CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI

Presentazione sul tema: "CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI"— Transcript della presentazione:

1 CONVERTITORI A/D ad ELEVATE PRESTAZIONI

2 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 !

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4 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

5 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 !

6 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.

7 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

8 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

9 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).

10 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 ! - + - +

11 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 (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.

12 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

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

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