Sabemos que os dados dos computadores estão na forma de bits, zeros e uns levam e trazem informações, esta é a forma com que a CPU trabalha e executa operações, este é o mundo digital binário. Nosso mundo é real e bits não fazem parte dele, por exemplo: a dimensão dos objetos, a temperatura e a velocidade, são todos representados numa forma bem conhecida por nós, o decimal. Como então manipular este tipos de informações dentro do computador?
Para que possamos transformar as variáveis reais em informações digitais é necessário a utilização de conversores, este são capazes de transformar tensões em palavras digitais. Antes que uma grandeza como por exemplo, temperatura, seja convertida em digital ela deve ser referenciada em forma de tensão. Como características da física dos semicondutores, um diodo polarizado inversamente apresenda uma corrente de fuga inversa Ir que varia proporcionalmente com a temperatura. Se este diodo for usado para polarizar a base de um transistor, então o aumento de Ir irá incrementar a corrente do coletor proporcionalmente, fazendo com que a sua tensão VCE1 varie inversamente com a temperatura ambiente, veja o circuito abaixo:


Ir se encontra na faxia dos nanoampères ou microampères, dependendo do tipo de diodo usado. VCE1 irá variar inversamente com a temperatura, como foi somado mais um estágio inversor, então VCE2 irá ter uma variação diretamente proporcional com a temperatura ambiente.
Temos agora então uma grandeza elétrica que traduz a temperatura ambiente. É possivel converter em bits esta informação, para isto existe os conversores A/D (Analógico/Digital), veja o circuito abaixo um diagrama básico de um conversor A/D:



Na figura acima está o diagrama em bloco de um conversor A/D básico. A idéia de um conversor deste tipo é que ele faça leituras do sinal de entrada, periodicamente amostras deste sinal são convertidas em palavra binária, este tempo de leitura junto ao tamanho da palavra binária convertida (resolução) determinam a sua capacidade e precisão.
Analisando a figura acima vemos um gerador de clock, este é responsável pelo incremento da contagem no contador. Vamos considerar uma palavra de 4 bits (resolução), a contagem seria então de 0000 a 1111. No momento inicial 0000 do contador o codificador através de lógica binária libera nível 1 zerando a rampa, com isto é conseguido o sincronismo entre o momento exato de início de subida da rampa com o zero da contagem. Por outro lado a entrada do sinal é aplicado na entrada inversora do comparador e a rampa injetada na entrada não inversora. Na comparação dos sinais sempre que a rampa ultrapassar o nível de tensão de entrada a saída irá a nível 1. Neste momento a lógica do latch o habilita para leitura, armazenando os bits do contador internamente até que uma próxima leitura seja concluída e um novo pulso de comando seja enviado pelo circuito de acionamento do latch.
A liberação da informação na saída se dará sempre no momento em que o contador estiver em seu valor máximo 1111, quando a porta AND setará um pulso alto no pino de habilitação da saída, desta forma apesar da informação já ter sido salva no latch sempre será liberada com um mesmo período. Para que este processo seja viável é necessário que o nível máximo de tensão da rampa seja igual ou maior ao nível máximo do sinal a ser capturado e que a frequência do contador seja bem maior que a frequência máxima do sinal de entrada. Agora na saida do latch temos uma representação digital de qualquer sinal aplicado na entrada do conversor, dentro das limitações do conversor.
Nós exemplificamos um conversor de 4 bits de resolução, quando maior a resolução maior precisão do sinal pode ser obtida, melhorando a sua fidelidade. Alguns recursos a mais podem ser encontrados nos conversores comerciais como: sinal de início de conversão, sinal indicador de fim de conversão (EOF), habilitação das saídas em tri-state etc.. No mercado encontramos conversores de vários tipos de resolução e velocidades de clock como o ADC0804 e o ADC0808 que trabalham com 8 bits com tempo de conversão máxima de 100uS e alimentação de 5V. Para saber melhor sobre estes CIs, veja na nosso link sobre Circuitos Integrados Analógicos .

Vimos como transformar sinais analógicos em digitais, agora vamos ver o processo inverso, como converter um sinal digital em analógico? Os conversores D/A utilizam circuitos operacionais para cumprir esta função, abaixo o circuito básico de um conversor.


O circuito consta de um simples amplificador inversor operacional com várias entradas distribuidas. O ganho deste tipo de amplificador é igual ao valor do resistor de realimentação sobre o valor do resistor de entrada.

Av = Rf / Rin
Este tipo de conversor é chamado de R-2R, pois apenas dois valores de resistor são necessários: R e 2R. Para seu projeto os seus componentes devem ser calculados em função da tensão máxima escolhida na saída, tendo em mente a tensão do nível digital aplicado a sua entrada. Agora sinais binários aplicados em suas entradas se apresentam na saída do operacional em forma de tensão. Existem outros tipos de configurações para este tipo de conversor, todas baseadas neste mesmo princípio de funcionamento.

Os conversores são amplamente usados em ambientes microprocessados, através deles consegue-se uma interação completa dos sistemas computadorizados com o mundo externo. Na robótica e em automação onde há a utilização maciça de sensores são obrigatoriamente utilizados, pois são capazes de informar ao sistema as condições físicas de todo o aparato eletromecânico por ele comandado.