PowerPoint Presentation

Documente similare
Microsoft Word - Tema 06 - Convertoare analog-numerice.doc

PowerPoint-Präsentation

1

Microsoft Word - IngineriF_A.DOC

PowerPoint Presentation

Test 5: Referat examen an II ELECTRONICA APLICATA Sisteme de achizitii de date 1. Sa se exprime in scarile de temperature Celsius si Farentheit temper

Subiecte

Microsoft Word - Lab1a.doc

FILTRE DE REALIZARE CU CIRCUITE DE INTEGRARE

Microsoft Word - TIC5

VI. Achiziția datelor în LabVIEW

Microsoft Word - 01_Introducere.doc

Microsoft Word - DCE - lucrarea 5.doc

Universitatea Tehnică Gheorghe Asachi, Iași Facultatea de Electronică, Telecomunicații și Tehnologia Informației Triangulaţia și aplicații (referat) P

Microsoft Word - FiltrareaNyquist-rezumat.doc

Microsoft Word - Prezcap1.doc

Kein Folientitel

Microsoft Word - L5.1 - Regulatoare bi si tripozitionale.doc

CURRICULUM VITAE

Interfețe și Protocoale de Comunicații Arduino-Port Paralel Arduino. Laborator 1- Portul Paralel 1 Caracteristici generale Arduino UNO este o placă de

Laboratorul numarul 6 Reglarea turaţiei motorului asincron prin variația frecvenței de alimentare cu păstrarea raporului U/f constant Expresia turaţie

Senzor inductiv de deplasare liniară

MULTIMETRU DIGITAL AX-585 INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE

PowerPoint-Präsentation

Slide 1

ep0126

PowerPoint Presentation

ep0091

Lucrarea 10

Microsoft Word - C05_Traductoare de deplasare de tip transformator

Microsoft Word - 2 Filtre neliniare.doc

Microsoft Word - Subiecte scs1lab 2010_V03.doc

carteInvataturaEd_2.0_lectia5.pdf

DETERMINAREA CONSTANTEI RYDBERG

SSC-Impartire

Microsoft Word - 1-Introducere.doc

Microsoft Word - intro_msp430.doc

Microsoft Word - 4-Interfete paralele.doc

Microsoft PowerPoint - ST_5

Teste şi Măsurători de CIEM. Introducere în Măsurări Electromagnetice pentru Determinarea Compatibilităţii şi Interferenţei Electro-Magnetice. Metode

Microsoft Word - Curs1.docx

Cuantizare Vectoriala.doc

PowerPoint Presentation

Realizarea fizică a dispozitivelor optoeletronice

Microsoft Word - Probleme-PS.doc

PowerPoint-Präsentation

Direct Current (DC) Electric Circuits

Redresoare comandate.doc

Microsoft Word - L25Ro_Studiul efectului Hall_f_RF

Controlerul LCD

Lucrarea 7 Filtrarea imaginilor BREVIAR TEORETIC Filtrarea imaginilor se înscrie în clasa operaţiilor de îmbunătăţire, principalul scop al acesteia fi

Microsoft Word - Lucrarea 14.doc

1. Operatii cu matrici 1 Cerinte: Sa se realizeze functii pentru operatii cu matrici patratice (de dimensiune maxima 10x10). Operatiile cerute sunt: A

VLT® AQUA Cascade Contr. Manual SW1.00

Minicurs CCS C / Aplicatia1 1.Programul CCS C Compiler. Instalare.Creare proiect. Descarcati ultima versiune a programului de

Microsoft Word - Laboratorul 3.doc

OPERATII DE PRELUCRAREA IMAGINILOR 1

Sistem Didactic LOGO!

Microsoft Word - Notiuni de arhitectura calculatoarelor.doc

FIŞA UNITĂŢII DE CUR S/MODULULUI MD-2045, CHIŞINĂU, STR. SERGIU RĂDĂUȚANU, 4, TEL: FAX: , 1. Date despre unitatea

Produkt-Datenblatt

Microsoft Word - S_c63.doc

Adresarea memoriei Modurile de adresare constituie un instrument principal pentru reprezentarea în memorie a imaginii datelor, aşa cum este ace

Logică și structuri discrete Limbaje regulate și automate Marius Minea marius/curs/lsd/ 24 noiembrie 2014

PowerPoint Presentation

Laboratorul numărul 12 Transformatorul pentru sudură Pentru a realiza aprinderea și întreținerea în cele mai bune condiții este necesar ca transformat

Generarea semnalelor standard 1 Scopul lucrării Familiarizarea cu modul de generare şi reprezentare în mediul Matlab a semnalelor de test, considerate

Electricitate II

Microsoft Word - cap1p4.doc

Modul Modbus ASCII SISTEME DE COMUNICATIE CURS 5 - Constantinescu Catalin Atunci cand se foloseste modul MODBUS ASCII fiecare octet din mesaj

Cuprins

MD-2045, CHIŞINĂU, MD – 2004, bd

Cursul 12 (plan de curs) Integrale prime 1 Sisteme diferenţiale autonome. Spaţiul fazelor. Fie Ω R n o mulţime deschisă şi f : Ω R n R n o funcţie de

1

Secţiunea 7-8 începători Concurs online de informatică Categoria PROGRAMARE PROBLEMA 1 ID 100 puncte Calculatoarele trebuie să se recunoască în rețeau

Soclu cu temporizator încorporat pentru seria 34 Elevatoare și macarale Mașini de împachetare Semaforizare SЕRIA 93 Mașini de îmbuteliere Depozite gli

Student: Mădălina-Maria Mitricioaei Titlul proiectului: IOT Sensor Hub Rezumat

Slide 1

RAPORT FINAL Perioada de implementare: CU TITLUL: Analiza și testarea distribuției câmpului electric la izolatoare din materiale compozite p

Brosura laborator limba romana.cdr

6

Microsoft Word - Capitolul_07

Complemente de Fizica I Cursul 1

Microsoft PowerPoint - 20x_.ppt

Microsoft Word - Camera video adaugata intr-o retea CATV2.doc

MULTIMETRU DIGITAL CU SCHIMBARE AUTOMATĂ A DOMENIULUI AX201 INSTRUCŢIUNI DE UTILIZARE

Notiuni de algebra booleana

Laboratorul numărul 8 Motorul de curent continuu cu excitație mixtă Motorul de curent continuu cu excitație mixtă prezintă două înfășurări distincte p

Laborator de Fotometrie si Compatibilitate Electromagnetica Competente si tarife Laborator acreditat conform SR EN ISO/CEI ELECTROMAGNETICA

Microsoft Word - Algoritmi genetici.docx

Slide 1

Școala: Clasa a V-a Nr. ore pe săptămână: 4 Profesor: MATEMATICĂ Clasa a V-a Aviz director PLANIFICARE CALENDARISTICĂ ORIENTATIVĂ Nr. crt. Unitatea de

METODE NUMERICE ÎN INGINERIE

Procesarea Imaginilor Laborator 3: Histograma nivelurilor de intensitate 1 3. Histograma nivelurilor de intensitate 3.1. Introducere În această lucrar

Microsoft Word - LUCRARE DE LABORATOR 5

Lucrarea 13. Controlul unor procese complexe printr-o platforma de tip Arduino (continuarea lucrarii 12) 1. Obiectivul lucrarii Lucrarea isi propune s

FOV03R Senzori fotoelectric reglabil tip furca. ro

ALGORITMII ŞI REPREZENTAREA LOR Noţiunea de algoritm Noţiunea de algoritm este foarte veche. Ea a fost introdusă în secolele VIII-IX de către Abu Ja f

Olimpiada Națională de Astronomie şi Astrofizică Aprilie 2019 Analiza Datelor - Seniori Problema 1 - Quasar 3C273 Spectrul optic al quasarului 3C273 c

I

Transcriere:

1 Toate erorile unui circuit de eşantionare-memorare se pot deduce cantitativ din specificaţiile tehnice ale circuitului, cu excepţia erorii generate de timpul de apertură, fiindcă această eroare este dependentă de panta semnalului de intrare din momentul trecerii în starea de memorare. În general, se estimează această eroare, admiţând că ea nu depăşeşte eroarea maximă pentru un semnal sinusoidal de frecvenţă f, egală cu frecvenţa maximă din spectrul semnalului şi cu amplitudinea A, egală cu valoarea maximă admisibilă a semnalului de intrare. În acest caz, dacă: v x =Asin(t) (dv x /dt) max =A, de unde v x =At a. Din relaţia de mai sus, se observă că efectul timpului de apertură este destul de critic. De exemplu, la un timp de apertură t a = 32 ns se produce o eroare de 0,01%, dacă frecvenţa maximă din spectrul semnalului este 10 khz.

2 Conversia AD Măsurarea numerică a unei mărimi electrice presupune conversia mărimii într-o mărime digitală (numerică). Rezultatul conversiei aproximează valoarea mărimii analogice cu o eroare mai mică decât cea mai mică treaptă de cuantizare. Conversia constă în compararea mărimii de intrare cu o mărime de referinţă (de aceeaşi natură), rezultatul fiind un cod numeric. Ecuaţia de funcţionare este: N X / X, N 1 Codurile binare utilizate în conversia A/D sunt: - pentru semnale unipolare: binar natural, binar natural invers, codul BCD, codul Gray. - pentru semnale bipolare: cod binar deplasat, binar deplasat inversat, cod complement faţă de doi, cod binar natural cu semn Clasificarea convertoarelor A/D: in - după metoda de conversie: convertoare A/D directe conversia mărimii analogice se realizează direct, convertoare A/D indirecte conversia mărimii analogice se realizează printr-o mărime intermediară (timp, frecvenţă) care este apoi convertită în mărimea numerică. ref

3 - după succesiunea etapelor de conversie: convertoare programate pentru care conversia decurge într-un timp stabilit de frecvenţa de tact şi numărul etapelor de parcurs şi convertoare neprogramate la care succesiunea etapelor este asincronă, începerea unei etape fiind determinată de terminarea precedentei, timpul de conversie depinzând de valoarea mărimii convertite. - după reacţie: convertoare A/D fără reacţie când nu există comparaţie între mărimea analogică şi mărimea numerică de la ieşire şi convertoare A/D cu reacţie când cele două mărimi analogică de la intrare şi numerică de la ieşire se compară între ele. - după tipul conversiei: convertoare A/D neintegratoare când conversia se realizează asupra valorii instantanee a semnalului preluată prin eşantionare-memorare şi convertoare A/D integratoare când conversia se realizează asupra valorii medii a acestuia.

4 Mărimi caracteristice convertoarelor A/D Convertorul A/D este un circuit care transformă o mărime de intrare analogică (de regulă tensiune, dar poate fi şi curent) într-o mărime de ieşire numerică. Conversia poate fi privit ca o clasificare a mărimii de intrare analogică într-un număr de clase distincte, iar rezultatul este numărul clasei în care a fost încadrat semnalul. Astfel, domeniul maxim în care poate varia mărimea de intrare se împarte într-un număr de intervale (funcţie de n numărul de biţi sunt 2 n intervale) cu limitele (L k, L k+1 ). Mărimii de intrare i se atribuite valoarea k dacă: L k x i Lk 1 Lk x constituie lăţimea clasei. Toate valorile mărimii de intrare ce îndeplinesc relaţia de mai sus, vor fi încadrate în aceeaşi clasă (vor avea aceeaşi valoare). Rezoluţia unui convertor A/D se defineşte ca fiind egală cu variaţia semnalului de intrare necesară pentru a schimba două coduri numerice consecutive la ieşire. Se observă apariţia unei erori principiale de conversie, eroare care se numeşte eroare de cuantizare. L k1

codurile numerice de la ieşire 5 Dacă FR este domeniul maxim de variaţie a mărimii de intrare x i şi n este numărul de biţi pe care se face conversia, atunci se observă că rezoluţia unui convertor A/D este FR r n 2 Rezoluţia se exprimă în unităţi ale mărimii de intrare, în procente din FR sau prin numărul de biţi. Cel mai puţin semnificativ bit (LSB Least Significant Bit) este egal cu rezoluţia (FR/2 n ) sau cu lăţimea unei clase de cuantizare. Cel mai semnificativ bit (MSB Most Significant Bit) este egal cu jumătate din domeniul maxim de variaţie al mărimii de intrare (FR/2). 111 110 101 100 011 010 001 000 0 q +1/2 LSB 0-1/2 LSB diagrama ideală 1 2 3 4 5 6 7 x i [LSB] x i [LSB]

codurile numerice de la ieşire codurile numerice de la ieşire 6 Eroarea de câştig numită şi eroare de capăt de scară, se referă la diferenţa dintre valoarea intrării care produce o deviaţie egală cu capătul de scară şi valoarea ideală a acestuia. Eroarea de offset este definită ca diferenţa dintre punctele de zero de pe caracteristica ideală şi cea reală. Punctul de zero se defineşte ca mijlocul treptei pentru care codul digital este nul. Această eroare afectează toate codurile cu aceeaşi valoare şi poate fi de regulă compensată cu ajutorul unui reglaj de zero. FR real eroarea de câştig FR real 111 110 101 100 011 010 001 000 0 diagrama reală diagrama ideală 1 2 3 4 5 6 7 FR ideal x i [LSB] 111 110 101 100 011 010 001 000 0 diagrama ideală eroarea de offset 1 2 3 4 5 6 7 diagrama reală FR ideal x i [LSB]

codurile numerice de la ieşire codurile numerice de la ieşire 7 Eroarea de neliniaritate diferenţială (DNL) reprezintă cea mai mare diferenţă dintre valoarea reală a treptelor de cuantificare şi valoarea lor ideală. În cazul ideal aceasta este 0. Dacă eroarea de neliniaritate devine mai mare decât 1 LSB caracteristica acestuia poate deveni nemonotonă (lipsesc coduri). Eroarea de neliniaritate integrală (INL) reprezintă abaterea maximă a caracteristicii de transfer reale de la caracteristica ideală. Numele de eroare neliniaritate integrală provine de la faptul că sumarea erorilor diferenţiale de la 0 până la un anumit punct determină valoarea erorii integrale în punctul respectiv. Eroarea absolută totală include erorile de offset, câştig, şi de neliniaritate integrală şi eroarea de cuantizare. 111 110 101 100 011 010 001 diagrama reală 1LSB ideal DNL 000 0 1 2 3 4 5 6 7 111 110 101 100 011 010 diagrama ideală diagrama reală INL 001 x i [LSB] 000 0 1 2 3 4 5 6 7 x i [LSB]

8 Convertoare AD integratoare Sunt în principiu convertoare indirecte deoarece comparaţia dintre mărimea de măsurat şi cea de referinţă se face printr-o mărime intermediară, de regulă timpul sau frecvenţa. Avantajul acestor convertoare îl reprezintă rejecţia care o realizează asupra semnalelor perturbatoare suprapuse peste semnalul util. Dintre această familie fac parte convertoarele cu integrare simplă pantă (sau simplă integrare), convertoarele cu integrare dublă pantă (sau cu dublă integrare), convertoarele cu integrare cu pantă multiplă şi convertoarele tensiune frecvenţă. Cele mai răspândite sunt cel cu dublă pantă datorită raportului performanţe / complexitate şi cel cu pantă multiplă datorită preciziei ridicate.

Convertoare AD integratoare 9 Convertorul cu integrare dublă pantă foloseşte ca mărime intermediară timpul şi este un convertor A/D fără reacţie. Schema bloc a unui astfel de convertor este prezentată în figura următoare. Principalele părţi componente sunt integratorul (AO1, R şi C), comparatorul (AO2), oscilatorul (O), o logică de control (LC), numărătorul (N), un registru de memorare (RM), decodificatorul (D) şi afişorul (A). K 2 U i R C LD K 1 AO 1 -U R U 1 AO 2 LC N RM DEC D O Faza de integrarea tensiunii necunoscute LC comandă comutatorul K 1 pe U i, la intrarea integratorului aplicându-se tensiunea de intrare. Integratorul porneşte din condiţii iniţiale nule iar faza durează un timp bine stabilit. Această durată este determinată de descărcarea numărătorului N, care iniţial a fost încărcat cu capacitatea maximă, până la 0. R Z

10 În această această etapă, tensiunea U 1 la ieşirea integratorului se poate scrie: U i U R 1 RC t 0 C t Ui dt U i, RC 1 unde U i se presupune constantă Presupunând N m capacitatea maximă a numărătorului şi f 0 =1/T 0 frecvenţa oscilatorului, această fază durează: T N m m T 0 iar tensiunea la ieşirea integratorului la sfârşitul acestei faze va fi: Nm T0 U1T m U În momentul în care i RC numărătorul N ajunge la 0, LC comandă comutatorul K 1 pe K 2 poziţia U R. LD K 1 AO 1 -U R U 1 AO 2 LC N RM DEC D R O Z

11 Faza de integrare a referinţei Această fază începe odată cu comutarea lui K 1. În această fază, la intrarea integratorului se aplică tensiunea de referinţă U R. Tensiunea U 1 se poate scrie: Tm t 1 Nm T0 t U1 U1( Tm ) U R dt U i U R RC RC RC U i R C T m Această fază se termină când tensiunea U 1 se anulează. În acest moment LC închide comutatorul K 2 (aduce la 0 ieşirea integratorului), transferă conţinutul numărătorului în RM, şi apoi reset-ează numărătorul N. La sfârşitul acestei faze, N a numărat N impulsuri de perioadă T 0. Astfel putem scrie: U1( Tm N T0 ) 0 N T N T K m 0 2 Ui U R RC RC LD 0 K 1 AO 1 -U R U 1 AO 2 LC N RM DEC D R O Z

12 de unde: N N U m R U i Deci numărul de impulsuri adunat în numărător la sfârşitul celor două etape este proporţional cu tensiunea de la intrare, factorul de proporţionalitate fiind raportul a două constante, deci o constantă. Dacă U i =U R, atunci N=N m, adică tensiunea maximă pe care se poate măsura este chiar tensiunea de referinţă în modul. După ce numărul N a fost memorat şi numărătorul adus la 0 (reset-at), procesul se reia, la sfârşitul fiecărei măsurări, valoarea lui N (adică a tensiunii U i ) fiind actualizată pe afişor. Eroarea de măsurare: U U i U U i R R 1 R N N U U R N U i -U R U 1 -U T m i RC Integrare U x...... Integrare U r t t t N m T 0 NT 0

13 Convertoare AD sigma delta Conversia AD sigma-delta este una dintre cele mai moderne tehnologii. Tensiunea de intrare analogică este conectată la un integrator (I), ce produce o variaţie după o pantă ce depinde de mărimea intrării. Tensiunea rampei este comparată cu potențialul masei de către un comparator (C). Comparatorul este echivalent cu un convertor AD de 1 bit: dacă ieșirea integratorului este pozitivă rezultatul conversiei este 1 logic sau dacă ieşirea este negativă rezultatul este 0 logic. Ieșirea sa este memorată într-un bistabil D ce primeşte un tact cu frecvență ridicată. Ieşirea sa este adusă prin reacţie negativă în integrator după ce a fost convertită în analogic (1 bit DAC - comparator), comandând ieşirea integratorului spre 0. + U in Σ + - Integrator - Oversampler D CLK Q Digital low-pass filter Sample decimator Serial output 1-bit DAC

14 Ieşirea este un şir serial de biți. Dacă intrarea analogică este zero, ieşirea integratorului nu va avea nici o tendință de creştere sau descreştere, cu excepția răspunsului la tensiunea de reacție. Ieșirea va continua să oscileze între 1" și 0", deoarece reacţia duce integratorul în sus şi în jos, încercând să o mențină la zero volți: Dacă aplicăm tensiuni negative integratorul va avea tendinţa să îşi crească ieşirea spre zona pozitivă:

15 Convertoare A/D neintegratoare Convertoarele A/D neintegratoare transformă o mărime analogică într-una analogică direct, fără a utiliza conversii intermediare. Din această categorie fac parte convertoarele A/D: paralel, paralel-serie, cu numărător, cu urmărire şi cu aproximaţii succesive. Convertoare A/D cu aproximatii succesive Convertorul A/D cu aproximaţii succesive este unul din cele mai utilizate convertoare. Aplicaţiile sale sunt legate de sistemele unde este necesară o viteză de conversie relativ mare (100-500 Ksamples/s) şi o rezoluţie ridicată (10, 12 biţi). Pe lângă cele 2 caracteristici de mai sus CA/D cu aproximaţii succesive are o construcţie relativ simplă. Funcţionarea acestui convertor se bazează după cum îi este şi numele, pe metoda aproximaţiilor succesive (înjumătăţirii). Este practic cea mai rapidă metodă de determinare a unei mărimi necunoscute aflată într-o anumita plajă. Metoda foloseşte compararea bit cu bit înjumătăţind intervalul în care aceasta este situată. Schema de bază este următoarea:

16 La comanda START (un impuls pozitiv foarte scurt), logica de control (LC) din registrul de aproximaţii succesive (RAS) reset-ează registrul de deplasare RD, după care încarcă registrul de deplasare (RD) cu 1 logic în poziţia bitului de semnificaţie maximă (MSB). Acesta este scos la ieşirea RAS prin intermediul registrului de ieşire (RI). În aceste condiţii la intrările numerice ale DAC se aplică N 1 = 100...0, deci la ieşirea sa va exista o tensiune u r = U REF /2. Comparatorul COMP compară cele 2 tensiuni u in şi u r. Dacă u in >u r atunci ieşirea COMP va fi în 1 logic şi LC va înscrie în RI, în dreptul MSB, valoarea 1 logic, iar în caz contrar va înscrie 0 şi simultan deplasează 1 logic în RD pe poziţia bitului următor.

17 În acest caz la ieşirea RAS va fi N 2 = a n-1 10...0, iar COMP va compara u in cu: u r =(a n-1 U REF /2 + U REF /4) Dacă u in >u r, LC va stabili a n-2 = 1 în RI, iar în caz contrar a n-2 = 0. La pasul următor pragul de comparaţie va fi: u r =a n-1 U REF /2 + a n-2 U REF /4+U REF /8, etc.

18 Schematic, organigrama de funcţionare pentru convertorul A/D cu aproximaţii succesive este ca în figura următoare: Un avantaj al acestui gen de convertor A/D este timpul de conversie care rămâne constant indiferent de valoarea tensiunii de intrare, şi egal cu n perioade de tact unde n este numărul de biţi.

19 În final valoarea tensiunii u r este: u r = U REF 2 1 a n 1 + U REF 2 2 a n 2 + + U REF 2 n a 0 = U n 1 REF 2 n a i 2 i Capătul de scală al acestui convertor este fixat de DAC şi este: FS = u r max = U n 1 REF 2 n a i 2 i i=0 = 2n 1 2 n U REF = U REF 1LSB Convertoarele cu aproximaţii succesive nu sunt recomandate în aplicaţii de tip histogramă în care se lucrează cu distribuţii de amplitudine (spectroscopie nucleară) datorită neuniformităţii treptelor de cuantificare, fapt ce generează neliniarităţi diferenţiale mari. i=0

20 Convertorul AD paralel Convertorul A/D paralel determină toţi biţii simultan. Pentru aceasta se foloseşte un set de 2 n -1 comparatoare şi o logică de codificare care se complică odată cu creşterea numărului de biţi. Principiul acestui convertor este ilustrat în figura următoare. Comparatoarele vor avea ieşirile în 0 logic dacă u in vor fi mai mari decât tensiunile lor de prag. Presupunând u in (k U REF /2 n,(k+1) U REF /2 n ) atunci comparatoarele până la k vor avea ieşirile în 0 logic, iar celelalte vor fi în 1 logic.

21 Codificatorul realizează codificarea în binar. Timpul de conversie este dat de sumă timpilor de stabilizare a unui comparator şi a timpului de propagare prin codificator. Se ating curent timpi de conversie < 5 ns. Circuitul impune utilizarea unui circuit de eşantionare-memorare care înrăutăţeşte şi el timpul de conversie. Un dezavantaj major îl constituie complexitatea circuitului: 2 n -1 comparatoare şi 2 n rezistenţe plus decodificatorul. Acesta poate fi simplificat utilizând o primă conversie din aşa numitul cod termometric în cod unar (doar o singura ieşire a porţilor XOR este în 1 logic) şi apoi o codificare în cod binar cu funcţii SAU cablat cu diode. Convertoarele A/D paralel sunt limitate la rezoluţii mici. O cale de compromis între complexitate şi viteză este folosirea în combinaţie cu altă metodă.

22 Comparatoarele sunt cu câştig redus (amplificare în buclă deschisă) deoarece sunt de bandă largă trebuind să lucreze cu timpi mici de comutaţie. De asemenea au tensiune de decalaj (offset) redusă, aceasta fiind mai mică decât 1LSB, în caz contrar putând apărea abateri de la codul termometric. Convertorul flash este cel mai simplu din punctul de vedere al funcţionării, dar şi din punct de vedere al vitezei, fiind limitat doar în întârzierile de propagare a comparatoarelor și a logicii de codificare. Din păcate, este cel mai complex pentru un număr dat de biți. De exemplu pentru un convertor de 3 biți sunt necesare șapte comparatoare. O versiune de 4 biți necesită 15 comparatoare. Cu fiecare bit suplimentar, numărul comparatoarelor se dublează. Considerând că 8 biți sunt în general numărul minim pentru orice ADC practic, pentru care sunt necesare 255 de comparatoare, se observă imediat marele dezavantaj. Un avantaj important al convertorului paralel, este capacitatea acestuia de a realiza o iconversie neliniară. Cu rezistențe de valoare egală în rețeaua de divizare, fiecare cod binar consecutiv reprezintă aceeași cuantă de creștere a semnalului analogic, oferind un răspuns liniar. Cu toate acestea, pentru aplicații speciale, valorile rezistenţelor din divizor pot fi neegale, de unde se obţine o conversie neliniară a semnalul de intrare. Nici un alt ADC nu permite o conversie neliniară cu atât de puţine componente.

23 Convertoarele A/D paralel-serie Convertorul A/D paralel-serie utilizează 2 convertoare paralel de n/2 biţi şi un convertor D/A de n/2 biţi. Primul convertor A/D realizează conversia pentru biţii cei mai semnificativi, iar al doilea pentru biţii cei mai puţin semnificativi. Figura următoare prezintă principial un astfel de convertor. Convertoarele D/A şi A/D paralel au aceeaşi referinţă deci acelaşi capăt de scară FS. Tensiunea de intrare u in este introdusă în convertor prin repetorul realizat cu AO 1 şi convertită pe n/2 biţi. Astfel se poate scrie: u in = U REF 2 n 2 n 2 1 i=0 a i 2 i + U, unde U < U REF 2 n 2

24 Ieşirea primului convertor paralel de n-2 biţi (grosier) comandă convertorul DAC, iar la ieşirea sa vom găsi: u in = U REF 2 n 2 a i 2 i Prin intermediul etajului cu AO 2 se aplică CAD 2 un semnal diferenţă dintre intrare şi ieşirea DAC: n 2 1 i=0 u O2 = R 2 R 1 u in u O1 Pentru al doilea convertor paralel putem scrie: u O2 = U REF 2 n 2 n 2 1 i=0 a i 2 i + U, unde U < U REF 2 n 2

25 Înlocuind în ultima relaţie, relaţiile anterioare obţinem: 2 n 2 n 2 1 u in = U REF a i 2 i + R 2 U REF a R i 2 i + R 2 U 1 R 1 i=0 2 n 2 Dacă alegem R 1 /R 2 = 1/2 n/2 obţinem: n 1 u in = U REF 2 n a i 2 i + 1 U 2n i=0 Linia de întârziere are rolul de a decala semnalul de intrare, pentru ca acesta să fie aplicat simultan cu u o1 la intrarea lui AO 2. n 2 1 i=0

amplification 26 În imaginea următoare este prezentat un exemplu de conversie paralel-serie în două etape utilizând convertoare paralel de 2 biți. Primul furnizează 10 pentru biții cei mai semnificativi, iar cel de-al doilea10 pentru cei mai puțin semnificativi biți. Rezultatul final este 1010 pe 4 biți, adică U IN =10(U REF /16). 1 st stage 2 nd stage U REF U REF 11 11 U IN 10 U G=2 n 10 U IN ADC2 01 01 00 00 0 0

27 Valoarea binară de la ieşire se obţine prin medierea şirului de biţi. De exemplu un numărător numără valorile de 1. Există şi variante de convertoare cu mai multe integratoare ce furnizează mai mult de 1 bit, dar un concept comun este cel de supra-eşantionare: valorile furnizate de convertor sunt mediate. Rezultatul final este o creștere efectivă a numărului de biți. Cu alte cuvinte, un ADC pe 1 bit cu supra-eşantionare poate face același lucru ca unul pe 8 biți cu o eșantionare unică, dar la o rată mai mică.

28 Consideraţii privind convertoare AD: Timpul de conversie nu creşte cu numărul de biţi pentru convertoarele paralel, în timp ce pentru celelalte creşte semnificativ (pentru cel cu integrare se dublează cu fiecare bit). Împerecherea componentelor limitează convertorul paralel la circa 8 biţi, fiind necesare operaţii de reglaj şi calibrare. Similare sunt şi cazurile convertoarelor cu aproximaţii succesive, paralel serie. Nu este însă cazul convertoarelor integratoare Dimensiunile, costul şi consumul practic se dublează cu fiecare bit pentru convertorul paralel. Celelalte convertoare fie cresc liniar fie îşi păstrează valorile pentru convertoarele integratoare.

29 Performanţe comparative pentru convertoare AD: Tip convertor Viteză Rezoluţie Imunitate la zgomot Cost Aproximaţii succesive Medie (5MHz) 8-20 biţi Slabă Scăzut Integrator Mică (100-200 măs/sec) 12-18 biţi Bună Scăzut Delta sigma Redusă (<3KHz) 14-24 biţi Bună Mediu Flash/paralel Mare (800MHz) 4-8 biţi Absent Ridicat