Misure Elettroniche e Strumentazione

Architetture DAC e problemi di errore

IIE t vn RFI.at7mi2. Uso amplificatore di tensioneRa V dipende dal valore della formula binaria secondo quel bitbitnetri II K natteÈTrattiamo le seguenti architetture DAC:• A resistenze pesate• R-2R (ladder)Resistenze pesate (3bit) bfn.azIb.t 2tpvrei.br Inr loF switchIt chequelloè comandapur MSDsuiia rIE INIb µbit lo switchchecomandaquelloèLSDÈ sulla 412IbIb Ib Ibc Ilse bVa bIb Ib0 OR bavreteIb 212Vr bIb 412 berba14bRiUn Re Ib.tn VII DIo affinché abbia1 12 2Revoglio ioda FresistenzeLe Rvanno aQuali sono i problemi che generano gli errori DNL e INL? I e V di offset, le tolleranze delle resistenzeSi può usare per tanti bit?• C’è un limite per la corrente massima erogata dall’opamp-> se aumento il valore delle resistenze diminuisco la correntema se le aumento troppo potrei ottenere valori troppo elevati tali che non sono più resistenze integrabili (posso integrareuna R SSE il suo valore è

minore di 10MΩ) inoltre se R è tanto grande è peggiore anche la tolleranza. Al massimo questaarchitettura si fa per 8/10bit

Per fare una DAC a tanti bit si usa il R-2RDAC R-2R (3bit) 2,2E Èvrer.FI2T IbrbaIbit Ib.nb.ttb.baRif2T Rf2RIbIbi TfIT0 a poipoiby bb t.vnIb te 9V E tiraIstiger ar arvrVi Kree Is4 812vrv Kree Io E8 zia 1612Va bot bRe 2barRiIs 44 DIo affinché abbia1 2 Rvoglio iovaloriresistenze disolo di 212le Reiassumono14 193LABORATORIOEsperienza 1• Misure resistenze: si fa la misura a 4 contatti• Monto il circuito 7Afefpiani riÉTÉ jetsuiWW WW viin• Misure: confronto i risultati con i valori del datasheet1915 3Esercitazione MassistenteEsercizio ADC FLASH• ADC FLASH unipolare 3bit R82z Rorooxr5okr.R.ee R.seRiera 15Okrvrer5v◦ Determinare la relazione in/outlorI VasiaKree ER 800kA I kit p128 vrer.RSViaDecodervrer.ttInput 16ERRi IIT vret.livtr tRr jvreFERvi µ Vt RitiratiKree KreeVia VT SRReVi 0 Knut vts

Evaeevri.ieRntRrtRstRslaR jVree 16ERvi vistaRa µ µ meµany quaeµ RitrattiVt trattastiVeer VireERreD nine ER Revii lineerei ERIiii o tioiun Io.O Io Kree1 iii iooo IiItoKi ha KeiK hisK KeeAltro esercizio VirerestiR P Rfai nel VoiR VorVa 0 parSIA ecasoKree Rottate 8mW E 05mWA e RomaviI kit pRe VoVoidecoderKE DR.IEKree Vegeteµpatate tiin HitHefner iIIeri.FI IfEtRsviiithree ftp.kReVi Kree KyleR arviiIvreaÙ ITµ In8 aiRTrascuro la potenza assorbita dal decoderPat Pr 18mWPrete E7.18mWpcomp.ttPrat 0,08725mWPumpPumpvÌPr 4,8RI'R VrR 7 KrPrI vj Gar 6412Al massimo posso avere una P=1,05*7=7,35mW trascurando P (non posso però scegliere R eccessivamente grandeRperché altrimenti vado incontro a problemi sulla tolleranza (peggiora) e quindi peggiorerebbe anche l’idealità delle soglie delconvertitore —> devo valutare se vale la pena per risparmiare meno di 1mW) eHi Voi Kree vtr treeVisiteretevrei.jo RiotviVia

treeKree tree1DI Ivrea16 RatRatVto VaKree livreeI refIvrea16 16RiotEis nine idealeiioiviioroout Kreei ii iOoo 5 641 7 e3a Kee7 8E TeI8 8eD nine reale VtVireOFFSETIii DLSDMaxµio Wre.cl DNL.uaLSBVtsre iio n µ µ Wimax 75,413OrbitanteEaux riidoi Visverevii 5L5Bama.ieoroout KreeiiOoo e17 54 6 7 13s KeeI 7 IE Te8 8aEPLrealeidealeEPLEsercizio pipeline• 7 bit Si sa7ktn anelliNo ipotesiha trats tuiti o kit 10vedo Esa VREFcosa3 o akabaseooo iniooil LabloccoE dirisoluzioneEa q dopo San outma maggiorehail00011 Vvedeblocco risoluzione2 Y 000 quantosanasempre aparicomeuno inb ilC vI blocco2 farerisoluzione transizionila 0 quindi sia maggiore possonoOooove v e16La configurazione (a) produce comunque un errore minore perché il primo blocco del pipeline in generale converte le cifrepiù significative della codifica che viene generata in uscita e quindi conviene che il primo blocco abbia precisione maggiore3 1920 BassoOSCILLOSCOPIO DIGITALE (oppure oscilloscopio

1. Sviluppato negli anni '70

A cosa serve: a visualizzare l'andamento nel tempo di una o più tensioni

Schematizzazione: schema a blocchi

N ii5 11 memoria

Memoria

AID dati MCin Display

Condizionamento videocampionamento mantenimento al display serve cchele infosono servono per sullatracciaottenere display Condizionamento

• Attenuazione/amplificazione: in base al segnale in ingresso e alle specifiche del convertitore A/D
• Rimozione componente continua

TI htasto Vs outv chiuso in alternativalatrovosolo Tasto componente aperto

Tutte queste operazioni fatte devono mantenere la forma del segnale in ingresso a meno dell'eventuale componente continua

A/D: per ogni intervallo ho una codifica su un certo numero di bit

Cosa ci faccio con queste stringhe di bit in uscita del convertitore? Li metto in una memoria che contiene un certo numero di locazioni in cui finisce il risultato della conversione

memoria dati

Questa memoria viene chiamata

Dati ed un display cosa c'è? Il display è costituito da una matrice di punti ciascuno dei quali viene acceso o spento.

Sull'ascissa del display c'è l'istante temporale in corrispondenza del quale il campione è stato prelevato dal segnale d'ingresso (è arrivata una determinata stringa di bit) -> ma la posizione dell'ascissa che corrisponde ad un certo istante non è fissa (l'utente può cambiare la scala dei tempi) -> quindi deve essere possibile leggere in memoria, farci delle operazioni con un microcontrollore e mandare una tensione in uscita -> è un (μC).

Anche sull'asse delle ordinate è possibile cambiare scala.

Nota: nella memoria video ci sono più dati che nella memoria dati e quindi sul display vanno a finire più informazioni rispetto a quelle che abbiamo nella prima memoria (si vedrà un esempio poi) divisa può essere banchi.

1. oscilloscopio a più canali in Memoria dati
2. SIA ii i segnale AID Condizionamento campionamento 1 mantenimento memoria MC Display video N SIA ii i segnale AID Condizionamento campionamento mantenimento
3. Il condizionamento deve rimanere diviso perché posso avere due segnali in ingresso con ampiezza diversa e quindi anche il fattore di amplificazione deve essere diverso nei due canali
4. Il S/H può essere raggruppato in un solo blocco che quindi va a campionare un canale alla volta a turno
5. Controlli asse y display oscilloscopio verticale)
6. Per cambiare la scala verticale devo usare il tasto sens. vert. (sensibilità e cambia la scala di ogni quadretto del display roar quadretto ogni 400mV corrisponde 100 a la deifaccio sommavalil dividomax e prendo campionimi del il diesottraggosegnale per numero divisionea Iil minimo 0 v campioni p
7. Con l’oscilloscopio digitale come ottengo la misura della tensione piccopicco? Con il μC. Lo stesso vale per il valore medio.
8. Prima

Dell'oscilloscopio digitale potevo calcolare il valore medio mandando il segnale in un multimetro in corrente continua che rileva quindi solo il valore medio; quindi l'oscilloscopio digitale mi permette di fare conti sui campioni del segnale e questo è il primo vantaggio rispetto all'oscilloscopio analogico.

Quando il segnale sul display aumenta o diminuisce vado a cambiare il blocco di condizionamento aumentando o diminuendo l'amplificazione.

Controlli asse x display oscilloscopio:

• Posso misurare periodo e quindi frequenza utilizzando la manopola "timebase" (base dei tempi).

100mW in

Il µC deve sapere la sensibilità verticale e quella orizzontale perché una traccia può fornire informazioni diverse a seconda di queste sensibilità.

Memoria dati di campionamento istanti. In ogni locazione di memoria c'è la rappresentazione digitale del m n111. Il valore di tensione corrispondente ad ogni istante di campionamento.