Autronica LEZIONE N 11

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Susanna Frigerio
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1 Autronica LEZIONE N Convertitori D to A Convertitore PAM a partitore Convertitore PAM -2 Convertitori A to D Convertitore a conteggi Convertitore a inseguimento Convertitore ad approssimazioni successive (SA) Convertitore FLASH Convertitori a doppia rampa AUTONICA.

2 ichiami Circuito Sampling- Hold Pulse Code Modulation (PCM) Pulse Amplitude Modulation (PAM) Pulse width Modulation (PWM) AUTONICA.2

3 Convertitore D to A Notazione posizionale ( N = 4) X = a a 3 2 3a2aa a3 2 a2 2 a 2 2 Può rappresentare una tensione V X 3 2 ( a 2 a 2 a 2 ) = V X = V a Si può realizzare utilizzando un sommatore analogico realizzato con amplificatore operazionale AUTONICA.3

4 AUTONICA.4 Sommatore Metodo del CCV V u - V V 2 2 = 2 2 V V V U I V I I I V I V I U = = = =

5 Convertitore -V a 3 k K a 2 2 k a 4k 8 k - V u V U a = V a3 a2 a a AUTONICA.5

6 Osservazioni Per N = la resistenza più grossa vale 24 volte la più piccola Affinché non si mascheri con la resistenza più grande quella più piccola ci vuole una elevata precisione (per N = max = 24 min ±.5 %!!!) Nei circuiti integrati si riesce a fare due resistenze uguali con elevata precisione Il valore assoluto non è affidabile Le resistenze di valore elevato si realizzano male AUTONICA.6

7 Buffer V in - out In base al CCV V = V V in = V out esistenza d ingresso alta esistenza d uscita bassa AUTONICA.7

8 Convertitore D/A a reticolo 2 V X V X V X2 V X3 A B C D - V U a a a 2 a 3 V AUTONICA.8

9 esistenza vista V X V X V X2 V X3 A B C D V u v = v = v = v = 2 2 = = 2 AUTONICA.9

10 V U () V V X V X V X2 2 A B C D V u =V / V U = V AUTONICA.

11 V U (2) V V X V X 2 V X3 A B D C V u V VC V C = VU = = 3 2 V 6 AUTONICA.

12 V U (3) V V X 2 V X2 V X3 A C D 2 2 B V u V VB V B = VU = = 3 4 V 2 AUTONICA.2

13 V U (4) V 2 V X V X2 V X3 B C D 2 A V u V VA V A = VU = = 3 8 V 24 AUTONICA.3

14 Osservazioni Da ogni nodo (A, B, C, D) guardando a destra e a sinistra si vede 2 (esempio: da A vs Sx 2, vs Dx 2 2 = 2) La V xn con solo il bit n attivo vale V V V U () = V /3, V U () = V /6, V U () = V /2, V U () = V /24 La rete è lineare, quindi si può usare il principio di sovrapposizione degli effetti = 2 3 AUTONICA.4

15 Note V U V = a3 a2 a a Per avere V Umax = 5 V deve essere V = 24 V Se V si considera un ingresso si ottiene un attenuatore programmabile Si può vedere anche come un MOLTIPLICATOE fra segnale analogico e numero digitale AUTONICA.5

16 Convertitore A to D a conteggio Elementi necessari. Segnale di Clock 2. Convertitore D/A 3. Contatore UP 4. Comparatore 5. Porta AND AUTONICA.6

17 SOC = Star Of Convertion EOC = End Of Convertion Schema SOC CK CK Count Clr Q 3 Q 2 Q Q Vin - EOC Q 3 Q 2 Q Q V* D/A V AUTONICA.7

18 Forme d onda SOC EOC V* Vin AUTONICA.8

19 Forme d onda 2 SOC SOC EOC V* CK Count Clr CK Q 3 Q 2 Q Q Q 3 Vin Vin - EOC Q 2 Q Q V* D/A V AUTONICA.9

20 Osservazioni Necessita di ingresso stabile durante tutto il tempo di conversione deve essere presente un S- H Tempo massimo di conversione (legato al valore massimo) 2 N cicli di clock AUTONICA.2

21 Convertitore A to D a inseguimento Elementi necessari. Segnale di Clock 2. Convertitore D/A 3. Contatore UP/DOWN 4. Comparatore AUTONICA.2

22 Schema Vin - U/D Count CK Q 3 Q 2 Q Q CK Q 3 Q 2 Q Q V* D/A V AUTONICA.22

23 Forme d onda U/D V* Vin AUTONICA.23

24 Osservazione Non è strettamente necessario il S H Tempo massimo di conversione (legato al valore massimo) 2 N cicli di clock Da una conversione alla successiva, occorre un tempo minore rispetto al caso precedente Se il segnale, fra un ciclo di clock e il successivo, varia meno di un gradino, il segnale U/D è la conversione Σ a un bit AUTONICA.24

25 Convertitore A to D ad approssimazioni successive Stategia Si parte attribuendo a Vx il valore V M /2 se V i > V M /2 si passa a V M /2 V M /4 se V i < V M /2 si passa a V M /4 Si procede così per n passi AUTONICA.25

26 Si parte > > < < Strategia per N = 4 = > < < AUTONICA.26

27 Schema Vin - CK Count SOC Logica Q 3 Q 2 Q Q EOC Q 3 Q 2 Q Q V* D/A V Tempo di conversione per N bit => N cicli di clock AUTONICA.27

28 Vin V 7/8V 6/8V 5/8V 4/8V 3/8V 2/8V /8V Convertitore FLASH COD P I O I T A X 2 X X AUTONICA.28

29 AUTONICA.29 Tabella di Conversione del Codificatore di priorità Tabella di verità X X X 2 W W 2 W 3 W 3 W 5 W 6 W 7

30 Convertitore A/D a doppia rampa Schema Ipotesi V X > V < a b V X V S off on - S 2 Ck C V K - Q 7 Q Ck AUTONICA.3

31 Forme d onda v K S = A S 2 = on S = A S 2 = off S = B S 2 = off t t 2 t 3 t 3 S = A S 2 = on T A T B Per t = t 2 Q n commuta per la prima volta da a T T t2 t3 N A = 2 TCK vk = VX dt t t A V X = T B V V X T = T B A V 2 V n = 2 AUTONICA.3 2 N dt = V

32 Osservazioni Sistema di conversione lento Utilizzato negli strumenti di misura Elevata precisione La tensione incognita viene integrata nell intervallo T A Eventuali disturbi a valor medio nullo non hanno effetto Fornisce il valor medio di V x nell intervallo T A T A è dell ordine di.5 s AUTONICA.32

33 Conclusioni sui convertitori A/D FLASH SA veloicità INSEGUIMENTO precisione CONTEGGIO DOPPIA AMPA AUTONICA.33

34 Conclusioni Convertitori D to A Convertitore PAM a partitore Convertitore PAM -2 Convertitori A to D Convertitore a conteggi Convertitore a inseguimento Convertitore ad approssimazioni successive (SA) Convertitore FLASH Convertitori a doppia rampa AUTONICA.34

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