EO_475

28 - ELETTRONICA OGGI 475 - GENNAIO/FEBBRAIO 2019 cisione in questo caso consente di ottenere la massima linearità dell’amplificazione, indipendentemente dal fat- tore di guadagno, dal segnale di modo comune del sen- sore e dalla temperatura. Un esempio di soluzione dotata di amplificatore a gua- dagno programmabile (PGA - Programmable Gain Am- plifier) è il dispositivo NJU9103 di JRC. Questo front end analogico è in grado di elaborare segnali analogici con un guadagno G pari a 512. Esso è in grado di amplificare ed elaborare anche segnali molto piccoli dell’ordine dei µV e dei mV, come pure i segnali intorno a 100 mV, a una frequenza nella regione dei kHz, grazie al suo intervallo esteso di tensioni in ingresso e alla frequenza di campio- namento elevata. Oltre alle numerose possibilità di rego- lazione, il dispositivo assicura anche prestazioni di ampli- ficazione ottimali per i sensori di pressione e di flusso, ed è inoltre ideale per applicazioni quali i termostati, display digitali e i PLC. In aggiunta all’intervallo esteso di tensio- ni d’ingresso, anche il package compatto (DFN8/SSOP8) contribuisce a garantire un’elevata flessibilità. Il convertitore interno A/D (ADC) Sigma-Delta a 16 bit del dispositivo di front end di JRC è caratterizzato da frequen- ze di campionamento che vanno da 0,814 ksps fino a 6,51 ksps, e dispone di un ingresso single-ended, un ingres- so differenziale e un ingresso pseudo differenziale. Uno dei principali punti di forza dei convertitori A/D Sigma- Delta è la loro architettura a sovracampionamento (over- sampling). Essa fa sì che la frequenza di campionamento dell’integratore a commutazione (Sigma) e la frequenza di clock del modulatore presentino un sovracampionamento estremamente elevato. Ciò ha due conseguenze: in primo luogo, il rumore è distribuito su una banda di frequenze più ampia. Inoltre, esso costituisce un’alternativa a un fil- tro anti-aliasing, più complicato e costoso, che invece è so- litamente necessario con gli ADC SAR. Con una frequenza di campionamento significativamente più elevata rispetto a quanto richiesto dal teorema del campionamento, in ge- nere è sufficiente un filtro passa basso. Per questo motivo, tali convertitori consentono di ottenere caratteristiche ec- cellenti di rumore e di precisione. Il PGA assicura inoltre che l’ADC operi costantemente all’interno dell’intervallo dinamico ideale. Ad esempio, se il guadagno è pari a 128 e l’off-set del sensore è di 10 mV, il PGA funziona in prossi- mità dei limiti operativi. Per evitare ciò, una tensione di ri- ferimento interna produce una tensione di compensazio- ne, la quale si oppone alla tensione di off-set del sensore. In questo modo l’uscita del PGA si trova ancora all’interno dell’intervallo dinamico. Il componente NJU9103 è l’unico AFE disponibile sul mercato ad essere dotato di un sen- sore di compensazione dell’off-set. Ulteriori vantaggi sono derivati dall’elevata immunità alle alte frequenze, grazie alla quale si registra un numero notevolmente ridotto di malfunzionamenti causati da disturbi di alta frequenza, ad esempio quelli prodotti dai telefoni cellulari. A ciò si ag- giunge anche la semplicità di configurazione mentre una velocità di trasmissione dati elevata, superiore a 1 ksps, offre svariate possibilità di elaborazione dei segnali di mi- sura ad alta frequenza. NJU9103, inoltre, è il primo AFE do- tato di un PGA che raggiunge un fattore di amplificazione di oltre 256 e fino a un massimo di 512. Le soluzioni attuali di altri fornitori raggiungono solo un fattore pari a 128. Un’alternativa economica all’oscilloscopio Il dispositivo NJU9103, in combinazione con un microcon- trollore, è in grado di sostituire un oscilloscopio per segnali a bassa frequenza: è possibile effettuare l’analisi e la sintesi dei segnali in modo semplice sfruttando le relative schede di valutazione del front-end e del microcontrollore e nume- romolto ridotto di componenti passivi. Il segnale sinusoida- le può essere visualizzato utilizzando un display collegato – una soluzione intelligente a costi estremamente contenuti. Una descrizione dettagliata è disponibile gratuitamente all’indirizzo: https://www.rutronik.com/processing-analog-signals- with-an-amplification-of-g-512-by-using-a-microcon- troller/ Schema a blocchi dell’AFE NJU8103 di JRC disponibile da Rutronik ANALOG/MIXED SIGNAL AFE CIRCUIT