Caratteristiche dei convertitori digitali analogici dac
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CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORI DIGITALI-ANALOGICI (DAC) - PowerPoint PPT Presentation


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CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORI DIGITALI-ANALOGICI (DAC). D 1 D 2 …D n. Parola digitale di ingresso. BIT meno significativo – LSB, Least Significant Bit. BIT più significativo –MSB, Most Significant Bit. Conversione D/A. Convertitore D/A. Ingresso digitale. D 1 , D 2 , …D n.

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Presentation Transcript
Caratteristiche dei convertitori digitali analogici dac
CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORIDIGITALI-ANALOGICI (DAC)


Conversione d a

D1D2…Dn

Parola digitale di ingresso

BIT meno significativo – LSB, Least Significant Bit

BIT più significativo –MSB, Most Significant Bit

Conversione D/A

Convertitore

D/A

Ingresso digitale

D1, D2, …Dn

Uscita analogica

Vo oppure Io

Grandezza di

riferimento

Vref, Iref

N è il numero decimale intero corrispondente alla parola digitale D1D2…Dn


Relazione ingresso uscita

Tensione di fondo scala  Vref

VFS

Uscita :

2n livelli

N=5 (D1D2..Dn=…101)

N=4 (D1D2..Dn=…100)

N=3 (D1D2..Dn=…011)

0

RELAZIONE INGRESSO-USCITA

dove :



Parametri di un dac reale
PARAMETRI DI UN DAC REALE

  • n: numero dei bit nella parola digitale di ingressoE’ un indice del numero di livelli discreti in uscita, pari a 2n o del numero di intervalli in cui viene suddivisa la tensione di fondo scala.

  • Risoluzione: è la più piccola variazione che può subire, nel caso ideale, la grandezza di uscitaViene data in bit, in parti su 2n, in %, in mV o mA.

  • Fondo scala : è il valore VFS (o IFS) di fondo scala della grandezza di uscitaCorrisponde normalmente alla tensione di alimentazione degli integrati, 2.5V o 5V.


Dac reali
DAC reali

  • Scostamenti dall’andamento lineare dovuti a:

    • Offset

    • Guadagno

    • Non linearità


Offset del dac

Voffset

OFFSET del DAC

La presenza dell’offset comporta che, in corrispondenza del codice 000, l’uscita non sia nulla ma valga Voffset.

L’effetto è una traslazione rigida della curva caratteristica di una quantità pari a Voffset.

Voffset è normalmente dell’ordine dei mV


Errore di guadagno del dac
ERRORE DI GUADAGNO del DAC

La presenza di un guadagno non costante al variare del codice di ingresso comporta che il valore dell’uscita analogica differisca dal valore ideale

Normalmente lo scostamento aumenta all’aumentare del codice di ingresso e può essere rappresentato con un fattore moltiplicativo K nella relazione ingresso/uscita.

L’effetto è una inclinazione diversa della curva caratteristica.


Errore di linearita integrale
ERRORE DI LINEARITA’ INTEGRALE

Differenza rapportata ad un LSB

Differenza assoluta

0.57

} 0.07

0.50

Curva ideale

Nei DAC di buone prestazioni gli errori di linearità integrale sono inferiori a ±1 LSB


Errore di linearita differenziale
ERRORE DI LINEARITA’ DIFFERENZIALE

Errore di incremento rapportato ad un LSB

Incremento reale

Incremento ideale

0.570

} 0.245 - 0.125 = 0.120

0.325

Curva ideale

Nei DAC di buone prestazioni gli errori di linearità differenziale sono inferiori a ±0.5 LSB


Monotonicita del dac
MONOTONICITA’ DEL DAC

Errore di incremento rapportato ad un LSB

Incremento reale

Incremento ideale

0.250

} -0.02 - 0.125 = -0.145

0.270

Curva ideale

La monotonicità è essenziale nei sistemi di controllo, dove un comportamento NON monotono può portare ad instabilità del sistema.


Settling time
SETTLING TIME

Commutazione della parola di ingresso da 00…000 a 11…111

Fascia di ampiezza assegnata ~<1 LSB

Tempo di assestamento (settling time)


Glitches nel segnale di uscita
GLITCHES NEL SEGNALE DI USCITA

Il glitch è un impulso di breve durata che può comparire all’uscita del DAC nella transizione della risposta da un codice di ingresso al seguente.

E’ dovuto alla commutazione non istantanea dei bit della parola, che produce codici di ingresso transitori e quindi uscite momentaneamente differenti da quella finale.

Commutazione ideale

  • 011

  • 100 111 011

Commut. con glitch

Bit lento nel commutare

Codice momentaneo spurio


Altri parametri caratteristici dei dac reali
ALTRI PARAMETRI CARATTERISTICI DEI DAC REALI

  • StabilitàE’ indice di quanto il comportamento di una DAC sia sensibile all’età, alla temperatura, alla tensione di alimentazione, ecc.

  • AccuratezzaE’ la peggior differenza che si può riscontrare tra l’uscita del convertitore reale ed il corrispondente valore ideale (espressa in LSB).

  • PrecisioneE’ indice della capacità del DAC di fornire sempre lo stesso valore analogico di uscita a parità di codice di ingresso.


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