes do conjunto RC podem ser escolhidos com maior flexibilidade.

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Mais uma observação com relação ao artigo em referência.

Na página 9 onde se trata do conversor Sigma-Delta, no segundo parágrafo após a figura 14, onde diz:

A saída do flip-flop é usada para realimentar o circuito através de um conversor D/A de um bit. Este conversor D/A de um bit converterá basicamente o “0” ou o “1” armazenado no flip-flop em uma tensão de referência positiva ou negativa para ser somado na saída de um integrador somador,

corrigir para : a entrada de um integrador somador. (Ver no original em Inglês em: http://www.hardwaresecrets.com/article/How-Analog-to-Digital-Converter-ADC-Works/317/9)

Outrossim, recomendo a leitura do artigo: Delta-sigma modulation na Wikipedia em: http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-sigma_modulation

para maiores esclarecimentos.

Abraço a todos

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  • Administrador
Mais uma observação com relação ao artigo em referência.

Na página 9 onde se trata do conversor Sigma-Delta, no segundo parágrafo após a figura 14, onde diz:

A saída do flip-flop é usada para realimentar o circuito através de um conversor D/A de um bit. Este conversor D/A de um bit converterá basicamente o “0” ou o “1” armazenado no flip-flop em uma tensão de referência positiva ou negativa para ser somado na saída de um integrador somador,

corrigir para : a entrada de um integrador somador. (Ver no original em Inglês em: http://www.hardwaresecrets.com/article/How-Analog-to-Digital-Converter-ADC-Works/317/9)

Outrossim, recomendo a leitura do artigo: Delta-sigma modulation na Wikipedia em: http://en.wikipedia.org/wiki/Delta-sigma_modulation

para maiores esclarecimentos.

Abraço a todos

Obrigado, corrigido! :)

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