La conversion des données (Chap 9)

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1 La conversion des données (Chap 9)! Révisé et compris! Chapitre à retravaillé! Chapitre incompris 1. Définition: La conversion des données consiste à convertir des grandeurs analogiques en grandeurs numériques, et inversement. On va donner les caractéristiques des CNA et CAN, et les différentes réalisations possibles. 2. Les différentes grandeurs : La grandeur analogique est une grandeur qui varie de façon continue avec le temps. Toutes les grandeurs physiques sont analogiques. L information est transporté par une grandeur analogique est sa valeur à l instant t. La grandeur logique varie de façon discrète avec le temps. Elle ne peut prendre que deux états : 1 ou 0. L information transportée se trouve dans la succession de 1 ou de 0. La grandeur numérique est un nombre représenté par un ensemble de grandeurs logiques. Par exemple, un nombre binaire. Intérêts des signaux numériques par rapport aux signaux analogiques : - plus facile à mémoriser - plus facile à traiter - moins sensibles aux parasites et aux bruits. 3. Traitement des signaux : L échantillonnage est une opération qui consiste à prélever à intervalles de temps réguliers, la valeur du signal à une fréquence compatible avec le signal. On démontre que pour reconstituer correctement le signal, il faut que la fréquence d échantillonnage (noté Fe), soit au moins égal au double de la fréquence maximum du signal (Théorème de Shanon). Fe > 2 x F Une seconde opération vient compléter l échantillonnage : il s agit du blocage. Car il convient de conserver la valeur du signal durant le temps de la conversion en grandeur numérique. Page 1 sur 5

2 4. Les convertisseurs Numérique Analogique Un CNA transforme un mot binaire [N], en une tension électrique, noté Us, qui est proportionnelle à la valeur décimale N. La caractéristique de transfert : Le nombre [N], ne peut prendre que certaines valeurs ; de même Us ne peut prendre que certaines valeurs. On obtient donc un ensemble de points, s appuyant sur une droite d équation : Us = k x N. Le coefficient «k» a pour unité le volt. Le quantum, ou «résolution analogique» : Le quantum «Q» est la valeur de la grandeur analogique de sortie correspondant au LSB. Q = Us (n=1) = k En d autres termes, on regarde la valeur de la tension de sortie, quand on a le nombre N = 1 en entrée. Le quantum «Q» s exprime lui aussi en volts. Exemple : Un CNA de 8 bits, indique : pour 0V et pour 2mV. Le quantum Q, sera donc de 2mV. La valeur pleine échelle «PE» : C est la valeur maximum de la tension de sortie que peut fournir un CNA. PE = Us (max) = Q x ( 2 N - 1 ) Exemple : Un CNA de 8bits, de quantum 2mV, a une tension pleine échelle qui correspond à La valeur de PE sera donc : PE = ( 2mV ) x 255 = 510mV. La résolution numérique : On la calcul avec la formule : Ce rapport n a pas d unité, et s exprime généralement en pourcentage. Dans la pratique, on cherche à ce que «r», soit le plus petit possible, car on cherche à avoir une grande résolution (il faut donc un grand nombre de bits). Exemple : Si on à un CNA de 8bits, on aura R = 1 / 2 8 = 0,39% Page 2 sur 5

3 5. Exemples de CNA : Le CNA à résistances pondérées : L ADI travail en mode linéaire, grâce à la contre-réaction réalisé par R2. On a Ve+ = Ve- = 0V. D après la loi des nœuds, on a : i = i0 + i1 + i2 + i3 On peut alors en déduire les expressions suivantes : On reconnaît un montage «amplificateur inverseur», ce qui nous donne l expression : On notera, que les tensions u0, u1, u2 ou u3, représenteront un niveau logiques (représentatif d un 0 ou d un A). Le montage va donc faire la somme des tensions en donnant à chacune d elle, son poids binaire. On peut alors déterminer le coefficient K : On détermine par la même occasion, le coefficient de pleine échelle : Etant donné que nous sommes sur 4 bits, on aura : Page 3 sur 5

4 Le CNA à réseau R/2R: Cours de physiques appliqués Terminal STI électronique. Sur a0, a1, a2, et a3, on applique une tension pouvant prendre deux états, qui représente un nombre binaire. On démontre que Us = K x N. L ADI fonctionne en mode linéaire, car contre-réaction avec R2. On va simplifier le schéma en utilisant le théorème de thévnin. La branche AM : On remplace dans le schéma principal, le schéma équivalent que l on vient d obtenir : Page 4 sur 5

5 On remplace dans le schéma, le schéma équivalent que l on vient d obtenir : On fait de même pour la branche AD : Au final, on obtient le schéma équivalent suivant : On reconnaît un amplificateur inverseur, et sa fonction de transfert est : Ce genre de convertisseur est relativement utilisé. Page 5 sur 5