Convertor analog numeric cu urmarire

Convertor analog numeric cu urmarire

In schema precedenta daca se inlocuieste numaratorul cu incrementare cu unul reversibil (incrementare/decrementare) si comandand sensul de numarare in functie de rezultatul compararii marimii de intrare cu treptele de referinta se obtine un convertor analog numeric cu functie continua numit CAN cu urmarire (figura 5.58)

Acest tip de convertor poate fi folosit cu succes si ca modulator delta folosind iesirea comparatorului . Se observa ca acesta reprezinta codificarea pe un bit a tendintei de crestere sau scadere a semnalului de intrare.

semnalul de intrare creste

semnalul de intrare scade

Daca semnalul de intrare V_IN este constant, dupa ce semnalul de reactie V_N l-a "capturat", iesirea comparatorului va oscila, odata cu V_N, eroarea conversiei fiind evident 1/2 LSB. Valoarea numerica corespunzatoare intrarii va fi oricare din starile numaratorului reversibil ce oscileaza si el intre limitele intervalului de cuantizare. Semnalul numeric de la iesirea comparatorului in functie de un anumit semnal de intrare este prezentat in figura 5.59

O problema importanta a acestor convertoare analog numerice este posibilitatea aparitiei distorsiunilor de neurmarire ce pot cauza atat erori de conversie cat si imposibilitatea reconstructiei fidele a semnalului. Aceste erori sunt cauzate de viteza constanta de incrementare/decrementare a numaratorului ce reprezinta o limita superioara pentru viteza de variatie a semnalului de intrare.

In conditiile in care gama de amplitudini a semnalului de intrare este constanta, iar semnalul este sinusoidal, viteza de variatie creste cu frecventa. In proiectare se cere determinarea frecventei de tact minime pentru care eroarea conversiei se mentine in limitele impuse de 1/2 LSB pentru o banda de frecvente data a semnalului de intrare.

Considerand un semnal sinusoidal de forma

v(t) = V_m sin wt

pentru care viteza de variatie este data de :

Evident aceasta valoare este maxima in jurul valorii t = 0

Considerand ca viteza de variatie ramane constanta in interiorul intervalului de cuantizare (ceea ce este corect pentru o cuanta suficient de mica, respectiv o rezolutie buna) putem impune conditia ca pe durata unui tact, semnalul de intrare sa nu se modifice cu mai mult de 1LSB adica 2V_m/2^N ,cu N numarul de biti ai convertorului

sau inlocuind :

Din relatia se poate determina, fie perioada ceasului t_CLK, fie frecventa maxima a semnalului de intrare, fie rezolutia conversiei N atunci cand ceilalti parametrii sunt cunoscuti.

Daca limita superioara a perioadei de tact a numaratorului poate fi gasita folosind relatia anterioara, limita inferioara rezulta din considerente pur tehnologice datorita intarzierilor pe bucla de reactie date in special de timpul de stabilizare al convertorului numeric analogic.

Principalul dezavantaj al acestui convertor analog numeric este banda de frecvente limitata a semnalului de intrare, de regula pana la cativa kHz.