EO_475

ANALOG/MIXED SIGNAL A/D CONVERTER 22 - ELETTRONICA OGGI 475 - GENNAIO/FEBBRAIO 2019 na delle sfide fondamentali in ogni progetto che coinvolge la catena del segnale è garan- tire che il livello di rumore del sistema sia sufficientemente basso da consentire al convertitore analogico-digitale (ADC) di risolvere i segnali di inte- resse. A prescindere dall’impegno profuso nel ridurre al minimo il consumo di energia, ridurre lo spazio sulla scheda o ridurre i costi, i livelli di rumore superiori ai segnali di ingresso rendono in pratica inutilizzabile il design. Di conseguenza, è fondamentale che ogni pro- gettista analogico comprenda il rumore della catena del segnale, i suoi effetti sulla conversione da analo- gico a digitale e sappia come minimizzarne l’impatto. Prima di proseguire, è importante notare che in que- sto contesto si farà riferimento alla precisione (rumo- re), non all’accuratezza. Sebbene i due termini siano spesso usati in modo intercambiabile, si riferiscono ad aspetti differenti, benché correlati, relativi alla proget- tazione della catena del segnale. Quando si progettano sistemi di acquisizione dati ad alte prestazioni, è neces- sario considerare anche errori dovuti all’inaccuratez- za, come offset, errore di guadagno, non linearità inte- grale (INL) e deriva, oltre a ridurre al minimo il rumore. In questo articolo verranno presi in considerazione i concetti fondamentali del rumore degli ADC dando ri- sposta a domande e trattando argomenti quali: Cos’è il rumore? Da dove proviene il rumore in una tipica catena del segnale? La comprensione del concetto di rumore intrinseco negli ADC. In che modo il rumore negli ADC ad alta risoluzione si distingue da quelli a bassa risoluzione? Cos’è il rumore e da dove proviene? Il rumore è un segnale indesiderato (in genere casuale) che si aggiunge al segnale desiderato, provocando la deviazione dal suo valore originale. Il rumore è insito in tutti i sistemi elettrici, pertanto non esiste un circuito “privo di rumore”. La figura 1 mostra come apparirebbe il rumore nel mondo reale: un’immagine con il rumore filtrato e la stessa immagine senza filtri. Si noti la niti- dezza dei dettagli nell’immagine a sinistra in figura 1, mentre l’immagine a destra è quasi del tutto coperta. Nel processo di conversione da analogico a digitale, il risultato sarebbe una perdita d’informazioni tra l’in- gresso analogico e l’uscita digitale (se si osservano le due immagini in figura 1, si noterà che praticamente non hanno nessuna somiglianza tra loro). Nei circuiti elettronici, il rumore si presenta in molte forme, tra cui: Rumore a banda larga ( termico, Johnson ), un rumore Il rumore nei convertitori A/D delta-sigma: un’introduzione Bryan Lizon product marketing engineer Texas Instruments Ogni progettista analogico deve comprendere il rumore della catena del segnale, i suoi effetti sulla conversione da analogico a digitale e sapere come minimizzarne l’impatto U Fig. 2 – Sorgenti di rumore comuni in una tipica catena di segnale Fig. 1a e 1b – Un’immagine senza rumore (a sinistra); la stessa immagine con rumore (a destra)