Faixas sobrepostas em Conversores Analógico-Digitais (ADCs) — e por extensão, multímetros digitais, placas DAQ e osciloscópios — são escolha deliberada de projeto para garantir medição contínua e sem falhas nas fronteiras de faixa.
O Problema Sem Sobreposição
Imagine ADC de 2 faixas: Faixa 1 = 0–10V, Faixa 2 = 10–20V, sem sobreposição.
- Em exatamente 10V, qual faixa está ativa? Histérese ou ruído causam chatter de faixa (troca rápida).
- Saída digital salta descontinuamente: Faixa 1 lê 1023 (máx), Faixa 2 lê 0 (mín). Lacuna de dados / zona morta.
- Algoritmo de autorrange oscila, perdendo tempo e criando artefatos.
Como a Sobreposição Resolve
Com 10% de sobreposição: Faixa 1 = 0–11V, Faixa 2 = 9–20V.
- Em 10V, ambas faixas são válidas.
- ADC pode permanecer na Faixa 1 até 11V, ou trocar em 10V — de qualquer forma, a leitura é contínua.
- Banda de histérese (ex: sobe em 10,5V, desce em 9,5V) evita chatter.
- Resolução efetiva mantida na fronteira.
Benefícios
- Autorange Contínuo: Sem códigos faltantes, sem saltos em dados logados.
- Imunidade a Histérese: Ruído perto da fronteira não causa thrashing.
- Simplicidade de Calibração: Cada faixa calibrada independentemente; região de sobreposição verifica consistência.
- Faixa Dinâmica Estendida: Sobreposição efetivamente costura faixas em extensão contínua maior.
Implementação
- Hardware: Amplificador de Ganho Programável (PGA) antes do ADC. Degraus de ganho sobrepostos (ex: ×1, ×10, ×100 com margem 10%).
- Firmware: Lógica de troca de faixa com limiares de histérese. Software costura leituras usando constantes de calibração da sobreposição.
Nota
Sobreposição tipicamente 5–20% de fundo de escala. Muita sobreposição desperdiça códigos do ADC (reduz resolução efetiva por faixa); pouca arrisca lacunas. 10% é ponto ideal comum.
