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ADC 0808

Un'altra esperienza di laboratorio può essere realizzata utilizzando un ADC 0808.

In questo caso aggiungiamo un potenziometro di 10 KOhm per simulare il segnale analogico.

In uscita vedremo la conversione del segnale di ingresso attraverso l'accensione dei diodi led in codifica binaria. La tensione di 0 Volt in ingresso farà spegnere tutti i diodi led, mentre la tensione max di 5 Volt in ingresso farà accendere tutti i diodi led.

In questo caso, avendo 8 diodi led il quanto sarà dato da

Q= V (fondo scala)/ 2^8 = V(fondo scala/ 256).

Se V(fondo scala= 5 V -->

Q= 5V / 256 = 19,53 mV

Schema a blocchi

Schema elettrico

L’ADC 0808  è un dispositivo con alimentazione +5V,  il tempo di conversione si aggira sul centinaio di μsec. Si presenta sotto forma di un chip a 28 pin. Gli otto ingressi analogici (IN0-IN7) sono selezionabili tramite i tre bit di indirizzo A, B, C.
Collegando A, B, C (pin25,pin 24,pin 23)  a massa viene selezionato l’ingresso IN0.

Gli ingressi non utilizzati (IN1, IN2, IN3, IN4, IN5, IN6, IN7)  vengono  collegati a massa.


Il modo più semplice per usare un convertitore A/D è il cosiddetto free running mode: consiste nel collegare direttamente l'uscita di fine conversione (EOC) con l'ingresso di inizio conversione (SOC) del convertitore.

In questo modo al termine di ogni conversione ne viene avviata una nuova automaticamente, senza nessun intervento dall'esterno

Segnali tipici:


• SOC Start of Convertion: inizio conversione. Per l'inizio della conversione bisogna applicare a questo ingresso un impulso alto.


• EOC End of Conversion: fine conversione. Questo  segnale  d'uscita  diventa  basso   all'inizio  della   conversione,  e  torna   alto   alla fine della conversione.


• OE  Output Enable : Quando è a livello alto, abilita i tri-state di uscita del ADC, ponendo i dati sul bus d'uscita.

. ALE Address Latch Enable


• REF(+) e REF(-)  fissano i livelli minimo e massimo del segnale da convertire. Collegando REF+ a 5 V e REF-  a massa,  la tensione d'ingresso  deve essere  compresa tra 0V e 5V.

Prova sperimentale

Nella prova pratica nel nostro circuito abbiamo collegato un potenziometro all'ingresso In0 (pin 26) per fornire un segnale analogico.

Per poter avviare la conversione, abbiamo agito sul  tasto che collega l'ingresso START (pin 6) e l'ingresso ALE (pin 22) attraverso una resistenza di pull-up a massa quando il tasto viene chiuso; chiudendo il tasto quindi dal valore logico '1' si passa al valore logico '0';  rilasciando il tasto si ritorna di nuovo al livello logico '1''. Questo procedimento di apertura e chiusura e di nuovo apertura del tasto fa si che venga avviata la conversione del segnale Vin e venga visualzzato il risultato della Vout sugli 8 diodi led.

Dalle fotografie si può vedere che in ingresso abbiamo applicato 2 Volt ed in uscita abbiamo ottenuto la conversione attraverso i diodi led

N(2)=10001001

N(10)=128+8+1=137 -->

Vu=Q*N(10)=19,53E-3 *137= 2,27561 Volt -->

Vu=2,68 Volt che è circa uguale ai tre Volt applicati in ingresso.

Simulazione con il software Multisim

VISUALIZZAZIONE DEI RISULTATI CON IL SOFTWARE MULTISIM:

Nella figura realizzata con il multisim, abbiamo inviato in ingresso un segnale di 2 Volt; la conversione visualizzata dai diodi led è:  (01100110) che corrisponde al numero decimale 102; questo numero moltiplicato per il quanto Q=19,53*E-3 dà:

Vout=102*19,53*E-3= 1,99206 Volt

che è circa uguale ai 2Volt dati in ingresso.

Come generare un clock esterno

Si puo' generare un clock esterno inserendo due trigger come nel seguente schema.

Generatore di clock per l’ADC0808
La frequenza di clock che pilota il  convertitore A/D, non particolarmente critica quanto a precisione e stabilità, deve essere  di poco superiore a 1Mhz .
Per ottenere la frequenza desiderata di  circa 1 Mhz , si pone  C=3,3nF e  R=330 Ohm.

Curva caratteristica dell'ADC

ADC 0808 con 8 diodi led

Dopo aver realizzato il circuito seguendo lo schema elettrico abbiamo ottenuto i seguenti valori sperimentali.

Abbiamo realizzato la stessa prova con due bread-board distinte.

Le due prove hanno dimostrato che il quanto sperimentale era Q= 19,53 mV confermando in entrambe le prove i risultati teorici attesi.

Il Quanto

Il quanto dell'ADC si misura facendo il rapporto tra V (Fondo scala)  chiamato anche VFSfratto 256:

in formula

Q= VFS/ 256

Essendo la tensione di fondo scala VFS =5Volt -->

Q =  5V/256 = 19,53 mV

Per calcolare la tensione di uscita basta leggere la codifica dei led in binario e trovare il corrispondente numero decimale e moltiplicarlo per il quanto.

Vout= Q* N

Prima prova sperimentale con ADC 0808

con 8 diodi led

Conclusioni sulla prova: e' stato dimostrato dai risultati sperimentali che

-Vout= Q * N10

- e' stato verificato che il segnale di ingresso e' stato correttamente codificato attraverso gli 8 diodi led

- e' stato verificato che la tensione di uscita teorica ricavata moltiplicanto N10  per Q è quasi identica al valore di tensione di uscita della tensione di ingresso (cioe' Vi = Vout= Q* N10) guardando l'ultima colonna della tabella.

Seconda prova sperimentale ADC 0808

con 8 diodi led

Come si vede dalla tabella abbiamo variato la tensione di ingresso all'ADC con un generatore di tensione che potevamo variare lentamente con incrementi di potenziale di 0,5 volt .

Abbiamo iniziato a dare o Voltfino al raggiungimento di 5Volt. Ogni variazione del segnale di ingresso dava in uscita una accensione dei diodi led corrispondente alla codifica del segnale di ingresso.

Il quanto misurato è stato di 19,53 mV.

La codifica di uscita si ottiene moltiplicando il quanto con il numero decimale corrispondente della codifica letta con i diodi led.

 

Vout= Q* N

 

Esempio 1:

Dalla tabela si vede che, se in ingresso invio 0,5 Volt e in uscita ho ottenuto il numero binario 00011001 corrispondente al numero 25 in base dieci.

Per vedere se la codifica sperimentale e' corretta basta fare la moltiplicazione del quanto per il numero decimale, cioe'

Vi=5Volt    -->         Vout= Q*N= 19,53mV * 25= 0,48825   

che si puo' approssimare con 

Vout=0,5 Volt

 

Esempio 2:

Guardando ancora la tabella nella riga corrispondente a Vi= 2,0 Volt ho ottenuto la codifica binaria dei diodi led 01100110 corrispondente al numero decimale 102.  Verifichiamo che la codifica e' corretta:

Vi= 2,0 volt      -->     Vout= Q * N = 19,53 mV* 102 =1,99206 

che si puo' approssimare con

Vout= 2 Volt

Grafici dei valori sperimentali

ADC 0808 con display esadecimale

Se sostituiamo gli 8 diodi led con due convertitore BCD-7 segmenti e due display esadecimali possiamo leggere la misura della tensione di ingresso, convertita in esadecimale sui display a catodo comune. come nelle seguenti foto.

In questo caso la tensione di uscita letta sui due display dovrà essere calcolata utilizzando la seguente formula treorica:

Vout= N * Q

dove N è il valore convertito in decimale del numero lettto sul display (che è in esadecimale);

Q è il quanto che nel nostro caso essendo il convertitore ADC 0808 ad 8 bit 

Q= 5Volt/256= 19,56mV. 

Nella foto la lettura sul display è:

N( esadecimale)=F6--> la sua conversione in decimale è N(decimale)= 246

moltiplicando quindi questo N(decimale per il quanto Q si ha:
Vout= N(decimale)* Q= 246*19,53mV = 4,8 V