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EON
EWS
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SETTEMBRE
2016
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U
n convertitore A/D delta-
sigma sovracampiona e
filtra il segnale d’ingresso
mediante un modulatore
delta-sigma e un filtro per
decimazione digitale; ne
risultano basse velocità
di trasmissione dati all’u-
scita. In base alle loro ca-
ratteristiche progettuali, i
convertitori A/D delta-sig-
ma elaborano il rumore di
quantizzazione attraverso
un anello di retroazione ne-
gativa a elevato guadagno
diretto per ridurne il livel-
lo; ma poiché tale rumore
non è veramente casuale,
si generano segnali spuri
che alla fine ritornano nel
filtro passa banda del con-
vertitore e compaiono nello
spettro. In presenza di que-
sti segnali spuri, individua-
re un segnale di piccola in-
tensità può risultare quasi
impossibile. A causa della
loro architettura, i converti-
tori A/D con registro ad ap-
prossimazioni successive
(SAR) non soffrono di que-
sti difetti e quindi risultano
più adatti per rilevare toni o
vibrazioni a livelli incredibil-
mente bassi.
I convertitori A/D con SAR
assicurano
prestazioni
superiori in applicazioni
di precisione in termini di
velocità di campionamen-
to più elevate e maggiore
precisione delle misure
grazie a un ridotto errore
di non linearità integrale
(INL), combinate con un
funzionamento a latenza
bassissima o anche nulla.
Convertitori A/D con SAR
a campionamento veloce
vengono scelti spesso per
sovracampionare segnali
a bassa frequenza al fine
di aumentare la gamma
dinamica. Il sovracampio-
namento contribuisce a
semplificare la frequenza
di taglio per il filtro anti-
aliasing, consentendo l’uso
di filtri di ordine inferiore.
Inoltre i filtri con transizione
brusca alla frequenza di ta-
glio sono molto più facili da
progettare nel dominio di-
gitale e sono meno costosi
dei filtri analogici. Purtrop-
po ciò comporta che il com-
pito di eseguire il filtraggio
ricade sul processore host
ed è necessario un proces-
sore più veloce per acquisi-
re i dati a una velocità molto
più alta a partire dall’uscita
del convertitore A/D.
Per questi motivi,
Linear
Technology
sta adottando
un approccio diverso per il
settore delle applicazioni
di precisione, combinando
l’elevata precisione e ve-
locità dell’architettura dei
convertitori A/D con SAR,
con filtri digitali integrati se-
lezionabili. L’ultimo modello
introdotto è LTC2508-32,
un convertitore A/D con
SAR da 1 megacampione/s
a 32 bit che integra un filtro
digitale configurabile tra-
mite pin. Il filtro offre una
scelta di quattro frequen-
ze di taglio con velocità di
uscita dei dati da 61 fino a
4 kilocampioni/s per stabi-
lire un compromesso fra
larghezza di banda e ru-
more. Alla minima velocità
di uscita dei dati, questo
convertitore A/D assicura
una straordinaria gamma
dinamica di 145dB. Inol-
tre, LTC2508 offre due
flussi di uscita dei dati – la
versione ritardata del se-
gnale d’ingresso filtrata in
modalità digitale insieme
a un’uscita in tempo reale
a latenza nulla per rileva-
re velocemente il segnale
d’ingresso. Il flusso di usci-
ta in tempo reale contiene
informazioni sul segnale
d’ingresso, compresa la
tensione di modo comune
che può aiutare a indicare
guasti al sistema. Al cliente,
questo dispositivo appare
come due convertitori A/D
in uno, offrendo rappresen-
tazioni perfettamente adat-
tate del segnale d’ingresso
che non sono soggette a
problemi di disadattamento
o deriva. Con una densità
spettrale di rumore di soli
22nV
RMS
/√Hz , LTC2508
offre il livello più basso di
rumore rispetto a qualsiasi
soluzione competitiva con
risoluzione di 24 bit o 32 bit.
I settori fondamentali sono
quelli della sismologia e
delle esplorazioni petro-
lifere e gassifere, in cui il
convertitore A/D deve in-
dividuare segnali di livello
estremamente basso. An-
che vari strumenti medici,
come gli elettrocardiografi,
possono trarre vantaggio
dall’elevata gamma dina-
mica dell’uscita filtrata,
mentre l’assenza di la-
tenza all’uscita assicura
un’acquisizione veloce del-
le informazioni necessarie
per la collocazione delle
sonde durante procedure
chirurgiche. In qualsiasi
applicazione di precisio-
ne utilizzante un anello di
controllo che debba reagire
rapidamente a variazioni
del segnale d’ingresso, si
apprezzerà la porta di usci-
ta a latenza nulla di cui è
dotato LTC2508-32. Inoltre,
questo dispositivo è offerto
a un prezzo competitivo, in-
feriore ai 10 dollari.
Convertitori A/D di tipo SAR:
alcune considerazioni
Nel settore dei convertitori A/D di precisione, oggi i più
diffusi sono quelli delta-sigma, caratterizzati da elevata
gamma dinamica e costo ragionevole
A
LISON
S
TEER
LTC2508-32, il convertitore A/D
con SAR da 1 megacampione/s a 32 bit di Linear Technology
ALISON STEER
,
Product Marketing manager
for Mixed Signal Products
di Linear Technology Corp
T
ECNOLOGIE