SAR – Successive Approximation Register
Oggi ti spiego come funziona il SAR, o Successive Approximation Register, un componente chiave nei convertitori analogico-digitali (ADC). Se vuoi capire come un ADC trasforma un segnale analogico in digitale con alta precisione e velocità, questo è il posto giusto.
Cos’è un SAR?
Il SAR è un tipo di ADC che converte un segnale analogico in un valore digitale usando un metodo di approssimazione successiva. In pratica, il SAR tenta di indovinare il valore digitale giusto confrontando ripetutamente il segnale analogico con valori generati internamente.
Come funziona il SAR?
- Il SAR parte con il bit più significativo (MSB) impostato a 1 e tutti gli altri a 0.
- Questo valore digitale viene convertito in analogico usando un DAC interno e confrontato con il segnale di ingresso.
- Se il valore convertito è più grande del segnale reale, il bit considerato viene azzerato.
- Si passa al bit successivo e si ripete il processo fino all’ultimo bit meno significativo (LSB).
- Alla fine, il SAR ha trovato il valore digitale più vicino possibile al segnale analogico.
Esempio tecnico per capire meglio
Immagina che il tuo segnale analogico da convertire sia 3,6 V e il tuo ADC abbia una gamma di 0-5 V con risoluzione a 4 bit (cioè 16 livelli digitali da 0 a 15). Ora, vediamo come il SAR converte questo:
- MSB = 1 → valore digitale = 8 → DAC produce 2,5 V → 2,5 V < 3,6 V → manteniamo MSB = 1
- Bit successivo = 1 → valore digitale = 12 → DAC produce 3,75 V → 3,75 V > 3,6 V → azzeriamo questo bit, valore resta 8
- Bit seguente = 1 → valore digitale = 10 → DAC produce 3,125 V → 3,125 V < 3,6 V → manteniamo bit a 1
- LSB = 1 → valore digitale = 11 → DAC produce 3,4375 V → 3,4375 V < 3,6 V → manteniamo LSB a 1
Alla fine otteniamo 11 come valore digitale, che corrisponde a circa 3,4375 V, la miglior approssimazione in 4 bit al segnale di 3,6 V.
Componenti principali di un ADC SAR
Quindi, ogni volta che il SAR imposta un bit, il DAC trasforma quel valore in analogico, e il comparatore dice se il valore è troppo alto o basso rispetto all’ingresso reale. Questo processo continua rapidamente per ogni bit finché la conversione è completa.
In pratica, questo sistema ti permette di avere un ADC che è veloce e preciso con una complessità hardware minore rispetto ad altri tipi di ADC come quelli a integrazione o a flash.
Se vuoi vedere un’applicazione pratica, pensa ai microcontrollori che leggono sensori analogici come temperatura o luminosità. Il SAR ADC è spesso la scelta per il suo bilanciamento tra velocità, precisione e consumo energetico.
Domani vedremo un altro tipo di ADC: il flash ADC, che lavora in modo completamente diverso ma è molto usato quando serve altissima velocità. Ti porterò dentro il suo funzionamento e le differenze principali con il SAR.
