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Convertitori per uso speciale
Esistono altri convertitori e metodi di conversione diversi da quelli descritti in precedenza. Alcuni convertitori necessitano di produrre dati in grado di viaggiare in banda limitata, come ad esempio nel caso dei segnali vocali. Altri convertitori invece hanno il compito di ampliare la parte di elaborazione digitale, rendendo semplice la parte analogica o viceversa.
Nel caso di canale a banda limitata, si ha la necessità di imporre un limite sul bit rate, cioè sul numero massimo di bit al secondo che possono viaggiare sul canale. Per effettuare questa operazione bisogna fissare il numero di bit per campione, cioè fissare l'errore di quantizzazione, che per evitare problemi deve essere inferiore a (1/2)LSB. Si possono avere principalmente due applicazioni:
-inviare campioni sul canale per effettuare un'elaborazione, in cui il tempo di spostamento sia trascurabile
-ricevere campioni con una determinata frequenza
Per sfruttare al meglio il numero di bit associati al campione in modo da diminuire il rapporto segnale/rumore, si usano diverse tecniche a seconda di cosa si vuole ottenere alla fine della catena:
-quantizzazione non uniforme, con la quale si concentra la quantizzazione in alcune parti piuttosto che in altre. Ad esempio nel segnale vocale si infittisce il numero di livelli nelle zone con bassa potenza, poichè sono quelle meglio percepite dall'orecchio umano. Variare l'intervallo di quantizzazione significa avere una distribuzione non uniforme dei codici associati agli n bit.
-convertitori differenziali, i quali non convertono i segnali ma solo la differenza (in positivo o in negativo).

Convertitori non lineari
Sono molto usati ad esempio nella trasmissione dei segnali vocali. La codifica che normalmente si usa è su 8 bit. La frequenza della voce è di 4KHz, ne consegue che, per rispettare il teorema del campionamento, bisogna campionare ad almeno 8KHz. Il canale ha quindi bit rate massimo di 64Kbit/s. La dinamica analogica viene divisa in 8 segmenti, ognuno dei quali è di ampiezza doppia rispetto al precedente. Ogni segmento viene diviso a sua volta in 16 parti. In questo modo su 8 bit si trasmettono: il segno (1 bit), il segmento (3 bit), il livello (4 bit)
Per produrre convertitori pseudologaritmici vi sono tre trasformazioni possibili:
-tramite circuito analogico si realizza una trasformazione logaritmica
-si può convertire il segnale in ingresso su un numero di bit maggiore a quello utile e utilizzare delle tabelle che realizzano la funzione logaritmica
-utilizzare un convertitore ad hoc. Questo tipo di convertitore si basa sui convertitori ad approssimazioni successive, determinando prima il segno, poi il segmento e infine il livello. La codifica su 8 bit standard viene chiamata PCM logaritmica.

Convertitori differenziali
Questo tipo di convertitore è utilizzato se si necessita inviare un segnale su un canale binario seriale, in cui è fondamentale limitare il numero di bit trasmessi, moderando il rapporto tra segnale e rumore, oppure se si vogliono ottenere prestazioni maggiori rispetto ai metodi di conversione standard. Il convertitore ad inseguimento è utilizzabile come convertitore differenziale. Il segnale che proveniva dal comparatore e indicava se la Vin era maggiore o minore del segnale in uscita, potrebbe essere utilizzato per produrre una serie di bit da usare come differenziale. Il problema del convertitore a inseguimento è che non è utilizzabile su canali seriali e soffre dei problemi riguardanti l'overload. Sarebbe necessario inoltre un segnale di temporizzazione, per consentire al ricevitore di distinguere i vari bit in uscita.
Per ovviare a questi problemi si può usare il convertitore delta. Il circuito è composto da un trasmettitore (TX) e da un ricevitore (RX). Il trasmettitore ha un anello di reazione composto da un comparatore, un interruttore e un integratore; il ricevitore è invece composto da solo un integratore uguale a quello di TX, con il compito di ricostruire il segnale. La trasmissione si articola in diverse fasi:
-supponendo in ingresso Vin e con l'integratore scarico.
-l'interruttore si chiude in modo impulsivo creando delle delte di dirac. L'interruttore deve fornire una delta positiva se il comparatore assume valore logico "alto" e una delta negativa in caso contrario.
-l'impulso viaggia sulla linea e viene integrato, trasformandosi in gradino
-l'integratore di RX è in grado di ricostruire la serie di impulsi e quindi un filtro passa-basso riuscirà a ricostruire il segnale di partenza senza aver bisogno di segnali di temporizzazione
Un problema di questo tipo di convertitore è che se in ingresso è presente un segnale costante, in uscita avremo una serie di onde quadre una maggiore e una minore (idle noise), rispetto al segnale inviato. In più questo convertitore presenta il problema dell'overload, nel caso in cui il segnale vari repentinamente. La condizione per cui venga mantenuto l'aggancio è che wi*Vmax<gamma/Tck, con gamma pari all'ampiezza dei gradini trasmessi.
In realtà il convertitore delta viene realizzato senza interruttore ma per mezzo di un flip-flop che comanda un deviatore a due linee (con tensioni uguali ma modulo opposto). In questo modo sulla linea vengono trasmessi direttamente dei gradini e non più delle delta. L'integratore produce quindi delle rampe e non più dei gradini, permettendo un rilassamento del canale e a idle noise più facilmente eliminabile.
Per eliminare il problema dell'overload bisogna fare in modo che il segnale di ingresso sia sempre a derivata massima costante. Il metodo più semplice per ottenere questo risultato consiste nell'integrare il segnale prima di inviarlo al convertitore. Ovviamente al ricevitore bisognerà applicare la conversione opposta in modo da non distorcere il segnale. Questo tipo di convertitore prende il nome di sigma-delta del primo ordine. Analizziamo le operazioni di un Sigma-Delta:
-supponiamo che la tensione di ingresso (Vi) sia inizialmente nulla e che l'integratore sia scarico
-al primo colpo di clock la tensione di uscita (Vu) sarà nulla e quindi il deviatore si posizionerà sul valore -Vr
-l'integratore seguirà una rampa crescente con pendenza proporzionale a Vr
-al colpo di clock successivo il comparatore scatta e porterà l'uscita a 1, con conseguente commutazione del deviatore al valore Vr
-l'uscita Vu sarà quindi una successione di 0 e 1
-per ricostruire il segnale sarà necessario un filtro passa basso che elimini le componenti ad alta frequenza
-ipotizziamo ora che la tensione in ingresso salga a metà della dinamica (Vr/2)
-l'integratore integra la differenza tra l'ingresso e la reazione dando luogo ad una rampa con pendenza proporzionale a 3
-al passo successivo il deviatore passa sul valore Vr, e quindi l'integratore produrrà una rampa con pendenza decrescente proporzionale a 1
-sono necessari 3 colpi di clock affinchè il segnale torni a 0
Se il segnale di ingresso varia il circuito lo insegue con pendenza limitata al doppio della tensione di riferimento. L'inconveniente di questo convertitore è che si ha una pendenza massima di inseguimento.
Esistono convertitori sigma-delta di ordine superiore al primo, in cui sono usati più integratori che permetto di variare la pendenza di inseguimento molto di più di quelli di primo grado. L'inconveniente è che maggiore è l'ordine più è probabile che il segnale inseguito si discosti sempre più da quello reale in ingresso. E' per questo motivo che non si producono convertitori di questo tipo con di ordine superiore al quarto. I circuiti che evitano questo tipo di problemi sono detti predittori.
I convertitori sigma-delta possono lavorare a frequenze molto elevate, con risoluzione molto alte (20 bit) e possono essere utilizzati anche come convertitori tradizionali, mettendo un filtragggio per via numerica per mezzo di filtri digitali con ingresso seriale. Poichè la frequenza a cui lavorano questi convertitori è elevata è spesso possibile procedere con il sovracampionamento (over-samplig).
I convertitori sigma-delta possono essere utilizzati anche per realizzare convertitori DAC. Il nucleo è costituito da un convertitore sigma-delta in cui si usa la tecnica dell'over-sampling, in modo da rendere molto più semplice il filtro analogico di ricostruzione in uscita. Si parla di DAC ad un bit, anche se in verità convertono codici su n bit. I campioni entrano alla frequenza fs nel primo blocco digitale, che funge da filtro interpolatore, che dà in uscita una serie di campioni su m bit con frequenza K*Fs. In generale l'aumento della risoluzione come numero di bit è pari al logaritmo in base due del fattore K. Il sovracampionamento distanza la banda del segnale da tutti gli spettri immagini in modo da espande il rumore di quantizzazione su uno spettro molto largo, con il risultato di avere minor rumore sullo spettro del segnale.
E' possibile costruire convertitori sigma-delta con più bit di ingresso. Poichè il comparatore è un ADC ad un bit, esso può essere sostituito con un un convertitore flash a p ingressi, in modo da creare un DAC a p ingressi. In questo modo si può incrementare la dinamica dei segnali. L'unica limitazione che si ha sul segnale in ingresso è che deve essere per forza uno solo, in quanto il tempo di assestamento iniziale è abbastanza lungo.

Convertitori per segnali video
Per quanto riguarda i segnali video esistono principalmente due applicazioni:
-l'acquisizione del segnale e la sua visualizzazione
-la parte logica di gestione e compressione, gestita da DSP o da processori dedicati
Per quanto riguarda la visualizzazione è necessaria la conversione della sequenza in ingresso in un segnale analogico per modulare il circuito di deflessione in modo da illuminare del colore opportuno ciascun bit. Bisogna anche trasmettere il segnale di fine linea (horizontal retrace) e di fine quadro (vertical retrace). Dal punto di vista elettronico si possono avere due soluzioni:
-avere un unico segnale che contiene anche le informazioni di fine riga e colonna (segnale composito). Il segnale televisivo ad esempio è di questo tipo.
-avere segnali separati
Per evitare il fenomeno dello sfarfallamento (flickering) bisogna trasmettere un certo numero di quadri al secondo, in modo da ottenere un'immagine fluida e stabile. In più si può trasmettere prima le linee pari e poi quelle dispari (video interlacciato). Il segnale PAL, utilizzato nelle trasmissioni video europee, utilizza 25 quadri al secondo (25 pari, 25 dispari), con frequenza di scansione pari a 50Hz. Il numero di linee trasmesse al secondo è pari a 625.
Il DAC che è presente al ricevitore deve essere in grado di effettuare tutta la conversione prima che arrivi il campione successivo. Se il segnale è a colori bisogna convertire singolarmente le tre componenti cromatiche.
Esistono diversi metodi per definire le tre componenti cromatiche, ma quello più utilizzato è l'RGB in cui si utilizzano tre segnali (uno per il verde, uno per il blu e uno per il rosso). Per i segnali PAL e NTSC si usa invece un altro metodo, basato sempre su tre segnali:
-un segnale di luminanza, che definisce il livello di grigio
-due segnali di crominanza, che forniscono un'informazione relativa ai colori
Per visualizzare un segnale video è necessario un processore grafico (graphics controller) che invia i dati relativi ai pixel da visualizzare a tre DAC a 8 bit. Il controllore grafico, quindi, fornisce dati a 24 bit.
Poichè in un'immagine è presente solo una parte dei colori realizzabili, per ridurre la complessità dell'hardware, si è soliti selezionare per ogni immagine i colori utilizzati e poi utilizzare solo quelli per la visualizzazione. Per eseguire l'operazione di selezione si utilizzano dei dispositivi integrati nei convertitori che prendono il nome di color look up table (CLUP) o color palette.
Le operazioni necessarie per la visualizzazione di un segnale video sono i seguenti:
-il graphics controller scrive nella memoria video (una RAM) l'insieme di pixel da inviare allo schermo, ciascun pixel su 8 bit.
-i dati in uscita dalla memoria arrivano alla CLUP che ha 24 linee. Essa separa le componenti RGB e le invia ai DAC. La CLUP è pilotata o dalla CPU o dal graphics controller.
Le memorie CLUP, che hanno integrato anche i convertitori vengono detto RAM-DAC o VIDEO-RAM-DAC. I convertitori utilizzati in questi dispositivi devono lavorare ad alte frequenze, tempi di salita ridottissimi, basso feedthough, in modo da non ottenere immagini fantasma.