I PRINCIPALI PARAMETRI DEI V/F E F/V

Anche questi convertitori sono caratterizzati da un insieme di parametri che ne specificano le prestazioni.

Convertitori V/F

I principali parametri di questi dispositivi sono i seguenti.

• Voltage Input Range. Questo parametro specifica il valore della massima tensione ammissibile in ingresso.

• Linearità - Non linearità. Questo parametro specifica la correttezza della proporzionalità (linearità) tra il valore dell'ingresso e la corrispondente frequenza del segnale d’uscita. In genere è espressa in termini percentuali di deviazione massima del Frequency Range.

• Frequency Range - Full Scale Frequency Range. Questo parametro indica l'intervallo di frequenze ottenibili per il segnale d’uscita. All'interno di tale intervallo deve essere rispettato un valore di linearità fissato dal costruttore. Il parametro è riportato nei data sheet specificando il valore della frequenza massima f_max (FS: Full Scale). Questo parametro può raggiungere il valore di qualche megahertz.

• Step Response. Si tratta dell'intervallo di tempo necessario all'uscita per rispondere (adeguandosi al corretto valore di frequenza) ad un ingresso a gradino di valore pari al Fondo Scala (caso peggiore).

Convertitori F/V

I principali parametri di questo tipo di convertitore coincidono con quelli specificati per il convertitore V/F ad eccezione dello Step Response.

Di seguito viene considerato un esempio di convertitore V/F e F/V integrato. Vengono anche ricordati alcuni tra i più comuni dispositivi commerciali rimandando il lettore, come al solito, all'analisi dei data sheet per lo studio delle loro caratteristiche funzionali e per l'esame di altri dispositivi integrati.

1. I convertitori V/F e F/V sono ampiamente utilizzati per la trasmissione a (breve) distanza. Nell'ambito della catena di acquisizione dati questi convertitori svolgono un ruolo importante per la trasmissione dell'informazione dalla sorgente locale di segnale alla centrale di elaborazione. Questo tipo di trasmissione avviene implementando la struttura di figura1.

Fig. 1 Struttura base di una linea di trasmissione che impiega V/F e F/V

Come si nota, tale struttura è costituita da:

• Un convertitore V/F. All'ingresso di questo dispositivo è applicato il segnale in tensione preventivamente condizionato. L'uscita del convertitore costituisce il segnale che deve essere trasmesso.

• La linea di trasmissione. Si tratta del mezzo tramite il quale è possibile trasmettere l'informazione (nel caso in esame è un segnale a frequenza variabile).

• Un convertitore F/V. Il segnale a frequenza variabile inviato lungo la linea di trasmissione viene posto all'ingresso di questo convertitore che provvede a ricostruire l'originario segnale in tensione generato dalla sorgente remota.

La trasmissione di un segnale (modulato in frequenza) come quello generato da un convertitore V/F consente di superare i principali problemi legati alla trasmissione, vale a dire l'attenuazione del segnale lungo la linea e le interferenze (rumori) di natura diversa. Poiché il segnale trasmesso è impulsivo, si comprende che l'attenuazione della sua ampiezza e la distorsione del suo andamento non pregiudicano in modo irreparabile la possibilità di ricostruire con correttezza il segnale stesso, ripristinandone le caratteristiche di ampiezza e frequenza. Il processo di ricostruzione di un segnale impulsivo degradato non costituisce un problema particolarmente gravoso, soprattutto se confrontato con la ricostruzione di segnali analogici non impulsivi. La figura 2 evidenzia la relativa facilità di interpretare e ricostruire un segnale impulsivo distorto durante la trasmissione. Il processo di ricostruzione sfrutta stadi d’ingresso a trigger di Schmitt, che squadrano il segnale ricevuto e che contengono altri dispositivi (stadi differenziali, amplificatori per strumentazione...) in grado di aumentare il CMRR dell'apparato di ricezione.

Fig. 2 Descrizione del processo di ricostruzione di un segnale impulsivo distorto e attenuato dalla linea

I supporti normalmente impiegati per la linea di trasmissione sono i cavi schermati, un doppino intrecciato (twisted pair) o altre particolari soluzioni miste bifilari o multifilari (per trasmissioni più complesse). È possibile utilizzare cavi in fibra ottica. Con questa soluzione (ancora abbastanza costosa) si ottengono una immunità alle interferenze elettromagnetiche pressoché totale e una attenuazione molto ridotta.

2. I convertitori V/F e F/V possono essere impiegati in applicazioni locali. Per esempio, i convertitori V/F vengono utilizzati, come già anticipato, per realizzare ADC dedicati, mentre gli F/V realizzano dispositivi di conversione dei segnali prodotti da trasduttori la cui uscita è un segnale di frequenza variabile.