Concetti Chiave
- I convertitori a commutazione di capacità utilizzano condensatori al posto di resistori per distribuire la carica, simili ai convertitori a resistori pesati e a rete a scala.
- Nei circuiti integrati MOS, i convertitori D/A sono più convenienti grazie alla facilità di realizzazione dei condensatori rispetto ai resistori.
- I processi di fabbricazione MOS e CMOS garantiscono una maggiore precisione nella realizzazione dei condensatori, riducendo errori e occupazione di superficie.
- Il funzionamento del circuito inizia con un reset, dove i condensatori si scaricano prima di applicare il segnale di input.
- Durante l'operazione, solo un commutatore alla volta è attivo, consentendo l'applicazione sequenziale di segnali binari come la parola 110.
I convertitori a commutazione di capacità, detti anche a distribuzione di carica, hanno una struttura simile ai convertitore a resistori pesati ed a rete a scala, per al posto dei resistori sono impiegati i condensatori, sui cui si distribuisce la carica, quando almeno un condensatore è connesso all'alimentazione.
Utilizzo nei circuiti integrati MOS
Sono utilizzati nei circuiti integrati MOS in cui è necessario inserire i convertitori D/A ed i condensatori sono più convenienti da realizzare che non i resistori; ad esempio, possono essere utilizzati nei convertitori A/D ad approssimazioni successive, in cui è necessaria la presenza di un convertitore D/A.
I processi di fabbricazione MOS e CMOS permettono infatti una maggiore precisione nella realizzazione dei condensatori che dei resistori, in particolare dei rapporti tra i valori delle capacità; la riduzione degli errori causati dai commutatori; l'uso di piccole capacità con buona precisione di risultati; la diminuizione della superficie di integrato occupato; un aumento della velocità di risposta.
Funzionamento del circuito
Il circuito si comporta nel modo seguente:
- la prima fase di funzionamento è di reset: i condensatori sono scaricati verso l'interruttori S di reset che, al termine della scarica, viene aperto;
- si applica il principio di sovrapposizione degli effetti, supponendo a livello uno solo un bit per volta; sol oun commutatore per volta è perciò nella posizione 1;
- si suppone di applicare in ingresso la parola 110. Il commutatore S2 è nella posizione 1, mentre gli altri sono a 0; quindi solo il condensatore C2 è connesso al generatore di tensione Vr.
Domande da interrogazione
- Quali sono i vantaggi dei convertitori a commutazione di capacità nei circuiti integrati MOS?
- Come funziona il processo di reset nei convertitori a commutazione di capacità?
- Qual è il principio di funzionamento applicato durante l'operazione del circuito?
I convertitori a commutazione di capacità offrono vantaggi come una maggiore precisione nella realizzazione dei condensatori rispetto ai resistori, una riduzione degli errori causati dai commutatori, l'uso di piccole capacità con buona precisione, una diminuzione della superficie occupata nell'integrato e un aumento della velocità di risposta.
Durante la fase di reset, i condensatori vengono scaricati verso l'interruttore di reset, che viene aperto al termine della scarica, preparando il circuito per la successiva fase di funzionamento.
Il circuito utilizza il principio di sovrapposizione degli effetti, attivando un solo commutatore alla volta; ad esempio, se si applica la parola 110, solo il commutatore S2 è in posizione 1, connesso al generatore di tensione, mentre gli altri sono a 0.
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