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1 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI.

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Presentazione sul tema: "1 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI."— Transcript della presentazione:

1 1 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI

2 2 Fondamenti di elettronica ESIGENZE SPECIALI di CONVERSIONE Elevatissima risoluzione (20 bit e oltre) Elevatissima velocità (10 Msample/s e oltre) Elevata dinamica del segnale di ingresso (3 decadi o più) Segnali bipolari (positivi e negativi) Difficilissimo, se non impossibile, avere tutte queste esigenze soddisfatte contemporaneamente !

3 3 Fondamenti di elettronica

4 4 PRINCIPIO della CONVERSIONE A DOPPIA RAMPA Segnale analogico da convertire Tensione FISSA di riferimento VXVX -V REF - + R C VUVU S2S2 S1S1, pendenza costante perché V REF, R e C costanti. VoVo Pendenza T1T1 T2T2 Tempo fisso (S 1 chiuso e S 2 aperto) Tempo variabile con V X (S 1 aperto e S 2 chiuso) Si misura T 2 per avere V X

5 5 Fondamenti di elettronica RELAZIONI TEMPO-AMPIEZZA Note V REF e T 1 e misurando T 2 si risale a V X, pendenza costante perché V REF, R e C costanti. VoVo Pendenza T1T1 T2T2 Tempo fisso Tempo variabile con V X Non dipende dai parametri costruttivi del circuito integratore !

6 6 Fondamenti di elettronica CONVERTITORE A/D a DOPPIA RAMPA VXVX -V REF - + R C VoVo S2S2 S1S1 LOGICA DI CONTROLLO CONTATORE a n bit N E.O.C. Start Segnale analogico in INGRESSO - + t=0 Clock (ck)

7 7 Fondamenti di elettronica TEMPI di CONVERSIONE Il tempo di conversione, T c =T 1 +T 2, varia proporzionalmente a V X : T Cmin quando V X = 0V T Cmin = T 1 T Cmax quando N=2 n, cioè T 1 =T 2 Velocità di conversione relativamente bassa Esempio : ADC a 10 bit e f ck =1 MHz (periodo 1 s) T cmax 2 ms 500 conversioni/s

8 8 Fondamenti di elettronica SIGNIFICATIVITA DELLA CONVERSIONE anche con V X VARIABILE T1T1 V IN T2T2 |V X | |V REF | T1T1 VoVo T2T2 Segnale allingresso Segnale alluscita (dopo lintegrazione) La parola digitale che si ottiene alla fine della conversione rappresenta il VALORE MEDIO del segnale allingresso nellintervallo T 1

9 9 Fondamenti di elettronica IMMUNITA ai DISTURBI Esempio : nei voltmetri digitali di precisione T 1 =20ms, così da togliere i disturbi di rete (50Hz e multipli). T1T1 V IN T2T2 |V X | |V REF | T1T1 VoVo T2T2 STESSO PUNTO !

10 10 Fondamenti di elettronica CONVERTITORE Flash VXVX Segnale analogico in INGRESSO CODIFICATORE.LOGICOCODIFICATORE.LOGICO 3R/2 R R R R R R R/2 V FS D3D3 D2D2 D1D1 Per fare un convertitore a n bit occorrono 2 n -1 comparatori ! Viene confrontato in parallelo da (2 n -1) comparatori

11 11 Fondamenti di elettronica CARATTERISTICHE degli ADC FLASH Molto veloci (velocità limitata solo dai tempi di ritardo dei comparatori e della logica) Tassi di conversione di Msample/s Costosi (2 n -1 comparatori) Modesta linearità differenziale difficoltà a realizzare un partitore preciso con 2 n resistenze identiche; offset dei comparatori che sposta la soglia impostata dal partitore.

12 12 Fondamenti di elettronica CONVERTITORI NON-LINEARI Segnale di ingresso Con ADC lineare occorrono 20 bit Si preferisce una codifica NON LINEARE in cui la risoluzione sia una percentuale fissa della ampiezza del singolo campione 10 V 10 mV Risoluzione di 0.1% 10 mV Risoluzione di 0.1% 10 V

13 13 Fondamenti di elettronica COMPRESSIONE LOGARITMICA AMPLIFICATORE LOGARITMICO ADC LINEARE Codice digitale di USCITA VXVX VOVO

14 14 Fondamenti di elettronica CONVERTITORE A/D BIPOLARI ADC UNIPOLARE Segnale analogico in INGRESSO ±VX±VX S2S2 S1S1 LOGICA DI CONTROLLO INTERRUTTORI VoVo R R Codice digitale di USCITA


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