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\title{\bf Laboratorio di Fisica VI}
\author{\small }
\author{}
\date{}
 
\maketitle


\section{Convertitore digitale-analogico}

\[
Relazione  \;gruppo \cdots
\]

\subsection{Introduzione} 



I convertitori digitale-analogico (DAC) hanno la funzione di generare in uscita tensioni o 
correnti proporzionali al valore del dato digitale presente sugli ingressi.
 
Il numero di bits che caratterizza il convertitore ne determina la risoluzione. 
In particolare il DAC utilizzato in questa esperienza, il DAC0808 della 
National Instruments, ha un' uscita in corrente ed una risoluzione di 8 bits. 
La corrente in uscita segue le specifiche indicate in figura~\ref{fig_2}.

\begin{figure}[h!]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=fig_2.eps,width=12.0 cm,
height=11 cm}}\end{center}
\caption{}
\protect\label{fig_2}
\end{figure}


In particolare il DAC 808 \`e costruito secondo la tecnica \emph{R-2R ladder}, mostrata in figura~\ref{fig_3}.
 
 
 
 
 
\begin{figure}[h!]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=fig_3.eps,width=12.0 cm,
height=7.5 cm, angle=0.8}}\end{center}
\caption{}
\protect\label{fig_3}
\end{figure}

a)	Si spieghi il funzionamento del \emph{R-2R ladder}

\vspace{7 cm}

b)	Quale \`e la funzione dell'amplificatore operazionale in figura (da montare 
esternamente al DAC 808) ?

\vspace{5 cm}

Si monti adesso il circuito mostrato in figura~\ref{fig_4}:

\begin{figure}[h!]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=fig_4.eps,width=12.0 cm,
height=8 cm, angle=1.1}}\end{center}
\caption{}
\protect\label{fig_4}
\end{figure}

Si alimenti l'amplificatore operazionale a $\pm$~15~V ed il DAC come indicato in figura.

Si utilizzi  per C un condensatore da 100 nF. I switch debbono essere tenuti a 5~V 
oppure a massa a seconda che il bit debba valere 1 oppure 0.

c)	Si scelgano le resistenze $R_a$ ed $R_b$ in modo da avere $V_K$ pari a 2~V. 
Si indichino i valori scelti per $R_a$ ed $R_b$. 

\vspace{2 cm}

d)	Si impostino gli otto switch $a_7 \cdots a_0$ in modo che la tensione $V_0$ all'uscita 
dell'amplificatore operazionale sia massima. Si regoli il potenziometro R in modo che la tensione 
massima in uscita sia pari a 5~V. Si misuri adesso il valore di R (lo si indichi 
come $R_{REG}$) ed il valore della corrente $I_K$. 
Si riportino  i valori trovati e quelli attesi. La precisione di $R_0$ influenza quanto trovato ? 

\vspace{4 cm}

e) Si scriva la relazione tra $V_K$, $R_{REG}$, $R_0$, la posizione on-off dei switch e la 
tensione in uscita dall'operazionale, prendendo come traccia la relazione fornita in figura~\ref{fig_2}.

\vspace{2 cm}

La conversione da digitale ad analogico \`e soggetta a quattro possibili tipi di errore, come 
illustrato in figura~\ref{fig_5}.


\begin{figure}[h!]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=fig_5.eps,width=13.0 cm,
height=14 cm}}\end{center}
\caption{}
\protect\label{fig_5}
\end{figure}

1.	OFFSET: corrente o tensione in uscita dal DAC anche se tutti i switch sono a massa. 
In genere \`e espressa come multiplo del LSB (Less Significant Bit), cio\`e del gradino 
minimo di corrente che pu\`o essere ottenuto dal DAC

2.	PENDENZA: il coefficiente angolare della retta di fit pu\`o essere diverso da quanto 
atteso

3.	LINEARIT\`A

4.	MONOTONICIT\`A

\vspace{1 cm}


f)   Provando molte combinazioni dei switch, si costruisca un grafico del tipo di quelli 
di figura~\ref{fig_5}

Si evidenzi se dal grafico si riesce a valutare qualcuna delle quattro possibili sorgenti di 
errore prima descritte. Si controlli sulle specifiche del chip i valori di errore massimo 
e di offset attesi e si verifichi l'accordo o meno con i risultati ottenuti.
\vspace{6 cm}

g) Si valuti ora il ritardo tra la chiusura o apertura dei switch e la tensione in
    uscita dall'operazionale. Si esegua la misura collegando alcuni switch a massa e gli altri 
    al generatore d'impulsi. Il ritardo dipende da quanti switch 
    commutano?  Si confronti il ritardo ottenuto con quanto riportato nelle specifiche e  
    si commenti il risultato.
    
\vspace{7 cm}

 h) In figura~\ref{fig_6} \`e riportata una lista di possibili DAC. Supponendo di voler 
    utlizzare un DAC con un tempo di risposta massimo di 2$\mu s$ ed una risoluzione di 
    una parte su 50000, quale potrebbe essere la scelta minima ?
    
    
\begin{figure}[h!]
  \begin{center}\mbox{\epsfig{file=fig_6.eps,width=13.0 cm,
height=18 cm}}\end{center}
\caption{}
\protect\label{fig_6}
\end{figure}

\end{document}       
