CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORI DIGITALI-ANALOGICI (DAC)

1. CARATTERISTICHE DEI CONVERTITORIDIGITALI-ANALOGICI (DAC)

2. D1D2…Dn Parola digitale di ingresso BIT meno significativo – LSB, Least Significant Bit BIT più significativo –MSB, Most Significant Bit Conversione D/A Convertitore D/A Ingresso digitale D1, D2, …Dn Uscita analogica Vo oppure Io Grandezza di riferimento Vref, Iref N è il numero decimale intero corrispondente alla parola digitale D1D2…Dn

3. Tensione di fondo scala  Vref VFS Uscita : 2n livelli … N=5 (D1D2..Dn=…101) N=4 (D1D2..Dn=…100) N=3 (D1D2..Dn=…011) 0 RELAZIONE INGRESSO-USCITA dove :

4. CARATTERISTICA DI TRASFERIMENTO IDEALE

5. PARAMETRI DI UN DAC REALE • n: numero dei bit nella parola digitale di ingressoE’ un indice del numero di livelli discreti in uscita, pari a 2n o del numero di intervalli in cui viene suddivisa la tensione di fondo scala. • Risoluzione: è la più piccola variazione che può subire, nel caso ideale, la grandezza di uscitaViene data in bit, in parti su 2n, in %, in mV o mA. • Fondo scala : è il valore VFS (o IFS) di fondo scala della grandezza di uscitaCorrisponde normalmente alla tensione di alimentazione degli integrati, 2.5V o 5V.

6. DAC reali • Scostamenti dall’andamento lineare dovuti a: • Offset • Guadagno • Non linearità

7. Voffset OFFSET del DAC La presenza dell’offset comporta che, in corrispondenza del codice 000, l’uscita non sia nulla ma valga Voffset. L’effetto è una traslazione rigida della curva caratteristica di una quantità pari a Voffset. Voffset è normalmente dell’ordine dei mV

8. ERRORE DI GUADAGNO del DAC La presenza di un guadagno non costante al variare del codice di ingresso comporta che il valore dell’uscita analogica differisca dal valore ideale Normalmente lo scostamento aumenta all’aumentare del codice di ingresso e può essere rappresentato con un fattore moltiplicativo K nella relazione ingresso/uscita. L’effetto è una inclinazione diversa della curva caratteristica.

9. ERRORE DI LINEARITA’ INTEGRALE Differenza rapportata ad un LSB Differenza assoluta 0.57 } 0.07 0.50 Curva ideale Nei DAC di buone prestazioni gli errori di linearità integrale sono inferiori a ±1 LSB

10. ERRORE DI LINEARITA’ DIFFERENZIALE Errore di incremento rapportato ad un LSB Incremento reale Incremento ideale 0.570 } 0.245 - 0.125 = 0.120 0.325 Curva ideale Nei DAC di buone prestazioni gli errori di linearità differenziale sono inferiori a ±0.5 LSB

11. MONOTONICITA’ DEL DAC Errore di incremento rapportato ad un LSB Incremento reale Incremento ideale 0.250 } -0.02 - 0.125 = -0.145 0.270 Curva ideale La monotonicità è essenziale nei sistemi di controllo, dove un comportamento NON monotono può portare ad instabilità del sistema.

12. SETTLING TIME Commutazione della parola di ingresso da 00…000 a 11…111 Fascia di ampiezza assegnata ~<1 LSB Tempo di assestamento (settling time)

13. GLITCHES NEL SEGNALE DI USCITA Il glitch è un impulso di breve durata che può comparire all’uscita del DAC nella transizione della risposta da un codice di ingresso al seguente. E’ dovuto alla commutazione non istantanea dei bit della parola, che produce codici di ingresso transitori e quindi uscite momentaneamente differenti da quella finale. Commutazione ideale • 011 • 100 111 011 Commut. con glitch Bit lento nel commutare Codice momentaneo spurio

14. ALTRI PARAMETRI CARATTERISTICI DEI DAC REALI • StabilitàE’ indice di quanto il comportamento di una DAC sia sensibile all’età, alla temperatura, alla tensione di alimentazione, ecc. • AccuratezzaE’ la peggior differenza che si può riscontrare tra l’uscita del convertitore reale ed il corrispondente valore ideale (espressa in LSB). • PrecisioneE’ indice della capacità del DAC di fornire sempre lo stesso valore analogico di uscita a parità di codice di ingresso.