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1 Fondamenti di elettronica ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC.

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Presentazione sul tema: "1 Fondamenti di elettronica ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC."— Transcript della presentazione:

1 1 Fondamenti di elettronica ESEMPI DI ARCHITETTURE DI DAC

2 2 Fondamenti di elettronica DAC A RESISTENZE PESATE D1D1 D2D2 D3D3 R + - -V REF 2R4R R/2 S1S1 S2S2 S3S3 V0V0 D 1, D 2, D 3 - INGRESSO DIGITALE DnDn 2 n-1 R SnSn Caso di DAC a n=10 bit : se R=5k 2 n-1 R=2.5M ! Configurazione limitata a n < 8 USCITA ANALOGICA

3 3 Fondamenti di elettronica ERRORI DI LINEARITA DIFFER. E INTEGR. Dipendono da : resistenze serie degli interruttori tensione V DSon ai capi dellinterruttore MOSFET non perfetto rapporto tra le resistenze (R, 2R, 4R,…, 2 n-1 R) S3S3 2 n-1 R 4R S n-1 + - R/2 V DSon -V REF

4 4 Fondamenti di elettronica ALTRI ERRORI D1D1 D2D2 D3D3 R + - 2R 4R R/2 V0V0 DnDn 2 n-1 R + - R REF V Tensione effettiva diversa al variare del codice D 1 D 2 …D n V REF La corrente erogata dal generatore V REF dipende dal codice di ingresso ERRORE DI SOVRAPPOSIZIONE. Errori introdotti dalle non-idealità dalloperazionale (I bias, V offset, ecc.)

5 5 Fondamenti di elettronica DAC A CAPACITA PESATE D1D1 D2D2 D3D3 C + - 4C2C S1S1 S2S2 S3S3 V0V0 D 1, D 2, D 3 - INGRESSO DIGITALE DnDn 2 n-1 C SnSn + - V0V0 V in C1C1 C2C2 Q 1= V in C 1 + - Q 2= V in C 1 V in V 2= Q 2 /C 2 -V REF

6 6 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI DAC a SCALA R-2R + - V REF R V0V0 D 1, D 2, D 3 … D n – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000 MSB LSB

7 7 Fondamenti di elettronica RESISTENZE MOSTRATE DA UNA RETE A SCALA R-2R + - V REF R V0V0 2R D1D1 1 D n-2 2R D n-1 2R DnDn RRR 1110000 Terra virtuale Terra reale Resistenze verso massa a dx dei nodi sempre uguali a 2R qualunque sia il codice

8 8 Fondamenti di elettronica RAMI CON CORRENTI A PESO BINARIO V REF 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000

9 9 Fondamenti di elettronica FUNZIONE DI TRASFERIMENTO + - V ref R V0V0 D 1, D 2, D 3 … D n – INGRESSO DIGITALE 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000

10 10 Fondamenti di elettronica D3D3 ALTRE CARATTERISTICHE V ref 2R D1D1 D2D2 DnDn RRR Assenza di errori di sovrapposizione I tot =I 1 +I 1, sempre uguale qualunque sia il codice Giocano un ruolo le resistenze di on dei deviatori, laccuratezza di V ref e loffset delloperazionale.

11 11 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI DAC a SCALA 2C-C + - V REF 2C V0V0 D 1, D 2, … D n – PAROLA DIGITALE DA CONVERTIRE C D1D1 1 C D2D2 C D3D3 C DnDn 2C 1110000 C

12 12 Fondamenti di elettronica DAC a PARTITORE DI TENSIONE -V R + - V0V0 D 1 MSB D2D2 D 3 LSB 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 BIT di CONTROLLO R R R R R R R R 1 LSB D1D2D3D1D2D3 Int.chiusi 0001,9,13 0012,9,13 0103,10,13 0114,10,13 1005,11,14 1016,11,14 1107,12,14 1118,12,14

13 13 Fondamenti di elettronica PROPRIETA del DAC a PARTITORE Intrinseca MONOTONICITA della conversione Numero di bit limitato a ~12 (resistori di valore elevato che occupano grande area) Errori dovuti a I bias delloperazionale e perdite degli interruttori

14 14 Fondamenti di elettronica DAC a USCITA BIPOLARE +V R + - V0V0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 R R R R R R R R I DAC possono essere resi bipolari, con luscita analogica che assume sia valori positivi che negativi, mediante semplici accorgimenti circuitali. DAC a partitore resistivo: 1 LSB -V R

15 15 Fondamenti di elettronica V BIAS = V REF DAC a SCALA R-2R con USCITA BIPOLARE + - -V REF R V0V0 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000

16 16 Fondamenti di elettronica CODICI per DAC BIPOLARI 7/8 V FS 1111 0111 3/4 1110 0110 5/8 1101 0101 1/2 1100 0100 3/8 1011 0011 1/4 1010 0010 1/8 1001 0001 +0 1000 0000 -0 assente 1111 1000 -1/8 0111 1110 1001 -1/4 0110 1101 1010 -3/8 0101 1100 1011 -1/2 0100 1011 1100 -5/8 0011 1010 1101 -3/4 0010 1001 1110 -7/8 0001 1000 1111 -8/8 V FS 0000 Codice segno-valore Codice binario traslato Stesso codice Codice complementare Codice complemento a 1 Uscita

17 17 Fondamenti di elettronica DAC MOLTIPLICATORI + - V ref R V0V0 D 1, D 2, D 3 … D n – INGRESSO DIGITALE 2R D1D1 D2D2 D3D3 DnDn RRR Variano sia V ref che la parola digitale D 1 D 2 …D n MOLTIPLICAZIONE

18 18 Fondamenti di elettronica TIPI DI MOLTIPLICATORI V ref D 1, D 2, D 3 … D n – INGRESSO DIGITALE Si possono avere moltiplicatori a 1 quadrante (Vref e codice unipolari), a 2 quadranti (Vref o codice bipolari), a 4 quadranti (Vref e codice bipolari).

19 19 Fondamenti di elettronica ESEMPI DI APPLICAZIONE DEI DAC e/o delle loro parti costitutive

20 20 Fondamenti di elettronica AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE ( DAC 0830 datasheets ) + - V REF R V0V0 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000 V IN Ingresso del segnale analogico Chiusura della retroazione Parola digitale che definisce il guadagno

21 21 Fondamenti di elettronica AMPLIFICATORE A GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE + - V REF R V0V0 2R D1D1 1 D2D2 D3D3 DnDn RRR 1110000 V IN

22 22 Fondamenti di elettronica ESPRESSIONE del GUADAGNO DELLAMPLIFICATORE Uguagliando le due correnti … : … si ottiene il guadagno dellamplificatore : Con DAC a 8 bit, si ottiene un amplificatore con –1 { "@context": "http://schema.org", "@type": "ImageObject", "contentUrl": "http://images.slideplayer.it/570981/1/slides/slide_21.jpg", "name": "22 Fondamenti di elettronica ESPRESSIONE del GUADAGNO DELLAMPLIFICATORE Uguagliando le due correnti … : … si ottiene il guadagno dellamplificatore : Con DAC a 8 bit, si ottiene un amplificatore con –1

23 23 Fondamenti di elettronica RESISTENZE VARIABILI e POTENZIOMETRI Simbolo circuitale Resistore variabile 0 < R x < R max RXRX R max Partitore variabile Esempio di realizzazione VRVR RXRX RYRY V Vite senza fine A A B B

24 24 Fondamenti di elettronica POTENZIOMETRI DIGITALI VAVA VBVB V0V0 V0V0 D1D1 D2D2 D3D3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 R R R R R R R R VAVA VBVB

25 25 Fondamenti di elettronica POTENZIOMETRI DIGITALI : VANTAGGI e SVANTAGGI Assenza di usura meccanica; Insensibilità alle vibrazioni Tempi di regolazione più rapidi Facilità e certezza di riproduzione della posizione del cursore Si integrano bene con sistemi a microcontrollore Vantaggi: Svantaggi: Limitate tensioni applicabili

26 26 Fondamenti di elettronica CONTROLLO DIGITALE DEL GUADAGNO + - V IN A B POTENZIOMETRO DIGITALE RARA RBRB D 1 …D 2 GUADAGNO VARIABILE DIGITALMENTE Il guadagno varia in modo quasi logaritmico al variare del codice digitale

27 27 Fondamenti di elettronica CONTROLLO PROGRAMMABILE dei TONI + - V IN VUVU R1R1 R2R2 R1R1 R2R2 C1C1 R DAC2 R DAC1 C2C2


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