ADC de rampe numérique

Également connue sous le nom de rampe d'escalier , ou simplement compteur Convertisseur A/N, c'est aussi assez facile à comprendre mais souffre malheureusement de plusieurs limitations.

L'idée de base est de connecter la sortie d'un compteur binaire libre à l'entrée d'un DAC, puis de comparer la sortie analogique du DAC avec le signal d'entrée analogique à numériser et d'utiliser la sortie du comparateur pour indiquer au compteur quand s'arrêter compter et réinitialiser. Le schéma suivant montre l'idée de base :

Au fur et à mesure que le compteur compte à chaque impulsion d'horloge, le DAC produit une tension légèrement plus élevée (plus positive). Cette tension est comparée à la tension d'entrée par le comparateur.

Si la tension d'entrée est supérieure à la sortie du DAC, la sortie du comparateur sera élevée et le compteur continuera à compter normalement. Finalement, cependant, la sortie du DAC dépassera la tension d'entrée, ce qui entraînera une baisse de la sortie du comparateur.

Cela provoquera deux choses :premièrement, la transition haut-bas de la sortie du comparateur amènera le registre à décalage à « charger » le compte binaire émis par le compteur, mettant ainsi à jour la sortie du circuit ADC ; deuxièmement, le compteur recevra un signal bas sur l'entrée active-low LOAD, l'amenant à se réinitialiser à 00000000 sur la prochaine impulsion d'horloge.

L'effet de ce circuit est de produire une sortie DAC qui monte jusqu'au niveau auquel se trouve le signal d'entrée analogique, de sortir le nombre binaire correspondant à ce niveau et de recommencer. Tracé au fil du temps, il ressemble à ceci :

Notez comment le temps entre les mises à jour (nouvelles valeurs de sortie numérique) change en fonction de la tension d'entrée. Pour les faibles niveaux de signal, les mises à jour sont plutôt rapprochées. Pour des niveaux de signal plus élevés, ils sont plus espacés dans le temps :

Pour de nombreuses applications ADC, cette variation de fréquence de mise à jour (temps d'échantillonnage) ne serait pas acceptable. Ceci, et le fait que le circuit doit compter depuis 0 au début de chaque cycle de comptage rend l'échantillonnage relativement lent du signal analogique, désavantage le CAN à rampe numérique par rapport aux autres stratégies de comptage.