ADC

ADC (Analog to digital converter)

(Analog to digital converter)

Il convertitore analogico-digitale è, assieme al DAC (Digital to analog converter), il ­circuito fondamentale di interfaccia tra i sistemi elettronici analogici e quelli numerici. Salvo rare eccezioni, quali i codificatori di asse che forniscono direttamente un segnale numerico, i sensori e i relativi trasduttori (temperatura, pressione, velocità, sforzo ecc.) forniscono per lo più tensioni analogiche. Il trattamento ­numerico di tali segnali richiede quindi una conversione AD. Durante la conversione, che richiede un tempo non nullo, il segnale analogico di ingresso viene ‘congelato’ sottoponendolo a sample and hold (memorizzazione analogica temporanea ottenuta caricando un condensatore). Gli ADC flash utilizzano tanti comparatori quanti sono i livelli definiti dal numero di bit. Essi discriminano in un solo colpo in quale intervallo si trova la tensione di ingresso, fornendo una conversione molto veloce, ma con al massimo 4 bit, che già richiedono ben 15 comparatori di precisione. Negli ADC a rampa un contatore misura il tempo necessario alla convergenza tra il segnale di ingresso e una rampa. Con questi si ottengono anche 16 o più bit di risoluzione con tempi di conversione però non brillanti. Altri ADC si basano su un DAC pilotato in modo da fare convergere la sua uscita alla tensione in ingresso. Quelli ad approssimazioni successive (SAR, Successive approximation register) si basano su confronti consecutivi con tensioni che si trovano a metà dell’intervallo individuato nel passo precedente. I SAR sono economici, abbastanza veloci, e si utilizzano nel range 8÷18 bit. Quelli a codifica delta si basano su una rampa a gradinata: il DAC è alimentato da un contatore, che viene arrestato quando l’uscita converge all’ingresso. I convertitori a 1 bit, o sigma-delta (oggi d’obbligo nell’audio), si basano su di un DAC a 1 bit sovracampionato, che è pilotato da un circuito controreazionato in modo tale che la sua uscita uguagli il segnale di ingresso, azzerando un nodo di somma. Con gli ADC sigma-delta si raggiungono 24 bit, particolarmente utili in campo audio dove è richiesta una dinamica di 120 dB, quella di una grande orchestra: 24 bit forniscono 144 dB di dinamica, contro i 96 della conversione a 16 bit (standard CD).

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