I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO. ----Misure sui converitori A/D---- Materia: Elettronica, Telecomunicazioni ed applicazioni. prof. Ing.

Transcript

1 I.P.S.I.A. Di BOCCHIGLIERO a.s. 2011/2012 -classe IV- Materia: Elettronica, Telecomunicazioni ed applicazioni ----Misure sui converitori A/D---- Alunna: Lautieri Mariacaterina prof. Ing. Zumpano Luigi

2 MISURE SUI CONVERTITORI A/D Un convertitore Analogico Digitale è l'integrato. È un dispositivo versatile che possiede dei segnali di controllo direttamente pilotabili da un microprocessore, permette la generazione interna del clock che serve per il funzionamento della logica di approssimazioni successive, ha un ingresso differenziale, che permette l'inserimento di una tensione di offset nell'ingresso analogico, ed un ingresso di reference che permette la variazione della tensione di fondo scala. Il circuito che consente di verificarne in maniera semplice il funzionamento è riportato sotto in figura: C ck = 150 pf CS V+ CLKR 10μF P 1 CLK in DB0 DB1 DB2 2.2 KΩ 10 KΩ LM336 R 1 R 3 R 2 V 100 nf in 2.2 KΩ 100 Ω 2.2 KΩ 100 nf V in+ V in- AGND DB5 V REF / 2 DB3 DB4 DB6 DGND DB7 8x1.2 KΩ Alunna: Lautieri Mariacaterina ---Misure sui convertitori A/D--- pag. 2 di 6

3 l' ha 3 ingressi di controllo CS,, ed un uscita di segnalazione. La conversione inizia con il fronte di salita del segnale la fine della stessa è segnalata con l'attivazione del segnale. Nel circuito in esame l'ingresso è collegato con il segnale, in modo che al termine di una conversione ne inizi un altra di seguito automaticamente. Il segnale di abilitazione CS viene mantenuto basso, come l'ingresso che attiva l'uscita dei dati. Il funzionamento del dispositivo è scandito dal segnale di clock generato internamente grazie alla rete R-C esterna formatada R CK e C CK. La frequenza è determinata dall'equazione: f CK 1/(1.1 R CK C CK ) Qualunque errore sulla tensione di reference si ripercuote con un errore nella conversione A/D. Un rimedio può essere il ricorso ad un generatore di tensione di riferimento come l? LM336 prodotto dalla National Semiconductor, il cui utilizzo è mostrato nel riquadro tratteggiato della figura sopra indicata. Per poter convertire una tensione conpresa tra 0 e 5 V in digitale, la tensione di ingresso analogica deve applicarsi all'ingresso V in+, mentre l'ingresso V in- deve essere collegato a massa. Il corretto funzionamento del circuito richiede la taratura del trimmer R3; dopo di che all'ingresso vi è applicata una tensione pari a V max 1.5 LSB =5 1.5 x 5/2 8 = V e si tara R3 facendo in modo da avere sulla soglia di commutazione il led LD1, mentre gli altri led sono stabilmente accesi. A questo punto è possibile tracciare la caratteristica di conversione dell', registrando i valori di tensione che determinano la commutazione sui led utilizzati per visualizzare il dato di uscita. Per la misura dei valori della tensione di ingresso si deve impiegare un voltmetro con una risoluzione superiore ad un LSB = 5/2 8 = 19.5 mv. Se dobbiamo convertire in digitale un segnale compreso fra 1V = V 1 e 3V = V 2, si deve far precedere l'adc da un AO con guadagno ed offset regolati in modo da espandere il segnale di ingresso sull'intera dinamica di conversione. Un esempio è il circuito sotto esposto. R1=1KΩ R4=1KΩ R3=1KΩ All'ingresso V ref /2 (pin 9) R2=1KΩ R5=1KΩ All'ingresso V in /2 (pin 7) Alunna: Lautieri Mariacaterina ---Misure sui convertitori A/D--- pag. 3 di 6

4 Voltmetri digitali Per le grandezze elettriche analogiche si utilizzano strumenti di misura chiamati Voltmetri digitali. Questi strumenti sono costituiti in gran parte da un convertitore A/D preceduto da un circuito di condizionamento che permette di trasformare la grandezza in una tensione continua compresa entro la dinamica di ingresso di ingresso dell'adc. Il codice binario in uscita dal convertitore è poi trasformato in modo che possa permettere la visualizzazione del valore decimale su un display a sette segmenti a più cifre decimali. Esistono anche i DVM (Digital VoltMeter) che sono sempre convertitori A/D, ma che presentano la caratteristica di avere l'indicazione della risoluzione espressa dal numero di cifre decimali dei dati di uscita, perchè contengono all'interno tutta la logica necessaria a rappresentare il dato di uscita su un display di tipo standard. Un componente più comune è l'integrato ICL7107, esso è un DVM a 3 1 / 2 cifre con indicazione di segno, cioè i valori visualizzati in uscita sono compresi fra e Vogliamo calcolare la risoluzione del convertitore ICL7107, determinando il numero di bit del convertitore A/D interno. La risoluzione risulta essere pari al reciproco del numero di combinazioni dell'uscita digitale; dato che il numero di possibili codici per l'icl7107 è pari a 2 x = 3999, il numero di bit equivalenti è espresso dalla relazione: n=log 2 (3999)= l' può collegarsi ad un microprocessore perché i segnali di controllo sono studiati per tale scopo. Si possono collegare direttamente le linee di uscita al bus dati di un microprocessore ponendo le linee dei dati digitali in threestate e disattivando uno dei due segnali CS o. L'interfacciamento è semplice per i dispositivi della serie 8080 e Z80, in entrambi i casi infatti è possibile indirizzare i dispositivi esterni tramite la tecnica dell'i/o diretto, utilizzando dei segnali di controllo dedicati. Per quanto riguarda i microprocessori della serie 6800, si devono ricavare i segnali e dell' del segnale R/W del µp e in più i dispositivi di I/O sono mappati in memoria. Sotto sono riportati gli schemi di collegamento tipici per tali applicazioni. Alunna: Lautieri Mariacaterina ---Misure sui convertitori A/D--- pag. 4 di 6

5 V+ D1 OSC1 OSC2 R C1 B1 A1 F1 OSC3 TEST REF HI REF LO C4 R1 R4 D I S P L A Y G1 E1 D2 C2 B2 A2 F2 E2 D3 B3 F3 E3 AB4 POL C REF+ C REF- COM IN HI IN LO A-Z BUFF INT V- G2 C3 A3 G3 GND C1 R5 C5 IN + - C2 R2 C3-5V DISPLAY Alunna: Lautieri Mariacaterina ---Misure sui convertitori A/D--- pag. 5 di 6

6 8080 I /O I /O INT ADDR. BUS DATA BUS Decoder CS DB0 / DB7 Z80 I N T ADDR. BUS IORQ DATA BUS Decoder EN CS DB0 / DB R/W IRQ ADDR. BUS VMA DATA BUS Decoder CS DB0 / DB7 Alunna: Lautieri Mariacaterina ---Misure sui convertitori A/D--- pag. 6 di 6