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Viceversa, un ADC ad alta risoluzione è un qualsiasi dispositivo il cui rumore totale dipenda più dal rumore termico, in modo tale che N ADC, Quantizzazione << N ADC, Termico . La transizione tra bassa e alta risoluzione si verifica in genere al livello di 16 bit, dove tutto ciò che è > 16 bit è considerato ad alta risoluzione e tutto ciò che è < 16 bit è considerato a bassa risoluzione. Sebbene questa regola non sia sempre vera, questa convenzione gene- rale verrà mantenuta per il resto di questa serie. Perché fare questa distinzione a livello di 16 bit? Per scoprirlo è possibile dare un’occhiata a due schede tecniche di ADC. La figura 6 mostra le attuali tabelle di rumore per l’ADS114S08 di Texas Instruments, un ADC delta-sigma a 16 bit, e la sua controparte a 24 bit, l’ADS124S08. Ad eccezione delle loro risoluzioni, que- sti ADC sono identici. Nella tabella di rumore per l’ADS114S08 a 16 bit, tutte le tensioni di rumore di riferimento in ingresso sono le stesse indipendentemente dalla velocità di trasmissio- ne dati. Rispetto ai valori di rumore riferiti all’ingresso di ADS124S08 a 24 bit, essi sono completamente diver- si e diminuiscono/migliorano al diminuire della veloci- tà dei dati. Sebbene ciò non porti a conclusioni definitive di per sé, è possibile utilizzare le equazioni 3 e 4 per calcolare la dimensione dell’LSB per ciascun ADC, ipotizzando una tensione di riferimento di 2,5 V: Combinando queste osservazioni, è possibile notare come le prestazioni del rumore dell’ADC a bassa riso- luzione (a 16 bit) riportate nella scheda tecnica siano equivalenti alle dimensioni del relativo LSB (massimo rumore di quantizzazione). D’altra parte, il rumore ri- portato nella scheda tecnica dell’ADC ad alta risolu- zione (24 bit) è chiaramente molto più grande delle dimensioni del suo LSB (rumore di quantizzazione). In questo caso, il rumore di quantizzazione dell’ADC ad alta risoluzione è talmente basso da essere in pratica nascosto dal rumore termico. La figura 7 a sinistra mo- stra questo confronto qualitativamente. In che modo è possibile sfruttare questo risultato a proprio vantaggio? Per gli ADC a bassa risoluzione in cui domina il rumore di quantizzazione, occorre utiliz- zare una tensione di riferimento più piccola per ridur- re la dimensione dell’LSB, che riduce l’ampiezza del rumore di quantizzazione. L’effetto che si ottiene è una riduzione del rumore totale dell’ADC, raffigurato in fi- gura 8. Per gli ADC ad alta risoluzione in cui domina il rumo- re termico, utilizzare una maggiore tensione di riferi- mento per aumentare l’intervallo di input (intervallo dinamico) dell’ADC, garantendo al tempo stesso che il livello di rumore di quantizzazione rimanga al di sotto del rumore termico. Supponendo che non vi si- ano altre modifiche al sistema, questa maggiore ten- sione di riferimento consente un migliore rapporto segnale/rumore, che è possibile vedere nella figura 8 (a destra). Fig. 6 – Rumore riferito all’ingresso per ADS114S08 a 16 bit (a sinistra) e ADS124S08 a 24 bit (a destra) in μV RMS (mV PP ) a V REF = 2,5 V, G = 1 V/V Fig. 7 – Rappresentazione qualitativa del rumore di quantizzazione e del rumore termico in ADC a bassa risoluzione (a sinistra) e ad alta risoluzione (a destra) Fig. 8 – Regolazione del rumore di quantizzazione negli ADC a bassa risoluzione (a sinistra) e ad alta risoluzione (a destra) per migliorare le prestazioni ANALOG/MIXED SIGNAL A/D CONVERTER 25 - ELETTRONICA OGGI 475 - GENNAIO/FEBBRAIO 2019