Si definisce caratteristica ingresso-uscita (o transcaratteristica) del quantizzatore un grafico che riporta sull'asse x i valori della tensione da quantizzare e sull'asse y i valori binari in uscita dal convertitore. Facendo riferimento a una quantizzazione unipolare silenziata a 3 bit e a un codice binario puro, il grafico è il seguente:
Si osservi come l'ingresso venga espresso in rapporto al fondo scala FS. L'ampiezza del primo intervallo, come si può notare, risulta dimezzata. La retta (detta interpolante) mostra l'andamento ideale del convertitore: all'aumentare del numero di bit, l'ampiezza degli intervalli di quantizzazione si riduce, la caratteristica diventa rettilinea (spariscono i "gradini") e il valore prodotto in uscita risulta proporzionale alla tensione di ingresso.
Caratteristica non ideale ed errori
Nella situazione ideale mostrata dal grafico precedente, l'unica fonte di errore è rappresentata dall'errore di quantizzazione (quantization uncertainty).
Nella pratica tuttavia l'andamento della caratteristica di un ADC può presentare diversi errori. La figura seguente mostra ad esempio l'errore di offset:
L'errore di offset è lo scostamento della retta di interpolazione reale (reference line) rispetto a quella ideale nell'origine. Per effetto dell'errore di offset un ADC può fornire un codice di uscita diverso da zero in corrispondenza di un valore nullo della tensione analogica di ingresso, cosa che nel convertitore ideale non dovrebbe accadere. L'errore di offset può essere corretto in fase di taratura mediante trimmer.
Un altro tipo di errore è l'errore di guadagno rappresentato nella figura seguente:
La linea indicata con shifted reference line rappresenta la retta interpolante reale (reference line) dopo aver corretto l'offset. Come si può notare l'errore di guadagno si traduce in una pendenza non corretta della caratteristica.
L'errore di non linearità rappresenta il caso in cui l'andamento della transcaratteristica non sia lineare, cioè in pratica alcuni intervalli abbiano un'ampiezza maggiore e altri minore:
Si parla infine di errore totale non compensato (total unadjusted error), intendendo con tale termine lo scostamento totale (di offset, guadagno e non linearità) rispetto alla caratteristica ideale:
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