LA CONVERSION NA ET AN

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1 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/011 1 LA CONVESION NA ET AN 1. Introduction.... Conversion NA Définitions Spécification des CNA..... CNA à résistances pondérées Principe Généralisation CNA à échelle Conversion AN Architecture générale Multiplexeur Echantillonnage Types de convertisseurs CAN simple rampe ou à intégration Principe Intégrateur à simple rampe CAN double rampe CAN à approximations successives Convertisseur parallèle (flash) Précision des CAN... 7 Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

2 Vpe La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/011 LA CONVESION NA ET AN 1. INTODUCTION Grandeurs numériques Exploitation en "numérique" Traitement numérique de l'information Grandeur Convert. A/N Conv. N/A Préactionneurs, Indicateurs s Fig 1: mise en situation ces CAN et CNA. Terminologie CAN : convertisseur numérique (ADC) CNA: convertisseur numérique (DAC). CONVESION NA.1. DEFINITIONS a b c d CNA 4 bits Sortie O Cbs (a,b,c,d).4. SPECIFICATION DES CNA Fig : Cna 4 bits. ésolution Valeur à pleine échelle ésolution n 1 Soit un CNA 1 bits, V PE =10Vols, donner sa résolution en mv Précision Elle est définie de différentes façons. Les deux paramètres les plus courants sont l'erreur de pleine échelle et l'erreur de linéarité. Erreur de pleine échelle : écart maximal entre la sortie du CNA et sa valeur anticipée idéale. Erreur de linéarité : erreur de progression maximal entre le pas de progression réel et le pas de progression idéal. Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

3 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/ CNA À ÉSISTANCES PONDÉÉES..1. PINCIPE (0 ou 10V) (0 ou 10V) (0 ou 10V) 0 1 4K K 1K Fig 1: principe. 1 0 VS V 10V Fig 4: réalisation.... GENEALISATION Vre f Fig 5: convertisseur NA 1 bits à échelle pondérée..3. CNA A ECHELLE b0 b1 b bn1 E i 0 i 1 i / / / in P0 P1 P Pn1 Etude faite en TD Fig 6: convertisseur à échelle /. Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

4 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/ CONVESION AN 3.1. ACHITECTUE GÉNÉALE capteur capteur Echantilonneur Sorties numériques Convertisseur A/N Circuit de conmande Fig 7: schéma structurel d'un CAN Toutes les entrées ne sont pas traitées simultanément, l'ensemble serait trop complexe. L'échantillonneur fourni une valeur constante pendant la conversion. 3.. MULTIPLEXEU ANALOGIQUE C0 C1 C C3 S Sortie multiplexée Sélection de la voie La structure cicontre est celle d'un multiplexeur simplifié. Une structure plus complète sera vue en TD. La commande est réalisée à partie des sorties d'un décodeur. L'entrée du décodeur est le numéro de la voie exprimée en binaire. Fig 7: schéma de principe d'un multiplexeur ECHANTILLONNAGE Entrée Commande d'echantilonnage C Mémorisation uc La commande d'échantillonnage fixe uc=ve. Pour éviter la décharge de C à travers le circuit CAN, un suiveur est placée entre C et le CAN. Fig 7: schéma structurel d'un échantillonneur Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

5 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/ TYPES DE CONVETISSEUS Les convertisseurs sont classés en fonction de leur catégorie respective. On distingue les : convertisseurs à rampe. convertisseurs à approximation successive. convertisseurs parallèle CAN SIMPLE AMPE OU A INTEGATION PINCIPE Intégrateur 1 C V dt ref C Comme est constant V ref C t K Si à t=0 =0, K=0. Comme est une constante, La tension de sortie est une fonction VS = a.t On compare (t) à la tension à mesure Vm. On substitue ainsi la notion de tension celle du temps (t1t0). Il suffit de compter pendant ce temps les impulsions dont le nombre est proportionnel à la tension à mesurer INTEGATEU A SIMPLE AMPE Ve B n C Comptage az A & Horloge Vm VB VA VC Déclenchement de la mesure La précision de la mesure est fonction de : la stabilité du signal d'horloge l'incertitude sur l'instant t0 la dérive du condensateur de l'intégrateur 3.6. CAN DOUBLE AMPE Ve T T1 Logique de commande et de comptage Intégrateur Vi Comparateur az t0 t1 n =Fh. (t 1 t 0 ) = Fh.Ve/ = A.Ve La logique de CMD ouvre T1. L'intégrateur intègre Ve=Vm durant un temps T. La logique de CMD ouvre T. L'intégrateur intègre de signe opposé à Vm juqu'à v () =0. Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

6 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/011 6 t0 Vi T t1 t t Vi = K.Ve.(t1t0)= K.Ve.T T=t1t0 est imposé par la commande A l'instant t1 on commute. Comme est négatif la pente est négative. 0 = K..(tt1) Vi Vi = K..(tt1) = K..T' K.Ve.T = K..T' Ve =.T'/T La précision est indépendante de la précision de l'intégrateur. 3.7 CAN A APPOXIMATIONS SUCCESSIVES H D0 D7 L Ad CdC FdC Interface bus 0 11 Clr Séquenceur S0 C0 EClr E0 Commande des commutateurs s C11 k0 éseau / S11 1 E k11 S ' d f Vm Multiplexeur Vcc Vcc 0v I7...I0 N Voie Voir TD Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle

7 La conversion numérique et numérique CAN.DOC publication 04/11/ CONVETISSEU PAALLELE (FLASH) Ve Encodeur D0 Dn1 En fonction de la valeur appliquée sur Ve les comparateurs basculent. Les sorties sont appliquées sur un encodeur. Le nombre de comparateurs est important : n 1 N étant le nombre de bits du comparateur PECISION DES CAN Valeur numérique en sortie / 1 / LS B ésolution : valeur du LSB Précision absolue : différence entre la valeur fournie et la valeur réelle / ½ LSB Daniel Tschirhart, EIGSI La ochelle