¿Qué es un Convertidor DA?
Los convertidores DA son circuitos electrónicos que convierten señales digitales en señales analógicas.
En dispositivos digitales como ordenadores, tabletas y teléfonos inteligentes, se llevan a cabo diversos procesos mediante señales digitales. Sin embargo, cuando los resultados se emiten en forma de sonido o luz, se trata de magnitudes analógicas y deben convertirse de señales digitales a señales analógicas.
Las cantidades analógicas son valores continuos, y convertir una cantidad digital discreta en una cantidad estrictamente analógica requiere un número infinito de dígitos, por lo que el valor de salida de un convertidor DA es inevitablemente un valor aproximado. Por el contrario, un circuito que convierte una cantidad analógica en una cantidad digital se denomina convertidor AD.
Usos de los Convertidores DA
Los convertidores DA se utilizan en todos los dispositivos digitales que necesitan emitir señales analógicas.
No solo se utilizan en PC equipados con altavoces, smartphones, equipos de audio digital y televisores, sino también en dispositivos con funciones de síntesis de voz, como los altavoces inteligentes, para convertir datos digitales en señales de voz analógicas. Recientemente, también se han desarrollado convertidores DA externos, como los que tienen conexiones USB, y se utilizan para la salida de sonido de alta calidad, como las fuentes de sonido de alta resolución.
Además, algunos equipos de vídeo, como monitores de PC y proyectores, tienen terminales VGA y RCA para la entrada de datos analógicos, y se introducen señales de vídeo analógicas convertidas a partir de datos digitales por convertidores DA.
En los equipos industriales, se necesitan señales analógicas procedentes de convertidores DA, especialmente en situaciones en las que se requiere un control continuo de alta precisión.
Principio de los Convertidores DA
Existen varios métodos de conversión de convertidores DA, pero el más sencillo y económico es el de división por resistencias. A veces se denomina división de resistencias.
En el método de división de resistencias, se conectan 2^n resistencias equivalentes en serie entre la tensión de referencia y tierra, y el nodo entre las resistencias es la salida, creando una tensión que es un múltiplo entero de 1/2^n de la tensión de referencia. Se puede obtener cualquier tensión decodificando la señal digital y seleccionando uno de estos nodos de salida. La resolución viene determinada por n, lo que significa que una señal digital de n bits puede convertirse en una señal analógica.
El método de división resistiva es muy sencillo y garantiza la monotonicidad, por lo que es lineal y muy preciso, pero tiene el inconveniente de que la escala del circuito aumenta exponencialmente cuando se incrementa el número de bits para aumentar la resolución.
Otros métodos de conversión, además del método de división resistiva, son los que utilizan condensadores, fuentes de corriente y filtros de paso bajo.
Más Información sobre los Convertidores DA
1. Precauciones al Utilizar Convertidores DA
Dado que la salida de un convertidor DA es, en principio, un valor discreto, será diferente de la señal analógica original aunque se aumente la precisión de la conversión. Esta diferencia se convierte en ruido y afecta a la calidad de la señal analógica. La calidad de los componentes electrónicos, como los altavoces conectados más allá del convertidor DA, también afecta a la calidad de la señal analógica.
Por lo tanto, puede haber partes que no puedan representarse sólo con los parámetros del diagrama del circuito, y los componentes utilizados deben examinarse y ajustarse teniendo en cuenta el equilibrio general.
2. Precisión de los Convertidores DA
Los convertidores DA se utilizan en diversos casos, como sistemas industriales, sistemas IoT, diversos sistemas de medición y diversos sistemas de medios, y a medida que cada sistema se vuelve más sofisticado, se requiere una mayor precisión.
En los convertidores DA se producen varios errores, los principales de los cuales son:
- Error de offset (OE)
- Error de ganancia (GE)
- Error de no linealidad integral (INL)
La precisión de un convertidor DA se evalúa incluyendo estos tres tipos de error y el error total no corregido se expresa como la raíz cuadrada de (OE^2+GE^2+INL^2).
De los tres errores, OE y GE pueden calibrarse utilizando códigos sencillos en el sistema, pero INL suele ser un código complejo y el error en sí es un error que no puede expresarse como una función, por lo que es necesario almacenar muchos parámetros en la memoria.
También es importante mantener bajos los errores INL, ya que el propio código de calibración puede suponer una carga no despreciable para el sistema en general.