A/D I D/A KONVERZIJA

ANALOG-DIGITAL & DIGITAL-ANALOGCONVERSION

DIGITALNA ELEKTRONIKAElektronski fakultet - Niš

analogno-digitalni

konvertorADC

digitalno-analognikonvertor

DAC

analog-to-digital converter

ADC

digital-to-analogconverter

DAC

DIGITALNI SISTEM UPRAVLJANJA SA ANALOGNIM ULAZIMA/IZLAZIMA

UZORKOVANJE

KVANTOVANJE

KODOVANJE

A/D

REGENERISANJE

DEKODOVANJED/A

Uianalog

Uoanalog

Veličina napona u digitalnom obliku

OBRADA U DIGITALNOM

DOMENU

Operacije pri A/D i D/A konverziji

Uzorkovanje( Semplovanje )

UZORKOVANJE( Ideal Sampling )

NYQUIST’S THEOREM: fs > 2f1

UZORKOVANJE( Real Sampling )

SAMPLE-AND-HOLD CIRCUIT

A2A1

Ch

AnalogInput

To ADCinput

Ts = 1/fs

KOLO ZA UZORKOVANJE I DRŽANJE

KVANTOVANJE

Uamin

Uamax

~~

000000000100010

11111

ΔVΔV=Ups/(2n-1)

For an n - bit converter

1 LSB = ΔV

Idealna prenosna funkcija DAC-a

OFFSET ERROR - GREŠKA OFSETA

UTICAJ OFSET GREŠKE NA OPSEG KONVERZIJE

GAIN ERROR - GRŠKA POJAČANJA

Offset, gain, and full-scale errors

GREŠKA POJAČANJA REDUKUJE OPSEG KONVERZIJE

Differential Nonlinearity (DNL) ErrorGreška diferencijalne nelinearnosti

DNL error: no missing codes

DNL error: Code 10 is missing.DNL error: At AIN* the digital code can be one of three

possible values. When the input voltage is swept, Code 10 will be missing.

DNL error: no missing codes

Absolute Accuracy(Total) Error

Voltage-reference-drift requirements relate to ADC resolution

GREŠKE A/D I D/A KONVERZIJE• Greška kvantovanja

• Greške nelinearnosti (greška ofseta i greška pojačanja)

• Greške dinamičke nelinearnosti

• Greške usled temperaturne nestabilnosti

• Greške usled nestabilnosti napona napajanja

• Greške usled starenja

• Greške usled šumova

D/A KONVERTORI

• SA TEŽINSKOM OTPORNOM MREŽOM

• SA LESTVIČASTOM OTPORNOM MREŽOM

D/A KONVERTOR SA TEŽINSKOM OTPORNOM MREŽOM

Četvorobitni D/A konvertor sa lestvičastom otpornom mrežom

D/A konvertor sa kratkim vremenom postavljanja

A/D KONVERTORI

1. SA DIREKTNOM KONVERZIJOM• Podatak po podatak - simultani (flach)• Bit po bit - sa sukcesivnom aproksimacijom• Kvant po kvant - brojački

2. SA POSREDNOM KONVERZIJOM•V/F konvertori•V/T konvertori

A/D konvertor sa paralelnim komparatorima

A/D konvertor sa sukcesivnim aproksimacijama

Promena napona DAK tokom A/D konverzije

Logička šema A/D konvertora sa sukcesivnim aproksimacijama

Jedna realizacija A/D konvertora sa sukcesivnim aproksimacijama

CLR

1C

LK9

1D3

1Q2

2D4

2Q5

3D6

3Q7

4D11

4Q10

5D13

5Q12

6D14

6Q15

U?MC74HC174

34U?B

HC05

56U?C

HC05

1 2

U?A

HC05

1312U?F

HC05

1110U?E

HC05

98U?D

HC05

R?RES2

GND GND

+5V

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

U?

KO

NV

ERZI

JA U

TO

KU

U?

KRAJ KONVERZIJE

1 2U?A

HC04

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

R?

R

R?

R

R?

R

R?

2R

R?2R

R?2R

R?2R

R?2R

R?

2R

R?

OPAMP

R?

R

R?

R

R?

R

R?

R

GND

R?2R

R?

OPAMP

Vx

91011

8

U?C

SN74HC10

12

1312

U?A

SN74HC10

12U?A

HC04

C?

CAPACITOR

R?RES2

R?RES2

R?

RES2

S?

SW SPDT

GND

+5V

GND+5V

C?

1nF

R?

RES2

GND

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

R?RES2

R?RES2

U?

START KONVERZIJE

R?RES2

+5V

R?

RES2

+5V

+5V

Prateći A/D konvertor

Vremenski dijagram pratećeg A/D konvertora

Serijski A/D konvertor sa referentnim D/A konvertorom

Vremenski dijagrami kod serijskog ADC-a

A/D konvertor sa dvojnim nagibom

Vremenski dijagrami A/D konvertora sa dvojnim nagibom

Sigma - Delta A/D konvertor

R

R

P

+

_

R

R

+

_

C

+

_

DIGITALNI

D Q

Q FILTAR

Qn-1

Q1Q0 D

igita

lna

vred

nost

A

K

-Vr

+Vr

Takt

Va

Uul

Vi

Uul = t1 - t2t1+t2 Vr

BIPOLAR OFFSET ERROR

Calibrating bipolar offset error. (Note: The stair-step transferfunction has been replaced by a straight line, because this

graph shows all codes andthe step size is so small that the line appears to be linear.)

KALIBRACIJA GREŠKE OFSETA

Integral Nonlinearity (INL) Error

APERTURE ERROR