Calcolo del periodo di campionamento

Il periodo di campionamento è suddiviso in due parti, secondo quanto illustrato in fugura 2: Acquisition time: tempo di acquisizione A/D Conversion time: tempo di conversione

Figura 2

Il periodo di acquisizione Tacq, è ottenuto come somma dei contributi:

Tacq = Tamp + Tc + Tcoff

dove:

Tamp = Amplifier Settling time

Tc = Hold capacitor Charging time

Tcoff = Temperature coefficient

Il datasheet, illustra il metodo di calcolo:

Tamp = 2us (sembra un dato fisso)

Tc = CHOLD * (RIC + RSS + RS)In(1 / 2047)] (Eq. 1)

Tcoff = 0.05 * (T − 25) (Eq. 2)

Nell'espressione di Tc, compaiono i valori Ric, Rs, Rss menzionati in precedenza. I valori di queste resistenze sono così stabiliti: Rs: è il valore dell'impedenza di ingresso che non deve superare il valore indicato sul datasheet (a seconda del PIC, può variare da 2.5 kohm a 10kohm)

Ric: si assume il valore massimo, cioè 1k

Rss: la resistenza dell'interruttore di commutazione è calcolata a partire dalla curva di figura 3, che mostra, per il PIC16F87xA, l'andamento del valore della resistenza in funzione della tensione di alimentazione. Eseguendo un'interpolazione lineare tra due punti per ricavare l'equazione della retta, è possibile determinare qualsiasi valore di Rss, fornito Vdd come valore di input.

Figura 3

Attenzione: il valore di Tcoff è richiesto solamente per temperature superiori a 25°C.

Se consideriamo i punti del grafico di figura 3, e indicando con X i termini in ohm e in Y i termini in volt, si ha che l'equazione della retta passante per P = (11,3) Q = (7,5) diventa:

x = − 2y + 17

e sostituendo i termini dei parametri:

Rss = − 2Vdd + 17 (Eq. 3)

Il secondo termine, quello richiesto per la conversione A/D, per ogni singolo bit viene denominato Tad; per una conversione a 10bit, il periodo totale richiesto è pari a 11.5Tad. Per il PIC16F87xA, è possibile scegliere tra diversi valori per Tad:

2 TOSC
4 TOSC
8 TOSC
16 TOSC
32 TOSC
64 TOSC
Internal A/D module RC oscillator (2-6 µs)

Il tempo di conversione va stabilito ricordando che deve essere garantito un tempo minimo pari a 1.6μs In funzione del valore di Fosc (e quindi di Tosc) è possibile determinare il valore minimo.

Il minimo periodo di campionamento pertanto vale:

Tsamp = Tacq + 11.5 * Tad (Eq. 4)

Un esempio di calcolo

Supponiamo di avere i seguenti dati:

Fosc = 4MHz
Vdd = 5V
Rs = 2 kohm
Temperatura di esercizio: 40°C

Secondo quanto espresso dal datasheet, e secondo le formule riportate, il tempo di acquisizione vale:

Tacq = 10.984μs

Con Fosc pari a 4MHz, per garantire un $Tad\geq1.6\mu s$ è necessario selezionare il divisore pari a 8Tosc.