Sistemi elettronici di misura - Parte 2

Errore analogico

Errore di offset Questo significa che, per ottenere il primo numero digitale (001), devo fornire una tensione

più alta del previsto. L'ADC è "sordo" ai segnali molto bassi a causa di questo offset.

L’offset é interno al contertitore ma, per comoditá, si riferisce alla tensione in ingresso,

poiché l’effetto é identico, quindi avrò

Facile da rimuovere ("tarare") aggiustando lo zero con un potenziometro o via software.

Errore di guadagno Questo significa che, il convertitore raggiunge il valore massimo digitale (111) prima del

previsto invece di arrivarci esattamente alla tensione massima corretta, a causa di una

“pendenza di quantizzazione” errata.

Facile da correggere aggiustando la pendenza con un potenziometro o via software.

Errore di linearità É l'errore dovuto alla non linearità della caratteristica di uscita (quantizzazione non uniforme

non cercata).

Se questo errore è eccessivo si parla di errore di monotonicitá.

Digital to Analog converter DAC

In alcuni casi può essere utile convertire un segnale digitale in un segnale analogico, vediamo due tipi di DAC: a resistenze pesate e R-2R.

Anche i DAC possono avere errori offset ( ), errori di guadagno (resistenze imprecise), non linearitá ( ).

DAC a resistori pesati Sia il segnale digitale B B B = 011 => 3V

2 1 0

L’unico problema di questo convertitore è che con l’ aumento dei bit dovrei avere

resistenze di valore sempre più distante con lo stesso grado di precisione per

tutte.

DAC R-2R Sia il segnale digitale B B B = 011 => 3V

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Rumore nella strumentazione numerica

Come anticipato in precedenza, una delle differenze tra un convertitore che integra e un convertitore che non integra sta nella necessitá

o meno di anteporre un filtro per eliminare il rumore in ingresso, tuttavia esistono due tipologie di rumore, quello di modo normale e

quello di modo comune.

Rumore di modo normale

È il rumore che arriva all’ingresso dello strumento di misura sovrapposto al segnale da misurare, per tale motivo il segnale nel dominio

del tempo si presenta come in figura A ed il suo spettro si presenta come in figura B.

Si può agire per attenuarlo per integrazione o per filtraggio (o entrambi), e si può definire un parametro che valuta la capacità di

reiezione come. con valore di picco della tensione di rumore presente all'ingresso dello strumento

valore di picco dell’errore letto effettivamente dallo strumento

Integrazione Nello specifico, per l’integrazione:

Lineare Periodico

I convertitori che integrano (vedi doppia rampa) prendono il segnale di ingresso e lo integrano per un tempo prefissato T (chiamata T1 nel

doppia rampa), siccome il rumore normale è solitamente dovuto a disturbi di rete (50 Hz), si sceglie tipicamente T= 0.1 s in modo che elimini

le frequenze di 10 Hz e dei suoi multipli interi, per il doppia rampa la fase di integrazione a tempo fisso sarebbe, ad esempio:

Perché il contributo dovuto al rumore si annulli:

In particolare, tipicamente, la caratteristica di reiezione si presenta come nel grafico, in cui é chiara la presenza di picchi di reiezione

periodici nelle frequenze multiple di 10Hz e (si può dimostrare la veridicitá) una parte aggiuntiva di reiezione lineare crescente di 20 Db/dec

con la frequenza, come da formula.

Filtraggio

In alternativa, per i convertitori che non integrano, si antepongono filtri fisici all'ingresso. Ques