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Convertitori D/A e A/D Enzo Gandolfi. Convertitori A/D La caratteristica ideale di un Convertitore A/D è indicata a fianco Nella realizzazione pratica.

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1 Convertitori D/A e A/D Enzo Gandolfi

2 Convertitori A/D La caratteristica ideale di un Convertitore A/D è indicata a fianco Nella realizzazione pratica si introducono diversi errori. Errori di non monotonicità /8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 ingresso analogico uscita digitale straight line /8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 ADC non monotono

3 Convertitori A/D Errori di OFF SET Errori di non linearità o di guadagno offset error +1½ LSB caratteristica ideale 0 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/ /8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 caratteristica ideale gain error 1¼ LSB

4 Convertitori A/D Errori dovuti a disimmetrie dei componenti Errore di linearità differenziale che si evidenzia con una disuniformità dei gradini, –per un ADC è (b-a) Errore di linearità integrale che tiene conto non dellerrore locale ma delleventuale cumularsi degli errori /8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 caratteristica ideale a b b a differential error /8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 caratteristica ideale integral error +1 LSB

5 Convertitori A/D Errore di linearità differenziale per il convertitore A/D TLC5540 della TEXAS Errore di linearità integrale per il convertitore A/D TLC5540 della TEXAS

6 Rappresentazione binaria Ricordiamo che con la notazione binaria il numero 12 ha la rappresentazione N = 12 D = 1010 b O, più in generale N = b 3 *2 3 + b 2 *2 2 + b 1 *2 1 + b 0 *2 0 Ovvero N= b i 2 i Quindi con n bit i numeri rappresentabili sono N max = 2 n ( nel caso sopra riportato N max = 16). Si può ottenere la stessa rappresentazione riferita a N max, nel qual caso N= b 0 *16/2 + b 1 * 16/2 2 + b 2 * 16/2 3 + b 3 * 16/2 4 Ovvero N = N max b i 2 -(i+1) Se invece si usa lindice i che, invece di andare da 0 a N-1, lo si fa scorrere da 1 a N Otterremo N = N max b i 2 -i Con b i che può assumere il valore 0 o 1

7 Circuito di Sample & Hold Vi(t) S/H Vo(t) S/H =1 Vo(t)=Vi(t) S/H =0 Vo=Va=costante

8 Convertitore D/A a resistenze pesate VrVr 2R b1b1 4R b2b2 8R b3b3 2nR2nR bnbn RFRF VoVo S 1 S 2 S 3 S n IoIo per R F = R

9 Convertitore R/2R R + ViVi i i+1 R

10 Convertitore D/A a demultiplexer R R R R R R R R + VrVr b 3 b 2 b 1 VoVo

11 Convertitore A/D ad approssimazioni successive Conv D/A B0B0 B1B1 B2B2 B3B3 clock Circuito Logico Decisionale Vin Vmax Vin clock

12 Convertitore A/D a integrazione semplice (convertitore tensione frequenza) _+_+ R1R1 VoVo C ViVi E ULC in Oscillatore Locale Gate en Contatore : N reset _+_+ R2R2 Monostabile, -h start VFC -E V o (t) 0 T -h V ms (t ) 0 T Start : azzera contatore, apre interr. uscita monostabile =0V Lintegratore integra con solo Vi fino a quando Vi< -E Luscita del comparatore va a 0V Genera : impulso al contatore, Impulso tempo ampiezza –h al monostabile (h grande rispetto a Vi) Lintegratore ora ha luscita che sale perché h > Vi e sale per Luscita del monostabile va a zero e quindi luscita dellintegratore cambia direzione Il tutto procede per un tempo fissato T, dopo il quale luscita del contatore è il valore della conversione digitale

13 Convertitore A/D ad integrazione a doppia rampa en _+_+ R VoVo C +_+_ ViVi ±E ULC Oscillatore Locale Gate in Contatore : N, N reset NN t0t0 t1t1 t2t2 V o = 0

14 Flash Converter ( a 2 bit) ¾ Vr ½ Vr ¼ Vr Vi B1B1 B0B0 Circuito combinatorio Vr Partendo dalle uscite dei comparatori determina B 0 e B 1 selezionando in quale dei 4 intervalli si trova Vin

15 Flash Converter (a 4 bit) Vin B3B3 B2B2 Flash Converter A 2 bit Vr B3B3 B2B2 Flash Converter A 2 bit Vr/4 Conv. D/A

16 Convertitori A/D (segnali di controllo) STart of Conversion( STC )fa partire la conversione A/D. End Of Conversion (EOC) indica la fine della conversione. Output Enable (OE) rende disponibile in uscita il valore digitale della conversione. Vin A/D STC EOC OE D 0,D 1,…..D n


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