Progetto di un capacimetro a microcontrollore per fotodiodi SPAD

3.6 Alimentazione
CAPITOLO 3. SPADCAPMETER
Dal momento che si vuole usare la comunicazione USB, provvista di una linea
di alimentazione, che può fornire 5 V erogando una corrente massima di 500 mA,
si può progettare la sezione di alimentazione per rendere il circuito indipendente
dalla rete elettrica. Purtroppo questa tensione non basta, in quanto per generare
la sinusoide, la circuiteria necessità di alimentazione negativa in quanto l’onda in
uscita dal filtro passa banda precendetemente descritto deve essere centrata in zero
e varierà da un valore massimo di 100 mV e un valore minimo di -100 mV. Un altro
motivo è che il comparatore deve rilevare il passaggio per lo zero, quindi anche
lui necessita di un’alimentazione duale. Per evitare di complicare l’utilizzo di tale
sistema, si è cercato un metodo diverso per alimentare il circuito da quello classico
trasformatore+stabilizzatore. Dal momento che si ha a dispozione una tensione
continua (i 5 V dell’USB) una soluzione efficiente è quella di usare un circuito
DC-DC, cioè una rete elettrica in grado di convertire una tensione continua in
ingresso in un’altra in uscita.
La configurazione più semplice per realizzare questo tipo di sistema di alimen-
tazione è usare una pompa di carica mostrata in Fig. 3.23.
Per semplicità, si può immaginare che tale rete sia composta da un circuito
fissatore seguito da uno rettificatore. Data un’onda quadra in ingresso, più preci-
samente generata dal PIC e quindi di ampiezza 0-5 V, la prima sezione modifica
questo segnale spostando il suo valor medio da 2,5 V a -1,8 V. Ciò è possibile
in quanto durante il TON dell’onda il diodo è polarizzato direttamente e fissa la
tensione ai suoi capi, nel punto (1), a 0,7 V. Di conseguenza sul condensatore
si ha una d.d.p. di 5-0,7=4,3 V. Durante il successivo TOF F il condesatore non
può scaricarsi istantaneamente e quindi la tensione in (1) si porta al valore -4,3 V
dato che in ingresso la tensione si è portata a 0 V. Tale valore viene mantenuto in
quanto D1 risulta polarizzato inversamente. In questo caso si nota che D2 risulta
polarizzato direttamente e in uscita trasferisce la tensione in (1) a meno della
c.d.t. ai sui capi, cioè -3,6 V. Durante il TON invece è spento e C2 mantiene la
tensione costante. In realtà la corrente prelevata da questo stadio tende a scarica-
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