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TECH INSIGHT VOLTAGE MEASUREMENT 28 - ELETTRONICA OGGI 480 - SETTEMBRE 2019 Monitoraggio dei rail di tensione negativa con un ADC Questo articolo illustra tre modi in cui è possibile utilizzare un ADC per monitorare i rail di tensione negativa utilizzati in alcuni sistemi Dan Tooth Texas Instruments N ei moderni sistemi elettronici i rail di tensione positiva sono sempre più diffusi. Alcuni sistemi utilizzano tuttavia rail di tensione negativa. Quando è necessario monitorare i rail di tensione in un sistema per motivi di sicurezza funzionale, può porsi la questione di come interfacciare tali tensioni negative in un convertitore analogico/digitale (ADC) in modo da monitorare tutti i rail, sia positivi sia negativi. L’ADC è tipica- mente unipolare, ossia accetta solo tensioni di ingresso positive, ed è alimentato da una singola tensione di ali- mentazione positiva. Questo articolo illustra tre modi in cui è possibile utilizzare un ADC per monitorare i rail di tensione negativa. Se il requisito consiste nell’interfacciare segnali bipolari analogici a catena di segnale con un ADC, questo aspetto è già stato trattato in [1] utilizzando un amplificatore operazionale completamente differen- ziale e un ADC con un ingresso differenziale. Da quando tale articolo è stato pubblicato si sono resi disponibili degli ulteriori amplificatori operazionali completamente differenziali come THS4531A/41/51/61 e versioni duali THS4532/52/62. Conversione di livello Un metodo per misurare le tensioni d’ingresso negative è convertirne il livello per renderle positive (Fig. 1). REF3125 è un riferimento di tensione a 2,5 V (Vref) e il modo in cui viene utilizzato in figura 1 mostra come le misurazioni dell’ADC siano effettuate in modo raziometrico. La figura 1 mostra tre rail di tensione negativa mo- nitorati e l’uscita con conversione di livello, Vout, di uno di essi è data da Se il microcontroller è dotato di Vref interno bufferizzato e condotto a 1 pin, lo si potrebbe utilizzare al posto del Vref esterno, sebbene occorra considerare che un Vref esterno consente una migliore precisione e migliori caratteristiche di deriva. Le reti a partitore di resistenze presentano un carico sul Vref ed è opportuno ridurre al minimo tale carico per rimanere al di sotto della corrente massima alimentabile dal Vref. Per ottenere le migliori prestazioni è necessario utilizzare un Vref bufferizzato della famiglia REF6025. Ad esempio, se Vneg 1 = -1,3 V e Vref = 2,5 V e si sceglie R1 = 10 k e si decide di converti- re il livello di Vneg in modo che diventi 0,6 V, allora R2 = 10 k. Se un rail Vneg segue una rampa da 0 V a -1,3 V, allora Vout segue una rampa fra 1,25 V e 0,6 V. È quindi opportuno aggiungere un morsetto a diodo Schottky a ciascun Vout per evitare che diventi trop- po negativo in caso di mancanza di Vref (in alternativa è possibile utilizzare il TL7726, ossia un dispositivo a sei canali che blocca Fig. 1 – Conversione di livello di tensioni negative