Resumen de Estructuras avanzadas de convertidores analógico-digital: metodologías de diseño, simulación y enseñanza
Camilo Quintáns Graña
En esta tesis se presenta un estudio de las estructuras de convertidores A/D (analógico-digital), también denominados ADCs (Analog-to-Digital Converters), de tipo pipeline y sigma-delta, que son las que han experimentado un mayor desarrollo en los últimos años y los que presentan mejores prestaciones. Primero se hace una introducción a los circuitos ADC en la que se analiza su estado actual de desarrollo, se presentan los fundamentos de la teoría de cuantificación y las características más importantes, estáticas y dinámicas, con que se especifican estos circuitos. Después, se resumen las distintas normas internacionales que se aplican a los convertidores resaltando los temas clave para su caracterización. Finalmente, se termina la introducción estudiando la problemática que supone la selección de la resolución y de la frecuencia de conversión de los ADC y se presenta un método basado en la relación señal-ruido de la señal. Una vez se han abordado los temas genéricos de los convertidores se estudian en detalle cada uno de los dos tipos, los sigma-delta y los pipeline. En este estudio se tratan tanto el principio de funcionamiento como las metodologías de diseño y de simulación, poniendo de relieve los aspectos más importantes propios de cada estructura de convertidor. Una vez se ha comprobado la complejidad de los circuitos convertidores sigma-delta y pipeline que proporcionan una buena resolución y una alta velocidad de conversión, se presentan dos estructuras originales de convertidores A/D. Una para los convertidores pipeline que evita tener que amplificar el residuo en las sucesivas etapas, y otra para los convertidores sigma-delta que facilita el diseño porque se parte de la especificación de la función de transferencia del ruido. Ambas propuestas se estudian mediante simulación y en el caso del convertidor sigma-delta se presentan los resultados prácticos obtenidos a partir de un prototipo real. Como aplicación del trabajo realizado en desgranar los principios de funcionamiento de las estructuras avanzadas de convertidores, de cómo se diseñan y de cómo se simulan, se presenta una metodología docente para la enseñanza de los convertidores pipeline y sigma-delta, que incluye los resultados de su aplicación en un programa de enseñanzas regladas.
