Politecnico di Torino Facoltà dell Informazione Contenuti del Gruppo C Elettronica delle telecomunicazioni Conversione A/D e D/A

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1 odulo Poliecnico di Torino Facolà dell Informazione Eleronica delle elecomunicazioni Conversione / e / C4 Converiori /» classificazione degli errori» definizione dei parameri» classificazione delle sruure» converiori misi» cause di errore Conenui del Gruppo C Processo di conversione /» Campionameno e quanizzazione, errori, NR Converiori /» Fd, errori, ipi base, esempi di circuii Converiori /» Fd, errori, classificazione» esempi di circuii, ecniche pipeline, moduli /H Converiori speciali» logarimici, differenziali e igmaela, oversampling 23 C 2 23 C Conenui di quesa lezione (C4) Caraerisica ed errori degli / Converiori /, classificazione errori (lineari, nonlin, dinamici) definizione dei parameri: complessià e velocià classificazione delle sruure Operazione duale rispeo ai / asse x: valori analogici (coninui) asse y: valori numerici (discrei) Esempi di converiori / flash, app successive, residui ruure pipeline Converiori nalogico/igiali 4.3 ogni inervallo i corrisponde un valore i la fd è una gradinaa per N grande assimilabile a una linea coninua sesso ipo di errori dei /» guadagno» offse» nonlinearià inegrale» nonlinearià differenziale 3 23 C 4 23 C Caraerisica di conversione / Caraerisica (digiale) LB 2 (analogica) 5 23 C 6 23 C Page 23 C

2 iglior rea approssimane Fascia di nonlineariá fascia di nonlinearia miglior rea approssimane miglior rea approssimane 7 23 C 8 23 C Errori di offse e di guadagno Errore di nonlineariá inegrale fascia di nonlinearia miglior rea approssimane miglior rea approssimane 9 23 C 23 C Errore di non lineariá differenziale Caraerisica I gradini della di conversione dovrebbero avere larghezza (, facendo riferimeno alla rea approssimane) Nella i gradini hanno larghezza, diversa da. La differenza é l errore di NON LINERIT IFFERENZILE Quanizzazione uniforme: eguali inervalli di quanizzazione 23 C 2 23 C Page 2 23 C 2

3 Caraerisica Classificazione degli errori saici Inervalli di quanizzazione differeni nonlinearià differenziale ε NL = Errori lineari errore di guadagno ε G Caraerisica errore di offse ε O Errori di non lineariá nonlineariá inegrale ε NLI nonlineariá differenziale ε NL errore di codice salao (missing code) 3 23 C 4 23 C Codice mancane a Codice mancane b L espansione dei livelli adiaceni assorbe il livello inermedio il corrispondene codice non viene mai generao errore di codice salao: IING COE C 6 23 C Codice mancane c Parameri dinamici L operazione di conversione da analogico a digiale richiede un cero empo: 2 TEPO I CONVERIONE livello mancane Il converiore riceve un comando di inizio conversione (Conversion ar C), risponde, dopo il empo di conversione con un segnale End Of Conversion (EOC) 7 23 C 8 23 C Page 3 23 C 3

4 Tipi di converiori / Classificazione dei converiori / Esisono diversi ipi di converiori, classificabili in base a due parameri: Complessià» quanificabile come numero di comparaori uilizzai» auspicabile minima complessià (pochi comparaori) Velocià» inverso del empo di conversione» auspicabile massima velocià (mole conversioni/s) Parameri in conrapposizione: generalmene converiori veloci sono più complessi Parallelo (flash) Pipeline Residui pprossimazioni successive Inseguimeno (racking) Rampa Complessià Velociá C C Conenui di quesa lezione (4.3) Converiori flash parallelo Converiori /, classificazione errori (lineari, nonlin, dinamici) definizione dei parameri: complessià e velocià classificazione delle sruure V R Codifica in uscia (ermomerica o lineare) Esempi di converiori / flash, app successive, residui ruure pipeline Converiori nalogico/igiali 4.3 Livello analogico di ingresso (ra e V R ) 2 23 C C Converiori parallelo Converiori con / in reazione V R Codificaore N = 2 N N enc. N i cerca di oenre una grandezza che approssima l ingresso è ricavaa con un / dalla grandezza numerica è la conversione di in grandezza numerica ree logica converiore / C C Page 4 23 C 4

5 Converiori con / in reazione Converiore a inseguimeno Il blocco ree logica varia fino a quando approssima al meglio possibile. ue sraegie: un LB per vola:» converiori a inseguimeno» una escursione complea richiede 2 N passi» empo di conversione T C = 2 N T CK iniziare dal B:» converiori ad approssimazioni successive» per oenere N bi basano N passi» empo di conversione T C = N T CK e < il conaore viene incremenao e > il conaore viene decremenao = 2N passi per andare da a : empo di conversione T C = 2 N T CK U/ conaore reversibile converiore / CK C C Inseguimeno con segnale cosane Inseguimeno con segnale variabile Il segnale di reazione si sposa di LB a ogni Tck quando supera il comparaore cambia sao Tc massimo pari (variazione da a ) a 2 N Tck Il converiore può inseguire variazioni del segnale, per dv/d minore di /Tck C C pprossimazioni successive equenza di approssimazione Il segnale di ingresso viene confronao con /2: il risulao deermina il B B = : confrono successivo con /4 B = : confrono successivo con 3/4» il risulao deermina B».. R: Logica di approssimazione CK Il segnale di ingresso è 3/4 /2 converiore / C 3 23 C Page 5 23 C 5

6 equenza di approssimazione 2 equenza di approssimazione 3 viene confronao con /2 = /2 si oiene porando a il B ao che > /2 il B deve resare a Il campo /2 viene escluso dai valori possibili per 3/4 /2 3/4 /2 = /2 = /2 > B = 3 23 C C equenza di approssimazione 4 equenza di approssimazione 5 viene confronao con la meà del campo rimaso (3/4) = 3/4 si oiene porando a il B ao che < 3/4 il B deve andare a Il campo 3/4 viene escluso dai valori possibili per 3/4 /2 3/4 /2 = /2 > B = = 3/4 = /2 > B = = 3/4 < B = C C equenza di approssimazione 6 equenza di approssimazione 7 viene confronao con la meà del campo rimaso (5/8) = 5/8 si oiene porando a il B 2 ao che < 5/8 il B 2 deve resare a Il campo /2 5/8 viene escluso dai valori possibili per Il confrono successivo è con /6 3/4 /2 3/4 /2 = /2 > B = = 3/4 < B = = 5/8 = /2 > B = = 3/4 < B = = 5/8 > B2 = C C Page 6 23 C 6

7 equenza di approssimazione 8 lbero delle decisioni ao che < /6 il B 3 deve andare a Il campo /6 3/4 viene escluso dai valori possibili per Il confrono successivo è con... 3/4 /2 3/4 /2 = /2 > B = = 3/4 < B = = 5/8 > B2 = = /6 equenza di possibili uscie dal / che vengono confronae con C C Conenui di quesa lezione (4.3) Converiore a residui Converiori /, classificazione errori (lineari, nonlin, dinamici) definizione dei parameri: complessià e velocià classificazione delle sruure Esempi di converiori / flash, app successive, residui ruure pipeline Converiori nalogico/igiali C 4 23 C Converiore pipeline a Converiori pipeline b Inserendo elemeni di memoria nei converiori a piú sadi, è possibile operarare conemporaneamene su campioni successivi: = sadio campione X X X = 2 sadio campione B X X = 3 sadio campione C B X 4 23 C C Page 7 23 C 7

8 Converiori misi e mulisadio Converiore da 8 bi veloce Combinazione delle ecniche vise in precedenza pplicazione della ecnica a residui su più bi aggiore velocià, a pari numero di comparaori inor numero di comparaori, a pari velocià Tecnica del pipeline per ridurre T C equivalene empo di laenza e empo di conversione pipeline mulibi Flash a 8 bi: num. comparaori: 2 8 = 255 empo conversione: T C Tecniche a residui: ue flash da 4 bi in cascaa: num. comparaori: 2(2 4 ) = 3 empo conversione: 2T C Quaro flash da 2 bi in cascaa: num. comparaori: 4(2 2 ) = 2 empo conversione: 4T C Tener cono anche dei /! C C Classificazione dei converiori / Origine degli errori Complessià Tempo di convers. Parallelo (flash) 2 N Pipeline N Residui N N ppross. uccessive N Inseguimeno 2 N Complessià: legaa al numero di comparaori. Tempo di conversione: legao al numero massimo di cicli di clock richiesi per eseguire una conversione. Errore di guadagno Errori sulla ensione di riferimeno errori sisemaici nella ree di peso Errore di offse offse degli operazionali di uscia correne di perdia degli inerruori Errori di nonlinearià nonlinearià del / issing code: nonmonooniciá del / C C Esempio di / inegrao / per applicazioni elecom Conversione di segnale direamene da RF o da FI Parameri significaivi dinamica (risoluzione) cadenza di conversione linearià banda a piena poenza dinamica priva di spurie (FR) C C Page 8 23 C 8

9 Esempio di / per applicazioni TLC Eserciazione di laboraorio 4 Verifica del funzionameno e misura degli errori in un converiore / Converiore / con resisenze pesae o ree a scala, deviaori di ensione, uscia in ensione Piloaggio con circuii logici CO (conaore) isura di (), calcolo della rea approssimane Errori di guadagno, offse, linearià, nonlinearià, glich Conversione in converiore / a inseguimeno Verifica della dinamica e dello slew rae Converiore con ree a scala 4.L C 5 23 C ommario lezione C4 Prossima lezione (C5) Converiori /, classificazione errori (lineari, nonlin, dinamici) definizione dei parameri: complessià e velocià classificazione delle sruure Esempi di converiori / parameri di confrono flash, app successive, residui Converiori / speciali Conversione logarimica approssimazione, legge e µ Converiori differenziali converiori sigmadela sovracampionameno noise shaping ruure pipeline Converiori / e / per usi speciali C C Page 9 23 C 9