elecmed03 Conversores

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Electromedicina e
Instrumentación Biomédica
Unidad 3.
Bioamplificadores y
Procesamiento de Señales
Contenido
3.1 Componentes electrónicas y Análisis
de Circuitos.
3.2 Amplificadores
3.3 Filtros
3.4 Conversión Análogo-Digital y DigitalAnalógica.
3.5 Procesamiento Digital de Señales
Objetivos
• Describir los principales circuitos que se
emplean en los equipos médicos.
• Seleccionar los amplificadores y filtros
apropiados para un tipo de aplicación.
• Definir los conceptos relacionados con los
procesos de conversión AD y DA
• Explicar los procedimientos comunes para el
Procesamiento de Señales en Biomedicina.
Conducta estática ideal de un DAC
de 3-bits
7/8 Vref
Analog output
6/8 Vref
5/8 Vref
4/8 Vref
3/8 Vref
resolución 
2/8 Vref
1
V
n ref
2
1/8 Vref
0V
000
001
010
011
100
101
110
111
Para cada cadena digital hay una única salida analógica.
Salida ideal
Contador Conversor D/A
Conversor D/A
D/A en paralelo
Conversor D/A
D/A BCD
Ejemplo D/A BCD
Digitalización de una señal
Relación básica entre Entrada Salida
Errores comunes en ADCs
Tipos de ADC
1.
2.
3.
4.
5.
Rampa digital
Contador
Aproximaciones sucesivas
Voltaje a frecuencia
Flecha
ADC de rampa digital
ADC de rampa
Esquema de funcionamiento
ADC aproximaciones sucesivas
ADC aproximaciones sucesivas
Ilustración de funcionamiento
Diagrama general
ADC de contador
ADC convertidor Voltaje a
Frecuencia
ADC convertidor Voltaje a
Frecuencia
ADC Paralelo (Flash)
ADC de flecha
Señales de control típicas
ADC típico de aprox-susc.
Tiempo de Conversión
Existe un tiempo de conversión ( Tc ) que necesita el ADC para
sacar un número digital a partir de recibir un dato analógico con el
fin de que al existir una variación en la entrada no surja una
confusión en la conversión.
El cambio de voltaje máximo en la entrada contra el tiempo está
dado por la siguiente ecuación:
Muestreo y Retención
Para reducir el tiempo de conversión ( Tc ) se utiliza un circuito de
muestreo y retención (sample-and-hold - S/H).
Este circuito toma el voltaje de entrada y lo mantiene constante,
así el conversor realiza la conversión casi inmediatamente, y el
tiempo de retardo solo viene dado por el (S/H) ya que tarda en
recibir el comando de hacer el muestreo y la retención.
Este nuevo tiempo es llamado tiempo de apertura ( Ta ), y está
dado comúnmente en nanosegundos (ns).
Conexiones de interconexión
Voltímetro mediante ADC
Formas de onda de VD
Conversión mediante ADC con
entradas multiplexadas
Control de dispositivo de
posicionamiento (elevador)
Control de error de
cuantización
Ajuste de la señal de entrada
Cuantificación
Proceso mediante
el cual se convierte
de una amplitud
infinitamente
precisa a un valor
binario.
Muestreo y Retención (S/H)
Circuito (sample-and-hold: S/H) utilizado para mantener la
señal analógica en un valor constante durante todo el tiempo en
que el conversor Analógico Digital realiza la conversión.
Esquema típico de S/H
1. Buffer de señal integrado por un amplificador con entrada de
alta impedancia y baja impedancia de salida y un capacitor de
retención
2. Amplificador operacional
Señales continua y muestreada
(a)
Amplitude
1
0
-1
0
1
2
3
(b)
Amplitude
1
4
5
6
Time
x[n]  xa (nT )
0
-1
0
5
10
15
20
25
Sample
30 numbers

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