interruttore aperto
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CIRCUITI DI SAMPLE & HOLD 1 Fondamenti di elettronica LIMITI DOVUTE ALLA VARIAZIONE DEL SEGNALE 1 LSB Segnale analogico da convertire VX Il segnale analogico VX da convertire NON deve variare il suo valore di più di 1 LSB Tconv Tconv 1/16 VFS 1 LSB 10 mV Esempio : ADC ad approssimazioni successive a 10 bit e fck=1MHz, accetta sinusoidi a piena dinamica (0÷10V) con frequenza massima f in max ≅ 16Hz pur con Tconv=10µs (fsampl=100kHz) ! Tconv=10 µs 2 Teorema di campionamento : f in = Fondamenti di elettronica f sampl 2 L’IDEA DEL CAMPIONAMENTO e MANTENIMENTO Tconv VALORE DA CONVERTIRE 1 LSB FASE DI CAMPIONAMENTO (sampling) FASE DI MANTENIMENTO (holding) Tconv f sampl max ≅ 1 Tconv Comandi di campionamento 3 Fondamenti di elettronica SCHEMA DI PRINCIPIO DI UN “SAMPLE & HOLD” R Vth Circuito equivalente che fornisce il segnale analogico in INGRESSO 4 VB VIN CH + VU ADC Buffer di tensione Sample & Hold Fondamenti di elettronica SAMPLING & HOLDING Fase di sampling : VIN Q VB VU - VIN + VIN CH Fase di holding : Q VU ≡VIN + CH 5 VIN FISSA Fondamenti di elettronica INTERRUTTORI A MOSFET VIN VD S - - - D G Quando VG>VS, VD si ha canale conduttivo tra S e D (interruttore chiuso) VG>VS,VD VIN VD S D G Quando VG<VS, VD NON c’è canale tra S e D (interruttore aperto) VG<VS,VD Il transistore nMOSFET lavora in zona ohmica (interruttore chiuso) o in zona di interdizione (interruttore aperto) 6 Fondamenti di elettronica FASE di SAMPLING Il MOSFET, quando chiuso, presenta una resistenza di ron, che limita la velocità di carica di CH S - - - D G Rth Vth VIN ron VCH Esempio: Rth=0Ω, ron=100Ω, CH=100pF τ=10ns. VU + CH VCH VIN Costante di tempo τ=(Rth+ron).CH t τ Dopo t=7τ, VCH si è attestato a meno di 1/1000 del valore asintotico. Per caricare CH velocemente ci vorrebbe ron piccola (ma è difficile < 10Ω) e CH piccola. 7 Fondamenti di elettronica FASE di HOLDING VIN Ileak Ibias VU + VCH Un MOSFET reale, benchè aperto, ha una corrente di perdita lungo il Ileak CH In un OP.AMP. reale vi è una Ibias Varia la carica immagazzinata H Esempio: CH=100pF, Ileak=100pA e Ibias=1nA. Nel tempo di conversione dell’ Tconv=10µs) → ∆QCH=2.10-14C , che comporta una variazione di VCH di : ∆VCH= ∆QCH/CH=200µV 8 Fondamenti di elettronica INIEZIONE DI CARICA TRAMITE Cgd ∆VCH = ∆VG ⋅ Cgd Cgd + C H - VIN VU + CH ∆VG Cgd VCH VG Esempio: Se si vuole limitare ∆VCH ad 1/10.000 del fondo scala (10V) dell’ADC, cioè a 1mV, se Cgd=100fF e ∆VG=10V CH=1nF ! 9 Fondamenti di elettronica CONFIGURAZIONE RETROAZIONATA di S&H VIN VU ≡VIN - - + + CH VCH =VIN VG • Grandissima precisione nella fase di campionamento • Nessun miglioramento nella fase di holding 10 Fondamenti di elettronica ELEVATA VELOCITA’ di CAMPIONAMENTO VU < VIN VIN +15 - V≅15V + + CH -15 VG Se ron fosse trascurabile, la corrente I sarebbe limitata solo 11 VU VCH La tensione raggiunge più velocemente il valore VIN Fondamenti di elettronica
