Ingegnera dell Informazone Modulo SISTEMI ELETTONICI D SISTEMI DI ELABOAZIONE DIGITALE DEI SEGNALI D-» Conclusone della D» Comnatore Dgtale:. Defnzone delle caratterstche funzonal d un locco d elaorazone dgtale. Defnzone delle specfche del comnatore -Jan- - Oettv d questa lezone (D» Conclusone precedente modulo: - Elaorazone Dgtale - Converttore ; - Fltro d rcostruzone» Progetto d un comnatore lneare dgtale: - Defnzone delle specfche; - Schema a locch delle soluzon possl - Prolem d rappresentazone: troncamento, saturazone; - Struttura del sommatore; - Struttura del moltplcatore dgtale; - Utlzzo regstr d temporzzazone; -Jan- - ELABOAZIONE DIGITALE de SEGNALI FILTO ANTI- SAMPLE & CONDIZIONAMENTO SEGNALI ALIASING FILTO DI ICOST. HOLD LATCH ELAB. DIGITALE -Jan- - pdseln
ELABOAZIONE DIGITALE I Questo locco deve garantre che dat della sequenza n ngresso sano elaorat n un tempo NON superore all ntervallo tra dat successv. In altr termn s deve avere un dato valdo n uscta ogn / TsELABOAZIONE DIGITALE de SEGNALI Ts Elaorazone comnatora Dn- Dn- Dn- Dn- - - - - ELAB. DIGIT. Tel Ts t -Jan- - 4 ELABOAZIONE DIGITALE II Il locco d elaorazone puo lavorare n modo comnatoro, a patto d garantre un dato valdo ogn Ts (questo e soltamente possle quando l elaorazone non rsulta troppo pesante; alternatvamente l elaorazone puo essere suddvsa n pu fas n cascata, utlzzando element d memora ntermed. Dato che l elaorazone deve svolgers ogn Ts, soltamente locch d elaorazone dgtale lavorano n modo sncrono rspetto al segnale fck (frequenza d clock o d orologo -Jan- - 5 ELABOAZIONE DIGITALE III Ts Dn Elaorazone comnatora Dn- Dn- Dn- Dn- Tel - - - - fck Ts Dn Elaorazone sequenzale (temporzzata Dn- Dn- Dn- Dn- Tel*Ts - - - LATENZA -Jan- - 6 pdseln
ELABOAZIONE DIGITALE IV Nel caso nel quale la funzone dgtale da esegure su dat sa partcolarmente complessa, puo rsultare convenente utlzzare come locco dgtale un mcroprocessore o un processore per l elaorazone dgtale de segnal DSP (Dgtal Sgnal Processor. Dn Instructons DSP L utlzzo d un DSP puo ntrodurre una latenza assa pu elevata rspetto a soluzon HW dedcate C -Jan- - 7 LATCH Questo locco deve garantre che l dato n uscta dal locco d elaorazone dgtale venga regstrato e mantenuto stale per un ntero perodo Ts n modo da poter effettuare la conversone. Ts Dn- Dn- Dn- Dn- LATCH L Tel - - - - L - - - - -Jan- - 8 CONVETITOE Funzonalmente effettua l operazone complementare rspetto al converttore. In questo caso la sequenza d dat n ngresso vene trasformata n una sequenza d tenson corrspondent. Supponendo una rappresentazone n modulo del dato, la funzone realzzata dal DAC e del tpo : V out Dove sono t della paraola da convertre con valor,. -Jan- - 9 pdseln
pdseln 4 -Jan- - 8V 6.4 (per.5 8 4 ( ( ( 8V a corrspond a (ms..ls : parola la che vuole s Vout.8.6.4. 4. 4.8 5.6 6.4 7. CONVETITOE esempo -Jan- - V 8 (per.5 8 4 ( ( ( a V corrspond a (ms..ls : parola la che vuole s Vout 4 5 6 7 8 9 CONVETITOE esempo -Jan- - V 8 (per.5 8 4 ( ( ( a V corrspond a (ms..ls : parola la che vuole s Vout 4 5 6 7 8 9 CONVETITOE esempo
CONVETITOE esemp s vuoleche la parola : Vout 4 5 6 7 ( 64 (.8 6 64 5 (ms..lscorrsponda av....4.5.6.7.8.9 -Jan- - CONVETITOE Una realzzazone mmedata d converttore e quello a resstenze pesate: V SW SW 4 SW 8 SW F - Vout V F Vout V F 4 8 -Jan- - 4 FILTO d ICOSTUZIONE La sequenza d tenson all uscta del rchede un fltraggo d tpo passa-asso per rcostrure un segnale analogco d tpo contnuo. Spesso prma d fltrare l segnale n uscta dal DAC vene nserto un crcuto d sample & hold per rdurre l effetto de gltch che s orgnano nel processo d conversone. FILTO DI ICOST. S&H -Jan- - 5 pdseln 5
COMBINATOE DIGITALE: SPECIFICHE S realzz un comnatore lneare con le seguent caratterstche: Funzone: Vout5*Vn*Vn Dnamca n ngresso Vn[-5V,5V], Vn[-V,V] Banda de segnal n ngresso khz Converttore su t n C, Input ange [-V,V], tempo d conversone µs -Jan- - 6 V V COMBINATOE DIGITALE SOLUZIONE : V V D D Hz Vout -Jan- - 7 COMBINATOE DIGITALE Utlzzo crcut d condzonamento analogc per realzzare la moltplcazone per coeffcent che garantscano l rapporto 5/ rchesto per gl ngress l adattamento alla dnamca d ngresso dell. -Jan- - 8 pdseln 6
COMBINATOE DIGITALE Per garantre l rapporto 5/ rchesto per gl ngress l adattamento alla dnamca d ngresso dell. V A*V V A*V S vuole che V 5**V V **V Scelgo A, sfruttando l fatto la dnamca d V concde con quella dell / Qund A5/.66 Le dnamche sono: per V.66*58.V per V V -Jan- - 9 COMBINATOE DIGITALE La anda de segnal n ngresso khz rchede una frequenza d camponamento d almeno khz alla quale corrsponde un tempo d conversone d 5µs compatle con le caratterstche del converttore utlzzato. Il perodo 5µs dventa qund l ntervallo nel quale esegure l operazone d somma dgtale de due dat rappresentat su t n C. -Jan- - COMBINATOE DIGITALE Vn *5/ Vn * D D Hz Vout -Jan- - pdseln 7
SOMMATOE DIGITALE D D Il sommatore s trova n ngresso due dat su k t con k e deve produrre n uscta un nuovo dato sgnfcatvo su k t: D -Jan- - D SOMMATOE DIGITALE portare la dnamca d uscta a t ( puo essere effettuato n HW n dvers mod: D D? toglere l ms errore ntollerale saturare al massmo d t ancora errore grande toglere l ls errore tollerale -Jan- - SOMMATOE DIGITALE porto a t: orgnale tolgo ms saturo tolgo ls 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 7 8 7 4 9 7 4 7 5 7 5 4 7 6 5 7 6 4 6 7 7 5 7 7 7 -Jan- - 4 pdseln 8
SOMMATOE DIGITALE L elemento ase per realzzare un sommatore e l : c cout sout a ^k FULL-ADDE a sout cout ^k ^k ^k ^k dec. *^k *^k *^k *^k *^k *^k *^k *^k c -Jan- - 5 SOMMATOE DIGITALE a a a a -Jan- - 6 s4 s s s s LSB Ad esempo un sommatore d due dat A e B su 4 t puo essere realzzato mettendo n catena 4 Full Adder. Questa struttura vene detta a rpple carry ovvero l rporto vene propagato al successvo. Caratterstche: strutturalmente molto semplce l rtardo complessvo puo essere molto elevato nel caso d un numero d t n ngresso elevato. SOMMATOE DIGITALE -Jan- - 7 LSB S prova a sommare (5 5 Elmnando l ls : (55, /5 pdseln 9
COMBINATOE DIGITALE SOLUZIONE : Utlzzo crcut d condzonamento solo per adattare Vn,Vn alla dnamca d ngresso de converttor. Per questo motvo s utlzza per Vn un fattore e per Vn un fattore : n questo modo le dnamche n ngresso a converttor dventano per Vn e per Vn [-,] I coeffcent della comnazone sono realzzat dgtalmente utlzzando due moltplcator con 5/ e -Jan- - 8 COMBINATOE DIGITALE Vn * Vn * S S D D Hz -Jan- - 9 COMBINATOE DIGITALE L operazone d moltplcazone dgtale rchede l utlzzo d un locco HW che, pres l moltplcando su t (n C e l moltplcatore su L t (n C, produca n uscta un nuovo dato ancora su t. S L (L-? Nel caso d un moltplcatore HW, questo produce un rsultato con la massma precsone su (L - t n C anche n questo caso sogna rportare l uscta su t. -Jan- - pdseln
COMBINATOE DIGITALE Struttura d un moltplcatore parallelo per operand A, B su 4 t con rappresentazone n modulo: a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 6 5 4 p6 p5 p4 p p p p -Jan- - COMBINATOE DIGITALE a a a a MOLTIPLICATOE PAALLELO?????? -Jan- - COMBINATOE DIGITALE Anche n questa soluzone del comnatore dgtale l ntervallo entro l quale devono essere esegute le operazon d prodotto e d somma e d 5 µs che non presenta alcun prolema rspetto alle tecnologe attualmente dsponl: rtard per le qual sono d almeno ordn d grandezza nferor. In generale nelle strutture HW convene non porre n cascata dretta locch compless qual moltplcator e sommator, ma nterporre element d memora (regstr sncronzzat su. -Jan- - pdseln
COMBINATOE DIGITALE S S D D S S D D -Jan- - 4 COMBINATOE DIGITALE Da un punto d vsta sstemstco l utlzzo d due canal ndpendent per Vn e Vn rsulta costoso ( S&H, ADC... e ngustfcato dal punto d vsta delle specfche d tmng dato che l converttore presenta un tempo d conversone d µs e vene utlzzato a 5 µs. E possle mmagnare d avere un unco canale d acquszone condvso tra due ngress Vn Vn. Se l meccansmo d condvsone e a dvsone d tempo s ndca TDM Tme Dvson Multplexng -Jan- - 5 COMBINATOE DIGITALE Vn* Vn * MUX ANALOGICO *4Hz I regstr e memorzzeranno l uscta del converttore ogn Ts/ ma solo ccl par e solo dspar * S S * D D -Jan- - 6 pdseln