Integra cioni ADC

1. Integracioni ADC • Velika familija ovih kola • sa jednostrukim nagibom (single-slope) • sa dvostrukim nagibom (dual-slope) • sa višestrukim nagibom (multi-slope) • sa balansiranjem naelektrisanja (charge balance), sa impulsnom širinskom modulacijomPWM • sigma-delta (reda 1 do n) • Ni jedan ne zahteva S & H, (iako može da bude korisno) • Svi integrale ulazni signal za fiksni interval vremenai zatim ga digitalizuju … [ 2 kašnjenja]. • Dva poslednja integrale kontinualno. • Svi imaju veću tačnost, ali su sporiji od ADC sa sukcesivnim aproksimacijama

2. ADC sa jednostrukim nagibom • Osnovni integracioni koncept >> drugi tipovi • Koristi se retko i samo za > 0.1% performanse • Ima mnogo izvora greške Vin

3. ADC sa dvostrukim nagibom (1) • Standardno kolo sa visokim performansama tokom niza godina .. sada se zamenjuje sigma-delta konvertorima • Pažljiv dizajn otklanja mnogo osnovnih izvora greške

4. ADC sa dvostrukim nagibom (2) Signal na integracionom kondenzatoru Odbacivanje Napomena :zelena linija je za ADC sa višestrukim nagibom i nije u razmeri

5. ADC sa višestrukim nagibom • Za povećanje rezolucije prag komparatora postaje ograničavajući faktor • Višestruki nagib uzima sve manje periode reference da se komparator progresivno približi nuli sa manjim nagibom • Svaki period reference ‘de-integrali’ preostalu grešku [pogodno pojačanu] • Videti zelenu liniju na prethodnom dijagramu • Veoma kompleksno i skupo kolo • Mnogo brže od dvostrukog nagiba za istu rezoluciju – koristi se u nekim digitalnim voltmetrima • Može se koristiti sa balansiranjem naelektrisanja (Charge-Balance)

6. Charge Balance ADC Napomena: I0je Vref/Rref & > Vin/R … [1bit DAC] • Integrali signal i ‘referentni’ signal kontinualno • Izlazni napon je Vref * (broj/max_broj) .. ako je R = Rref • Smanjuje grešku integracionog kondenzatora u odnosu na dvostruki nagib • Moguće performanse 10-8, ako možemo da čekamo – brzina-rezolucija Uprošćena UNI-polarnaverzija

7. Sigma-Delta ADC (1) • Skorija varijanta Delta modulatorai koncepta balansiranja naelektrisanja • Na početku korišćena samo u audio aplikacijama, sada se koristi od jednosmernog napona do radio-frekvencija • Veoma visoka rezolucija do 22bitai velika brzina … x1000 brži od dual-slope • Veoma složeno digitalno kolo koje implementira funkciju, ali prosto analogno kolo • Koristi specijalni digitalni filter • Može da se integriše sa mikroprocesorima itd • Minimalna cena čipa, ali su prateća kola još uvek skupa za ultra-visoke performanse

8. Sigma-Delta ADC (2) Funkcionalni dijagram Sigma-Delta ADC trećeg reda LTC2440

9. Sigma-Delta ADC (3) • Oversampling odnos • Propusni opseg signala - digitalni filter • Minimalni anti-alias filter • Većina IC realizacija koristi prekidač-kondenzator kombinacije– pun diferencijalni koncept • DAC može da se napravi ‘revertovanjem’ procesa i analognim filtriranjem izlazne povorke impulsa [‘Bitstream’ audio DACu CD plejerima]

10. Greške konvertora nula pojačanje linearnost ne-monotonost

11. Istorijat 1974 1962 2001 Pojačavači visokih performansi 1967

12. Istorijat • 16bit DAC