CONVERTOARE ANALOG NUMERICE CU APROXIMARE SUCCESIVA

CONVERTOARE ANALOG NUMERICE CU APROXIMARE SUCCESIVA

Convertoarele analog numerice realizeaza compromisul optim intre precizia si viteza de conversie, la o comlexitate acceptabila a schemei .

CA/N se utilizeaza curent in aparatura de masura, sisteme de achizitie de date, transmisia si prelucrarea numerica a informatiei.

Schema bloc a acestui convertor este prezentata mai jos :

Schema machetei de laborator contine un circuit inegrat DAC-08 care este un convertor de 8 biti, cu divizare de curent. El are intrarea V_IN- legata la masa analogica care are un traseu separat de masa digitala pentru a putea determina potentialele pozitive sau negative, indiferent de valoarea analogica a acestora .Valoarea acestui potential este :

V_IN+= V_IN - RI₀(N) ,R=5KW

Schema de principiu a comparatorului este data mai jos:

Functionarea schemei :

Inceputul unui ciclu de conversie este comandat prin semnalul logic SC =1;

Se compara tensiunea de intrare Vin, cu cea furnizata de CN/A la un moment dat. Tensiunea furnizata de CN/A este Vo(N) si reprezinta o fractie din V_REF conform formulei :

Numarul binar N este produs in RAS sub forma unui cod binar natural:

N=b₁b₂..b_n

RAS functioneaza secvential pe o frecventa fixa f_o, producand numere N conform algoritmului aproximarilor succesive.

Un ciclu de conversie dureaza

T_CONVERSIE=nT₀

unde T₀ =1/f_o reprezinta durata dintre doua impulsuri de ceas,

n este numarul de biti ai convertorului.

Sfarsitul ciclului de conversie , cand este disponibil rezultatul conversiei (forma numarului binar este stocat in ras este marcat prin semnalul logic fc =1

Tema 1 : Care este valoarea erorii de cuantizare in cazul folosirii unui CAN de 12 biti ce are o tensiune de referinta Vref = 10,24 V .

R :

Rezulta e = 1 mV

Desfasurarea lucrarii :

Se vizualizeaza pe ecranul osciloscopului pe canalul 1 semnalul SC=FC adica funtionarea ciclica a oscilosopului, iar pe canalul 2 intrarea V_IN+ a comparatorului:

Se calibreaza panta caracteristicii de conversie a CA/N prin reglajul tensiunii de cap de scara Se foloseste o tensiune de intrarede valoare V_IN =10.8V

Se vizualizeaza tensiunea V_IN+ pentru tensuinea V_IN =8V :

Se determina caracteristica statica de conversie a CA/N si erorile acesteia.Se regleaza frecvente ceasului de conversie la valori foarte mici. Cele mai importante sunt tranzitiile de cod principale pentru care se schimba toti bitii codului binar de la un rang in jos. Se obtine urmatorul tabel de valori:

Pe baza datelor din tabelul de mai sus se determina caracteristica de conversie reala si folosind datele de mai sus si urmatoarele formule se detrmina dreapta celei mai bune aproximatii liniara a caracteristicii de conversie reale:

,

, K fiind numarul de puncte masurate.

Se obtin a = 24 , b = 0,562 .

Comparand cele doua caracteristici se observa ca exista la caraceristica reala erori de amplificare, de zero, de nelinearitate.

Se aplica la intrarea in convertor, o tensiune liniar variabila U_TLV(t), de frecventa joasa (f=10Hz), suprapusa peste tensiunea continua de intrare in CA/N.Se baleiaza tensuinea de intrare in jurul tranzitiilor si se obtin datele din urmatorul tabel: