CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI

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 !

PRINCIPIO della CONVERSIONE A “DOPPIA RAMPA” Segnale analogico da convertire Tensione FISSA di riferimento VX -VREF - + R C VU S2 S1 Tempo variabile con VX (S1 aperto e S2 chiuso) Tempo fisso (S1 chiuso e S2 aperto) Vo T1 T2 Pendenza , pendenza costante perché VREF, R e C costanti. Si misura T2 per avere VX

RELAZIONI TEMPO-AMPIEZZA Tempo fisso Tempo variabile con VX Vo T1 T2 Pendenza , pendenza costante perché VREF, R e C costanti. Note VREF e T1 e misurando T2 si risale a VX Non dipende dai parametri costruttivi del circuito integratore !

CONVERTITORE A/D a “DOPPIA RAMPA” Segnale analogico in INGRESSO R VX - Vo - -VREF + + S1 LOGICA DI CONTROLLO S2 Start CONTATORE a n bit N Clock (ck) E.O.C.

TEMPI di CONVERSIONE Il tempo di conversione, Tc=T1+T2, varia proporzionalmente a VX : TCmin quando VX = 0V TCmin = T1 TCmax quando N=2n , cioè T1=T2 Velocità di conversione relativamente bassa Esempio : ADC a 10 bit e fck=1 MHz (periodo 1 s) Tcmax  2 ms   500 conversioni/s

SIGNIFICATIVITA’ DELLA CONVERSIONE anche con VX VARIABILE Segnale all’ingresso Segnale all’uscita (dopo l’integrazione) T1 VIN T2 |VX| |VREF| Vo T1 T2 La parola digitale che si ottiene alla fine della conversione rappresenta il VALORE MEDIO del segnale all’ingresso nell’intervallo T1

IMMUNITA’ ai DISTURBI VIN Vo |VX| |VREF| T1 T2 T1 T2 STESSO PUNTO ! Esempio : nei voltmetri digitali di precisione T1=20ms, così da togliere i disturbi di rete (50Hz e multipli).

CONVERTITORE “Flash” VX VFS D1 D2 D3 Segnale analogico in INGRESSO - + CODIFICATORE .LOGICO Viene confrontato in parallelo da (2n-1) comparatori - + - + D1 - + D2 - + D3 Per fare un convertitore a n bit occorrono 2n-1 comparatori ! - + - +

CARATTERISTICHE degli ADC “FLASH” Molto veloci (velocità limitata solo dai tempi di ritardo dei comparatori e della logica) Tassi di conversione di 10-100 Msample/s Costosi (2n-1 comparatori) Modesta linearità differenziale difficoltà a realizzare un partitore preciso con 2n resistenze identiche; offset dei comparatori che sposta la soglia impostata dal partitore.

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

COMPRESSIONE LOGARITMICA VX AMPLIFICATORE LOGARITMICO VO ADC LINEARE Codice digitale di USCITA

CONVERTITORE A/D BIPOLARI Segnale analogico in INGRESSO ±VX S1 Codice digitale di USCITA ADC UNIPOLARE - + R S2 Vo - LOGICA DI CONTROLLO INTERRUTTORI +