ADC A DOPPIA RAMPA

 

La struttura di questo ADC è illustrata nella figura 8.

Figura 8

Fig. 8 Struttura dell'ADC a doppia rampa

Il suo funzionamento è il seguente:

Figura 9

Fig. 9 Temporizzazione di VOUT relativa ad un campione

Verifichiamo ora che il valore del campione Vin è proporzionale al conteggio raggiunto dal contatore nell'istante t3 e quindi che tale conteggio corrisponde al valore del suddetto campione.

Poiché Vout (t3) = 0, è possibile esplicitare tale condizione ottenendo:

PoichéT1=t2-t1 e T2=t3-t2, dalla precedente equazione si ricava:

Vout= -1/RC òt1t2Vin dt + 1/RC òt2t1VREF dt = 0

Poiché T1=t2-t1 e T2=t3-t2 dalla precedente equazione si ricava

-1/RC Vin T1 + 1/RC VREF T2=0

da cui:

VinT1 = VREFT2

(9)

Gli intervalli T1 e T2 possono essere espressi in funzione del periodo TCK del CLOCK, del numero n di bit del contatore e del conteggio raggiunto in t3 ottenendo:

Pertanto, dalla 9 si ricava:

Vin = NVREF/2n          N = 2n Vin /VREF

(10)

Poiché VREF e 2n sono costanti ne deriva che N e Vin sono proporzionali tra loro e quindi che il conteggio N può essere considerato il codice digitale equivalente all'ampiezza del campione Vin.

Figura 10

 

Fig. 10 Temporizzazione di VOUT relativa a due campioni

Il processo descritto si ripete in corrispondenza di ogni nuovo campione Vin. La figura 10 confronta l'andamento della doppia rampa in corrispondenza di due diversi campioni Vin1 e Vin2 con Vin1 > Vin2

In base a quanto stabilito si comprende che:

Il corretto funzionamento di questo ADC prevede che il valore di ogni campione rispetti la condizione:

Vin <VREF

(11)

Come stabilito dalla 10, il risultato fornito da questo ADC non dipende né dal periodo TCK del CLOCK né dai valori di R e di C. Questo convertitore, però, non risulta molto veloce in quanto, per aumentare la pendenza delle rampe durante T1 in modo che questo intervallo sia più breve, il condensatore C non può assumere valori troppo bassi, cioè dello stesso ordine di grandezza delle capacità parassite. Il tempo. di conversione, infatti, è nell'ordine dei millisecondi. Il convertitore a doppia rampa, inoltre, risulta fortemente immune al rumore soprattutto alle armoniche di frequenza pari a multipli interi di 1/T1. Per tali ragioni questo ADC viene utilizzato nei processi di conversione in cui la velocità non costituisce un problema. L'ADC a doppia rampa trova largo impiego nei multimetri digitali.

 

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