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Applicazioni Software |
PROGETTO n° 06 - 3/12
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 | I convertitori analogico–digitali,
comunemente indicati con la sigla ADC
, Analog-to-Digital Converter,
hanno la funzione di trasformare (convertire) un segnale
analogico presente in ingresso in uno digitale
(codice binario) d’uscita ad esso
proporzionale. |
| Le grandezze analogiche
variano con continuità in un determinato
intervallo di tempo e possono perciò
assumere infiniti valori. |
| Le grandezze digitali
possono, invece, assumere solo un numero finito di valori,
espresso dalla potenza di 2 del
numero di bit da cui è costituita; se
3 sono i bit con cui la grandezza viene espressa
saranno disponibili 23 = 8 valori
diversi... |
| I possibili infiniti valori analogici si possono dunque
pensare come raggruppati in fasce delimitate da
livelli fissi, detti
livelli di quantizzazione, ciascuno caratterizzato da un ben
preciso valore digitale. |
| Alla fascia di livello più alto sarà associato il più
grande numero binario esprimibile da n bit (una sequenza di n bit a "1",
corrispondente al valore decimale 2n-1), detto
valore di fondo scala (FSR,
Full Scale Range). |
| L'intervallo costante che separa un valore digitale dal
successivo è detto passo di quantizzazione
(quanto): la sua dimensione è pari
al valore di fondo scala diviso per il
numero di fasce possibili, 2n. |
| Da notare che l’operazione di
quantizzazione, comportando la sostituzione di un numero
infinito di valori con un numero
discreto, implica un errore,
detto errore di quantizzazione. |
| E' importante sottolineare che un convertitore associa i
suoi valori binari solo ad un piccolo sottoinsieme degli infiniti valori
analogici che la grandezza da convertire può assumere; ciò si traduce in una
inevitabile approssimazione, tanto più grande quando minore è il passo di quantizzazione, cioè quanto minore è il numero di bit
con cui si codifica ciascun campione, detto
risoluzione. |
| La conversione del segnale analogico prevede dunque
sostanzialmente 2 operazioni:
 | la quantizzazione
del segnale analogico. |
| la codifica
del segnale quantizzato, cioè associazione a
ciascuno di un numero binario. |
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La conversione consiste
nel prelevare, in un ben preciso istante, un campione
del segnale analogico, misurarlo per determinare
il
valore digitale corrispondente e mantenerlo fisso
sull’uscita finchè non viene prelevato e convertito il successivo
campione. |
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Le operazioni coinvolte nella trasformazione di un livello di tensione in un
numero binario devono essere ripetute con una
frequenza (detta
di campionamento) relativamente
elevata:
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se è troppo bassa il numero dei campioni
ottenuti può essere insufficiente quando si dovrà provvedere all'operazione
inversa, cioè alla ricostruzione del segnale analogico a
partire dalla sua forma digitalizzata. |
| se è troppo elevata il
numero dei campioni in eccesso non aggiungerà ulteriore qualità al segnale analogico
ricostruito, per cui la loro presenza si risolve solo in inutile perdita di
risorse. |
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Secondo il teorema del campionamento la
frequenza di campionamento deve essere maggiore o
uguale al doppio della frequenza massima del segnale da campionare,
o meglio, della sua componente armonica
più elevata. |
| In commercio sono disponibili
convertitori A/D in una grande varietà di tipi che si
differenziano per numerosi fattori. |
| Le grandezze elettriche d'esercizio
possono essere coinvolte per classificare i convertitori:
| dinamica della tensione d’ingresso, cioè il campo di
valori accettati in ingresso. |
| la configurazione dei dati d’uscita (livelli di tensione,
tipo e formato del codice). |
| impedenza d’ingresso, offset e guadagno. |
| coefficienti di temperatura (il calore può interferire
causando perdita di precisione nel campionamento). |
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| Oltre l’aspetto tecnologico,
la classificazione più significativa è quella che legata ai
principi di funzionamento, dai quali dipende il
livello delle prestazioni:
| tempo di conversione. |
| velocità |
| risoluzione. |
| precisione. |
| linearità (ad uguali incrementi del segnale analogico
devono corrispondere uguali incrementi del segnale digitale). |
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| Dal punto di vista del principio di
funzionamento i principali tipi di convertitori A/D sono:
| a comparatori in parallelo. |
| ad approssimazioni successive. |
| a conteggio. |
| ad integrazione. |
| sigma-delta. |
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2001-2006 - Studio Tecnico
ing. Giorgio OBER
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