Conversor Analógico Digital - Rampa Dupla

Principio de Funcionamento

O sinal analógico de entrada Vi é unipolar positivo, podendo variar de 0 Volts até um valor máximo igual ao valor da fonte de referência VRef. A fonte de referencia também é positiva. O sinal de entrada passa por um buffer inversor, fazendo com que o circuito veja Vi negativo, com polaridade oposta a VRef, ao mesmo tempo que provê alta impedância para o sinal a ser convertido. Quando a chave de entrada, eletronicamente controlada, está na posição do sinal a ser medido (convertido), a saída do integrador apresenta uma rampa ascendente, e este intervalo de tempo é chamado integração. Quando a chave é mudada para a posição VRef (que é positiva), a saída do integrador apresenta rampa descendente, e este intervalo de tempo é chamado deintegração. Quando a chave é mudada para a posição VRef (que é positiva), a saída do integrador apresenta rampa descendente, e este intervalo de tempo é chamado deintegração. A inclinação da rampa, em ambos os casos, depende dos valores de R e C (constantes), e da tensão aplicada na entrada do integrador (Vi , que pode variar, e VRef , que é constante). Após receber a solicitação para iniciar uma nova conversão, o controlador digital abre a chave de zeramento (ADZero = “0”), ao mesmo tempo que posiciona a chave eletrônica de entrada (integração/deintegração) na posição Vi, correspondente ao nível “1” do sinal de controle I/D* (Integração/Deintegração). O controlador conta um intervalo de tempo fixo, correspondendo ao tempo de integração, que é o tempo para o contador atingir seu máximo valor (no clock seguinte voltará a zero). Atingido este tempo fixo, a chave é mudada para a posição VRef (I/D* = “0”), começando o tempo de deintegração, a partir do qual o controlador inicia (desde zero) uma nova contagem crescente. Imediatamente, o controlador passa a monitorar o sinal de saída do comparador (Conv), cuja saída é TTL compatível, e o controlador continua contando até que Conv transite para o nível alto (indicando que a saída em rampa descendente do integrador cruzou o zero). O valor da contagem é diretamente proporcional, em forma digital, ao valor da tensão de entrada.

Características

• É um conversor lento com alta resolução (1ms 20 bit)
• Composto por integrador de Miller, comparador de tensão, contador e

lógica de controlo

• Durante tempo fixo t1 integra-se VA (1ªrampa)
• Determina-se o tempo t2 que leva a repor o integrador a 0 (2ªrampa)
• Comparador pára contador
• Conversor insensível à tolerância de R e de C e à frequência

do relógio esuas variações

• Na prática utilizam-se + 2 rampas, uma para inicializar o

condensador e outra para armazenar erros de desvio dos amp. ops.

• Esse conversor é baseado na mesma topologia do conversor de rampa simples, ele permite eliminar a depedência da conversão com a frequência de clock e com o capacitor de integração.
• Esse conversor é muito popular pelos seus baixo offset e erro de ganho,e elevada linearidade.
• Exige circuito de baixa complexidade.
• É vocacionado para sinais bastante lentos sendo adequado para aparelhos de medida (corrente e tensão).
• É de baixo custos, boa resolução, baixa taxa de conversão.
• Os erros de offset podem ser compensados recorrendo-se a um conversor de quadrupa rampa.Uma conversão faz-se com Vin=0 (amostrar o offset).A segunda conversão corresponde a Vin. O valor final será este subtráido do primeiro.
• Esses conversores de rampa dupla como ja foi citado sao muitos lentos.No pior casos Tt=T1 / T1=T2=2n+1 TCK.

Circuitos de conversores A/D - Rampa-Dupla

• Os conversor A/D de integração usam um integrador para converter o valor da tensão a converter num intervalo de tempo, que é medido com simples técnicas digitais. Existem vários circuitos que usam integradores, uns mais simples mas com mais erros, outros mais complexos, como o de quádrupla rampa, que reduz ainda mais alguns erros que o de dupla rampa.
• O circuito da figura é um esquema simplificado de um conversor A/D de dupla rampa.