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=Conversão Digital Analógica=

Um dispositivo '''conversor digital analógico ''' ('''DAC''') permite gerar uma '''tensão elétrica analógica''' a partir de um '''dado digital'''.

==Conversor DA==

Um exemplo de '''Conversor Digital Analógico''' ('''DAC''') de '''4 bits''' é ilustrado na figura, utilizando um '''circuito somador''' com '''amplificador operacional''' e uma malha resistiva com pesos binários.

[[Arquivo:ConversaoDA.png]]

 -v<sub>out</sub> = D<sub>3</sub> 1/2 + D<sub>2</sub> 1/4 + D<sub>1</sub> 1/8 + D<sub>0</sub> 1/16

;Funcionamento do circuito: Entradas digitais (0V ou 5V) e saída analógica variando entre 0V e 5V.
:O circuito DAC de 4 bits vai fornecer uma saída analógica escalonada em 16 níveis de tensão.
:Exemplos de algumas entradas e os respectivos níveis de tensão de saída:
:{| class="wikitable"
|- 
| Entrada digital || Ganho Ampop || Saída analógica
|- 
| 1000 || 1/2 || 2,5 V
|- 
| 0100 || 1/4 || 1,25 V
|- 
| 0010 || 1/8 || 0,625 V
|- 
| 0001 || 1/16 || 0,3125 V
|}
:Para uma conversão com um número elevado de bits, a relação entre as resistências se torna elevada o que dificulta a precisão.

==Microcontroladores e Saídas PWM==

Muitos microcontroladores, como o Arduíno, emulam '''saídas analógicas''' através de '''modulação PWM'''  (''Pulse Width Modulation''). 

O '''sinal PWM''' é uma '''onda quadrada''', com frequência constante, mas a fração de tempo em que o sinal é HIGH (5V) (''duty cycle'') pode variar entre 0 e 100%, fornecendo uma média de tensão variável na saída <ref>https://www.arduino.cc/en/Tutorial/SecretsOfArduinoPWM</ref>.
[[Arquivo:PWM.gif]]

O Arduíno possui '''6 saídas PWM''' são identificadas pelo sinal '''~''' e fornecem '''pulsos PWM''' de '''8 bits''', possibilitando, portanto, '''256 valores''' diferentes de '''tensão analógica''' entre '''0V e 5V''', com passos de '''0 a 255'''.

Entretanto, em situações onde uma '''sinal PWM''' não possa para ser utilizado como '''controle analógico''' pode ser necessário utilizarmos um '''filtro de saída PWM''' ou até dispormos de um '''conversor DAC''', o qual pode necessitar circuitos eletrônicos analógicos, como Amplificadores Operacional, capacitores, resistores e outros.

==Filtro de saída PWM==

Em situações onde uma onda quadrada '''PWM''' não for apropriado para realizar um controle analógico pode utilizar um '''filtro passa baixas''' visando converter a saída em uma '''tensão elétrica''' correspondente ao percentual do sinal PWM. Desta forma, poderemos ter um '''conversor DA''' para uso com o Arduíno ou outros microcontroladores.

O circuito '''[[Filtros_Eletricos|filtro passa baixas RC]]''' abaixo pode ser utilizado neste caso.

[[Arquivo:FiltroRC_PassaBaixa.png]]

Neste circuito, quando um tensão é aplicada na entrada do resistor R, o capacitor C começa a carregar. Lembre que o capacitor bloqueia corrente contínua e permite um maior fluxo de corrente a medida que a frequência do sinal elétrico aumenta. Para altas frequências o capacitor se comporta como um curto circuito. Para valores de frequência intermediária o '''circuito RC''' vai '''filtrar''' o sinal de entrada de acordo com a '''constante de tempo'''  do circuito.

O circuito é bastante simples, entretanto a escolha do '''resistor R''' e do '''capacitor C''' tem influencia na '''frequência de corte''' do circuito, na '''ondulação da tensão sobre o capacitor''' ('''''ripple''''')  e no tempo de resposta do circuito. A referência <ref>SCOTT. Arduino’s AnalogWrite – Converting PWM to a Voltage, 2011. https://provideyourown.com/2011/analogwrite-convert-pwm-to-voltage/</ref> faz uma análise detalhada destes fatores. Esta referência também fornece um link para uma [http://sim.okawa-denshi.jp/en/PWMtool.php ferramenta para calculo ''online''] do '''ripple''' a partir da '''frequência de corte''' escolhida para filtragem de uma onda quadrada '''PWM'''.

===Filtragem da saída PWM do Arduíno===
O Arduíno fornece saída PWM (portas 3, 5, 6, 9, 10 e 11) com frequência de 490 Hz.

Utilizando a [http://sim.okawa-denshi.jp/en/PWMtool.php '''ferramenta para calculo ''online'''''] descrita acima, para uma onda PWM de 0V a 5V, com ''duty cicle'' de 50% e frequência de corte de 10 Hz, obtêm-se um ''ripple'' aceitável (Vpp = 0,15 V) e um tempo de resposta de 0,04 s, como mostra a figura abaixo.

[[Arquivo:rc_ripple.png]]

Cálculo dos valores de '''R''' e '''C''' a partir da '''frequência de corte''':

 f<sub>c</sub> = 1 / 2&pi;RC

Escolhendo
 C = 2,2 uF
 f<sub>c</sub> = 10 Hz
temos
 R = 1/2&pi;f<sub>c</sub>C
 R = 1/2&pi; 10 2,2u
 R = 7,2 k&Omega;

;Módulo Conversor de Sinal PWM para Tensão Analógica: Existem no mercado módulos para conversão do sinal PWM para tensão analógica.

[[Arquivo:conversor-pwm-para-tensao-0-a-10v.jpg]]

==Referências==
<references />

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[[Usuário:Evandro.cantu|Evandro.cantu]] ([[Usuário Discussão:Evandro.cantu|discussão]]) 13h53min de 18 de outubro de 2021 (-03)
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[[Categoria:Eletrônica]] [[Categoria:Sistemas Digitais]] [[Categoria:IoT]]