EO_475

ANALOG/MIXED SIGNAL A/D CONVERTER 23 - ELETTRONICA OGGI 475 - GENNAIO/FEBBRAIO 2019 dipendente dalla temperatura, causato dal movimento fisico della carica all’interno dei conduttori elettrici. Rumore 1/f ( rosa, flicker ), un rumore a bassa frequen- za, la cui densità di potenza è inversamente proporzio- nale alla frequenza. Rumore popcorn ( burst ), a bassa frequenza e causato da difetti del dispositivo, che lo rendono casuale e ma- tematicamente imprevedibile. Queste forme di rumore possono entrare nella catena del segnale da sorgenti molteplici, tra cui: ADC , che contribuiscono a una combinazione di ru- more termico e rumore di quantizzazione. Amplificatori interni o esterni , che possono aggiun- gere rumore a banda larga e rumore 1/f che vengono quindi campionati dall’ADC, permettendo loro di in- fluenzare il risultato del codice in uscita. Riferimenti di tensione interni o esterni , che anch’essi contribuiscono al rumore a banda larga e 1/f, i quali si presentano nel codice in uscita dell’ADC. Alimentatori non ideali , i quali possono aggiungere rumore al segnale che si intende misurare con diversi mezzi di accoppiamento. Clock interni o esterni , che contribuiscono al jitter, il quale si traduce in un campionamento non uniforme. In questo caso, si presenta come una fonte di rumore aggiuntiva per i segnali di ingresso sinusoidali ed è so- litamente più critico per gli ADC a velocità più elevata. Circuiti stampati ( PCB ) con layout non adeguati , che possono accoppiare il rumore proveniente da altre parti del sistema o dall’ambiente in circuiti analogici sensibili. Sensori , che possono essere fra i componenti più ru- morosi nei sistemi ad alta risoluzione. La figura 2 illustra queste sorgenti di rumore in una tipica catena di segnali. Rumore intrinseco negli ADC È possibile suddividere il rumore complessivo degli ADC in due sorgenti principali: il rumore di quantiz- zazione e il rumore termico. Queste due sorgenti di rumore non sono correlate, pertanto il metodo statisti- co RSS ( root sum squares ) può determinare il rumo- re complessivo degli ADC, N ADC, Totale, come mostrato nell’equazione 1: Ogni sorgente di rumore ADC presenta delle proprietà particolari che sono importanti per capire come miti- gare il rumore intrinseco negli ADC. Rumore di quantizzazione La figura 3 illustra il diagramma di una funzione di tra- sferimento ideale di un ADC (non influenzata da offset o errore di guadagno). La funzione di trasferimento si estende dalla tensione di ingresso minima alla tensione di ingresso massima in orizzontale ed è divisa in un numero di passi basato sul numero totale di codici ADC lungo l’asse verticale. Questo particolare diagramma presenta 16 codici, o passi, che rappresentano un ADC a 4 bit (nota: una funzione di trasferimento di un ADC che utilizzasse un codice binario lineare includerebbe solo il primo quadrante). Il rumore di quantizzazione deriva dal processo di mappatura di un numero infinito di tensioni analogiche per un numero finito di codici digitali. Di conseguenza, ogni singola uscita digitale può corrispondere a diver- se tensioni di ingresso analogiche che possono diffe- rire fino a ½ LSB ( least significative bit , bit con peso minore), come definito nell’equazione 2: dove FSR rappresenta il valore di fondo scala in volt ed N è la risoluzione dell’ADC. Fig. 3 – Funzione di trasferimento ideale di un ADC Fig. 4 – Ingresso analogico, uscita digitale e forme d’onda di errore LSB