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TECH INSIGHT VOLTAGE MEASUREMENT 29 - ELETTRONICA OGGI 480 - SETTEMBRE 2019 vicino sia a 0 V sia al suo pin REF; il suo pin REF dovrebbe essere compreso tra 4,5 e 5,5 V per soddisfare le specifiche della scheda tecnica, ma i test di tempe- ratura dimostrano che i 3,3 V funziona- no bene in condizioni al banco di prova). Vout e Vref con conversione di livel- lo sono disaccoppiati per consentire la ricarica dei condensatori di campiona- mento dell’ADC. Per frequenze di cam- pionamento lente risulta adeguato l’uso di un condensatore, ma per un cam- pionamento più veloce è necessario un buffer ad amplificatore operazionale per ricaricare più rapidamente il condensatore di disaccoppiamento tra i campioni. Un confronto tra i due metodi è descritto in [2]. Inversione Un secondo metodo di campionamento delle tensioni negative è mostrato in figura 2. Si tratta di un semplice circuito a inverter con amplificatore operazionale e con un guadagno di Vout/Vneg = –R2/R1. L’amplificatore in- vertente mantiene il suo ingresso negativo alla stessa tensione dell’ingresso non invertente, ossia 0 V. Pertanto, per l’amplificatore operazionale è sufficiente un singolo rail di alimentazione positivo. Il rail negativo d’ingresso Vneg è invertito per fungere da uscita positiva Vout. Come accennato in precedenza, è importante considerare il guadagno-larghezza di banda dell’amplificatore operazionale se è necessaria un’elevata frequenza di campionamento dell’ADC, mentre per frequenze di cam- pionamento rapide potrebbe essere utilizzato un TLV316 invece di un TLV313. Il metodo a inversione necessita naturalmente di un amplificatore operazionale e, quindi, per frequenze di campionamento più veloci questo metodo può essere interessante per fornire anche il buffering richiesto nell’ADC. Un ADC d’ingresso bipolare Alcuni ADC possono accettare segnali d’ingresso positivi o negativi senza la necessità di alcun circuito esterno. Gli ADS8664/8 sono ADC a 4 e 8 canali che vengono alimentati da una singola linea di alimentazione analogica a 5 V e possono accettare ingressi bipolari fino a ±10,24 V. Questa soluzione è riportata in figura 3, che mostra come questo ADC possa moni- torare due rail di tensione negativa e un rail di tensione positiva. Essi dispongono inoltre di due allarmi di soglia del comparatore program- mabili per ciascun canale, che possono essere programmati utilizzando il software e imposta- re le soglie di allarme superiore e inferiore per i rail monitorati. L’ADC può quindi campionare ciascun canale a turno e, in caso di supera- mento di una soglia, fa scattare il suo pin di allarme, che provoca quindi un interrupt per il microcontroller. Pertanto il microcontroller deve soltanto leggere l’ADC dopo che è stato generato l’interrupt. In alternativa, è possibile utilizzare l’ADS7924 o un ADC della serie ADC7953, anch’essi do- tati di due soglie di allarme programmabili per ciascun canale e provvisti di un solo intervallo di ingresso positivo unipolare: pertanto si dovrebbe utilizzare soltanto una delle tecniche di conversione di livello o di inversione sopra menzionate per interfacciare eventuali rail negativi da monitorare nell’ADC. Bibliografia [1] Using Single-Supply Fully Differential Amplifiers With Negative Input Voltages to Drive ADCs, di Jim Karki, TI Analog Applications Journal, 4Q2010, SLYT394 [2] Scheda tecnica ADS8634 http://www.ti.com/product/ADS8634 Fig. 2 – Inversione di tensioni negative Fig. 3 – Un ADC bipolare per il campionamento di tensioni negative