Esp-3:ADC V 2.00-21.12.10 ESPERIMENTAZIONI DI FISICA 3 Esercitazione del 21 dicembre 2010: “Tracking ADC”. Costruzione e verifica del funzionamento di un tracking ADC (voltmetro digitale) . Lo schema di principio del funzionamento del circuito è riportato nella seguente figura: Controllo U/D Clock Cont. U/D Comparatore Display DAC + V Sonda Il circuito è formato da un contatore Up/Down (74LS191) che conta gli impulsi di un clock. L’uscita binaria del contatore è collegata ad un DAC (Digital to Analog Converter). Lo stato delle quattro linee digitali di uscita (“1” oppure “0”) è ispezionabile con un DISPLAY. La lettura del DISPLAY indica il numero di impulsi contati dal contatore. L’uscita del DAC è inviata a un comparatore che confronta la tensione V da misurare con la tensione in uscita dal DAC. Fino a che la tensione del DAC è inferiore V il contatore conta UP, quando la tensione del DAC risulterà inferiore a V l’uscita del comparatore cambia stato e il contatore conta DOWN. Il DISPLAY mostra il valore digitale della tensione V, a meno del bit meno significativo (LSB), che cambia stato ad ogni impulso di clock. IL DAC. Il DAC si può realizzare mediante l’uso di un operazionale (uA741) e una serie di resistenze R0,R1, R2,R3, i cui valori soddisfino la relazione Ri = ½ Ri–1 ( i= 1,2,3), montate in un circuito di somma analogica (Vedi schema accanto). Ovviamente a R0 andrà collegata la linea del LSB e a R3 quella del MSB. Si noti che questa configurazione è invertente per cui essendo positive le tensioni in ingresso alle resistenze Ri la tensione in uscita del uA741 è negativa. 1 Esp-3:ADC V 2.00-21.12.10 Realizzazione pratica del Tracking-ADC Il circuito da montare è il seguente: +5V Rd Rd Rd Rd +15V 11 8 4 74LS191 Ck 16 14 5 3 R0 2 6 R1 7 R3 +5V RF Rc R2 8 uA741 7 LM311 4 -15V Sonda (0, – 15V) I “ Data Sheet” del contatore 74LS191 e del comparatore LM311 sono a disposizione degli studenti. Nelle pagine successive viene data la piedinatura e le sequenze di funzionamento di questi componenti. Nota sul LM311.Diversamente da quanto indicato in figura il pin 1 del LM 311 va connesso a massa ed inoltre si puo’ scegliere di alimentarlo tra +5V e 0V connettendo il PIN 8 a +5V e il PIN 4 a massa. Nota sulla scelta delle resistenze. Le resistenze sui diodi LED devono essere di almeno 2.2kΩ per evitare di sovraccaricare le uscite del 74LS191. Il DAC deve avere come tensione massima di uscita Vmax= – 14V per evitare problemi di non linearità del circuito. Di conseguenza si ha una condizione su RF e le Ri. Anche le Ri non devono sovraccaricare le uscite del contatore. La Rc è una tipica resistenza di carico di collettore di un BJT e va scelta dell’ordine qualche kΩ. Terminato il montaggio del circuito caratterizzare l’ADC determinado: 1. La funzione di trasferimento dell’ADC (Plot Codice Binario Vs Tensione Analogica 2. Il parametro DNL (Differential Non Linearity) 3. Il parametro INL (Integral Non Linearity) 2 Esp-3:ADC V 2.00-21.12.10 Riferimento. Millman e Grabel “MICROELECTRONICS” McGrawHill 3