Convertoare Numeric-Analogice

4.1 Principii de realizare ale CNA

Un convertor numeric analogic are la intrare un semnal numeric si exprimat printr-o secvenţă de variabile binare bk, k =1, 2, , N (cod binar) şi generează la ieşire un semnal analogic se (curent sau tensiune) funcţie de valoarea numerică a semnalului de intrare, în concordanţă cu codul utilizat. Structura unui CNA cuprinde circuite pentru generarea tensiunii sau curentului de referinţă, comutatoare electronice comandate de biţii semnalului de intrare, reţea din rezistenţe sau condensatoare de precizie şi circuite de însumare a curenţilor Principalele caracteristici ale convertoarelor numeric analogice, pe baza cărora se alege un CNA pentru o aplicaţie, sunt:

- codul semnalului de intrare,

- rezoluţia,

- precizia,

- viteza,

- stabilitatea cu temperatura,

- natura şi domeniul semnalului de ieşire.

Funcţia de transfer a unui CNA liniar si unipolar este dată prin relaţia:

unde K este o constantă, VREF este tensiune de referinţă şi DCF este valoarea numerică a secvenţei de intrare bk, k =1, 2, , N în codificare fracţionară. Bitul b1 reprezintă bitul de semnificaţie maximă (MSB, Most Significant Bit), iar bN reprezintă bitul de semnificaţie minimă (LSB, Least Significant Bit). Putem deasemenea scrie:

unde DCBN este valoarea numerică a secvenţei de intrare corespunzătoare codului binar natural.

Mărimea reprezintă intervalul de variaţie a semnalului de ieşire (FSR, Full-Scale Range) şi care are valorile tipice de: 2,5 V; 5V; 10 V sau 2 mA.

Se consideră cazul în care semnalul de ieşire al CNA este un curent, situaţie în care constanta K are dimensiunea 1/Ω. Rezultă funcţia de transfer a unui CNA sub forma dată de relaţia:

unde Ie este curentul de ieşire al CNA şi R este o rezistenţă de referinţă.

4.2 Caracteristicile CNA

Rezoluţia unui CNA este dată de numărul de biţi N ce compun secvenţa de intrare. Se defineşte mărimea LSB ca variaţia minimă a valorii semnalului de ieşire, variaţie ce se obţine pentru modificarea semnalului de intrare între două valori succesive a codului de intrare.

Rezoluţia teoretică a unui convertor de N biţi este 2N însă rezoluţia reală poate fi mult mai mică datorită erorilor.

Caracteristica de transfer reprezintă dependenţa mărimii de ieşire faţă de mărimea de intrare. Pentru un CNA ideal caracteristica de transfer este un set de puncte dispuse pe o dreaptă conform figurii 4.4

FS – Full scale (excursia maximă) este diferenţa dintre valoarea tensiunii analogice de ieşire când toţi biţii codului digital de intrare sunt 1 şi valoarea tensiunii analogice de ieşire când toţi biţii codului digital de intrare sunt 0

FSR – Full scale range este definit ca limită când din FS

4.3 Erori statice ale CNA

Convertoarele sunt caracterizate de erori datorate atât metodei cât şi de erori datorate abaterii de la parametrii de circuit a componentelor din care sunt realizate. Aceste erori pot afecta numai caracteristica de transfer caz în care spunem că erorile sunt statice sau pot afecta şi desfăşurarea în timp a operaţiei de conversie când spunem că avem erori dinamice.