Progetto di un capacimetro a microcontrollore per fotodiodi SPAD

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CAPITOLO 3. SPADCAPMETER esse non vengono convertite, introducono il rischio di danneggiare l’integrato. Per protezione si introduce il diodo DZ1. E’ praticamente impossibile che il convertitore fornisca in uscita un dato a 14 bit, in quanto è inevitabilmente presente del rumore che peggiora tale risoluzione; difatti già a 50 kHz il datasheet segnala un ENOB 1 di 13,5 bit. Per minimizzare tale rumore, oltre a mettere il filtro anti- alias in ingresso, si deve stabilizzare la tensione di alimentazione. Infatti, essendo un segnale che deve raggiungere ogni parte del circuito, raccoglie inevitabilmente disturbi quali, per esempio, le commutazioni del comparatore e del monostabile. Esse si traducono in fluttuazioni dell’alimentazione che portano inevitabili errori nella conversione. Il miglior filtro per togliere questi disturbi è la rete a pi- greco CLC, dove in particolare l’induttanza prende il nome di Choke che significa strozzamento. Precisamente tale rete è formata da LC = 100 H, CC1 = 100 nF, CC2 = 10 F e CC3 = 100 nF. Per stabilizzare le tensioni di rifermento interne al convertitore si aggiungono i condensatori CR1, CR2 e CR3 dei valori consigliati nel datasheet. L’ADC richiede SOC attivo basso di durata limitata (come il monostabile). Di conseguenza bisogna realizzare nuovamente una rete che fornisca in uscita uno spike corrispondente al fronte di discesa del segnale in uscita dall’integrato NE555. Come nel paragrafo riguardante il ritardatore digitale, si sceglie la rete formata da CS2, RS2 e D2 mostrata in Fig. 3.12. CS2 1nF V+ RS2 5,6k D2 1N4148 Figura 3.12: Generatore di impulsi per SOC Anche qui bisogna scegliere la frequenza del po- lo affinchè la costante di scarica del condesatore sia sufficiente da garantire una larghezza dello spike tale da essere rilevato, e allo stesso tempo inferiore al semiperiodo dell’onda quadra. Fissato CS2=1 nF, si può misurare sperimentalmente la resistenza che garantisce il miglior risultato. Nel caso specifico da noi esposto RS2=5,6 k. Questo ADC dispone 4 modalità di gestione del clock. Esso infatti integra al suo interno un timer di riferimento che è utilizzato durante le operazioni di conversione. Questo però potrebbe anche essere utilizzato per trasferire il dato 1 Effective Number Of Bit 37
CAPITOLO 3. SPADCAPMETER digitale. Per avere un miglior controllo sul dispositivo si è scelto di utilizzare un clock esterno. Infine i segnali digitali che bisogna gestire sono: BUSY, indica se l’ADC è occupato a convertire o è libero; RD, serve per abilitare l’uscita a trasferire i dati; DOUT, è il dato seriale in uscita dall’ADC; SCLK, è il clock sincrono a DOUT impostato dal dispositivo di lettura del dato. Questi segnali vengono gestiti dall’elaboratore digitale. USCITA MONOSTABILE USCITA FILTRO LP CS2 1nF CR1 100nF DZ1 3,3V RS2 5,6k REFCOMP VREF +5V CR2 10μF AIN + IN – A CR3 2,2μF 3.4 Microcontrollore D2 1N4148 CONVST AGND SHDN EXTCLKIN LTC1417A VSS VDD DGND CC3 100nF SCLK CLKOUT DOUT BUSY RD Figura 3.13: Circuito del convertitore Analogico/Digitale L C 100μH CC2 10μF PIC SCLK PIC MISO PIC GPIO1 PIC GPIO2 Un microcontrollore è un sistema a microprocessore completo, integrato in un solo chip, progettato per ottenere la massima autosufficienza funzionale ed ottimizzare il rapporto prezzo-prestazioni per una specifica applicazione. Esso infatti integra al suo interno una CPU (generalmente a 8-16 bit), delle memorie per il salvataggio del programma e dei dati, ed altre periferiche di uso generico quali timer, UART 2 , 2 Universal Asynchronous Receiver-Transmitter 38 +5V CC1 100nF
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CAPITOLO 7. CONCLUSIONI E PROSPETTI
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Bibliografia [1] Sergio Cova, Massi
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