EO_493

40 - ELETTRONICA OGGI 493 - APRILE 2021 ANALOG/MIXED SIGNAL ADC SIGMA-DELTA to a capacità commutata. Negli ingressi a capacità commutata, quando il campionamento è ON, il driver deve fornire immediatamente la carica al condensa- tore di mantenimento. Questo improvviso picco di corrente può essere fornito in tempo utile soltanto se il driver dispone di una banda passante sufficiente- mente ampia. A causa degli elementi parassiti dello switch, al momento del campionamento si verificherà il kickback sul driver. Se questo kickback non viene stabilizzato prima dell’acquisizione successiva, porte- rà al campionamento di un valore errato, corrompendo così l’ingresso dell’ADC. La figura 10 mostra il kickback sull’ADC DTSD. Se, per esempio, la frequenza di campionamento è 24 MHz, il dato deve stabilizzarsi entro 41 ns. Dato che il funzio- namento a capacità commutata riguarda anche il pin dell’ingresso di riferimento, anche per quest’ultimo si renderà necessario utilizzare un buffer a banda larga. Questi amplificatori, posti sugli ingressi di segnale e di riferimento, aumentano il rumore e degradano le pre- stazioni complessive della catena di segnale. Inoltre, la distorsione introdotta dai componenti del driver di se- gnale d’ingresso (attorno alla frequenza S&H) aumenta ulteriormente i requisiti di anti-aliasing. Inoltre, con la presenza di ingressi a capacità commutata, le modi- fiche della velocità di campionamento introdurranno variazioni della corrente d’ingresso. Questo potrebbe rendere necessaria la ri-calibrazione del sistema, per ridurre l’errore di guadagno generato nel driver o ne- gli stadi precedenti durante il pilotaggio dell’ADC. L’ADC sigma-delta tempo-continuo Un ADC CTSD rappresenta un’architettura sigma-delta alternativa, che trae vantaggio da principi quali over- sampling e noise shaping, ma che possiede una diver- sa modalità di implementazione della fase di campio- namento, che porta vantaggi significativi al sistema. La figura 11 mostra il confronto tra un’architettura DTSD e una CTSD. Come possiamo notare, nell’archi- tettura DTSD l’ingresso viene campionato prima del loop. Il filtro di loop H(z) è tempo-discreto ed è imple- mentato mediante l’utilizzo di integratori a capacità commutata. Anche il DAC di feedback è basato, a sua volta, sul principio della capacità commutata. Dato che il campionamento avviene all’ingresso, creando un problema di aliasing da f S , si rende necessaria l’ag- giunta di un filtro anti alias all’ingresso, prima del cam- pionamento. Il CTSD non dispone di un campionatore all’ingresso. Il campionamento avviene, invece, nel quantizzatore all’interno del loop. In questo caso il filtro di loop è tempo-continuo e utilizza integratori tempo-continui; lo stesso vale per il DAC di feedback. La stessa cosa che avveniva con lo shaping della quantizzazione, in questo caso accade anche con l’aliasing da campiona- mento. Questo porta a un ADC quasi non-campionante, rendendolo una classe a se stante. La frequenza di campionamento del CTSD è fissa, a differenza del DTSD, nel quale la frequenza di campio- namento del modulatore può essere scalata facilmen- te. Inoltre, gli ADC CTSD sono noti per essere meno tolleranti al jitter, rispetto agli equivalenti a capacità commutata. Gli oscillatori a quarzo o CMOS che sono reperibili sul mercato possono fornire localmente agli ADC dei clock a basso jitter, consentendo di evitare la trasmissione di segnali di clock attraverso la sezione isolata e di ridurre l’EMC. I due vantaggi principali del CTSD consistono nella reiezione intrinseca dell’aliasing e nella presenza di ingressi resistivi per segnale e riferimento. Anti-aliasing intrinseco Lo spostamento del quantizzatore all’interno del loop porta alla reiezione intrinseca dell’aliasing. Come illu- strato in figura 12, il segnale d’ingresso passa attra- verso il filtro di loop prima di essere campionato e l’errore di foldback (aliasing), che viene introdotto al quantizzatore, vede a sua volta questo filtro. Il segna- le e l’errore di aliasing vedranno la stessa funzione di trasferimento di rumore del loop sigma-delta, ed en- trambi subiranno un noise shaping simile, come ac- cade per il rumore di quantizzazione nelle architetture Fig. 11 – Schemi a blocchi modulari dei processi di conversione tempo- discreto e tempo-continuo