FSR=20 Volt -- V(in)=14,32Volt
Tale metodo consiste nel confrontare la tensione in ingresso con una tensione di riferimento il valore è FSR/2; se la tensione in ingresso supera tale valore, il bit più significativo (MSB) viene posto a 1 e la nuova tensione di riferimento diventa FSR/2+FSR/22, altrimenti MSB viene posto a zero e la nuova tensione di riferimento diventa FSR/2-FSR/22.
Si prosegue in questo modo tante volte quanti sono i bit del convertitore.
Per fissare le idee consideriamo, per semplicità, un convertitore a 4 bit per una FSR di 20 Volt; supponiamo inoltre che la tensione in ingresso sia 14,32 Volt.
FSR=20 Volt -- V(in)=14,32Volt
pertanto la tensione di entrata di 14.32 volt viene convertita nel numero binario 1011.
Definiamo risoluzione del convertitore il minimo valore che deve avere la differenza tra due tensioni affinchè vi sia una variazione nello stato dell'uscita. In un convertitore a n bit la risoluzione è data da
FSR/(2n-1).
Perciò nell'esempio fatto la risoluzione è 20/(24-1)=1,33 Volt, ma ciò significa anche che l'uscita (1011)bin = (11)dec può in realtà corrispondere ad una qualunque tensione compresa nell'intervallo
14,7±0,7 Volt
infatti (1011)bin vuol dire che lo stato delle uscite è variato 11 volte, 11x1,33=14,66 V ; il procedimento di quantizzazione introduce un errore pari a mezzo LSB; nel nostro esempio quindi l'errore è 1,33/2 = 0,67 Volt, perciò una qualunque tensione in ingresso compresa tra 14 e 15,4 Volt avrà una uscita sempre di (1011)bin.
L'errore introdotto pertanto è del 5%.
Per un convertitore ad 8 bit e con FSR=5 Volt si avrebbe invece una risoluzione di:
5/(28-1)=0,0196 volt
quindi lo stato delle uscite varia di una unità ogni volta che la tensione aumenta di 19,6 millivolt. L'errore introdotto è quindi di circa 10 millivolt.
Per dimostrare il funzionamento di un tale convertitore si costruisce un circuito con un ADC, come di seguito descritto.
Tra ciascuna delle uscite (D0, D1,...D7) e la terra si collega un diodo LED; in tal modo quando l'uscita è a livello logico alto il diodo corrispondente si accende, quando l'uscita è a livello logico basso il diodo rimane spento.
Al piedino 6 viene applicata una tensione variabile (0...5 Volt) il cui valore è letto mediante un voltmetro digitale; facciamo variare la tensione in ingresso ad esempio mediante un partitore di tensione. Al variare della tensione Vin varia di conseguenza lo stato delle uscite come da seguente tabella:
| Vin (milliv) | D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
0...19.6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
19.6..39.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
39.2...58.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
58.8...78.4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
78.4...98 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
98...117.6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
117.6...137.4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
137.4...156.8 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
156.8...176.4 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
176.4...196 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
196...215.6 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
0 |
215.6...235.2 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
1 |
1 |
Così continuando fino a che per una tensione in entrata di 4,8 volt e fino a 5 volt (tensione massima ammissibile) si avrebbe in uscita (11111111)bin=(255)dec
Gli stati possibili delle uscite sono
n=5000/19.6 = 255
ciascuno di essi è caratterizzato da una diversa combinazione D0,....D7. Ad esempio si abbia in uscita la seguente combinazione:
| D7 | D6 | D5 | D4 | D3 | D2 | D1 | D0 | Decimale |
| 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 140 |
Una tale combinazione corrisponde ad una tensione di ingresso
Vin = 5·140/255 = 2,75 Volt.
FSR = Full scale range è la massima tensione che può essere inviata all'ingresso.
MSB = Must significative bit è il bit più significativo (D3 nell'esempio che segue)
LSB = Last significative bit è il bit meno significativo (sempre D0)
