Etude pratique des CAN parallèle Objectifs : Mettre en œuvre un convertisseur analogique numérique parallèle au travers d une simulation sous Proteus, déduire les caractéristiques principales de ce type de convertisseur. Activité n 1 : Le convertisseur ADC0802, étude statique Le convertisseur parallèle ADC0802 est un convertisseur analogique numérique adapté à la connexion directe à un microcontrôleur. Nous allons étudier ses principales caractéristiques au travers de l étude de sa documentation technique complétée de simulations avec le logiciel Proteus. Etude de la documentation technique du convertisseur Les documentations techniques sont parfois assez longues, un microcontrôleur peut avoir une documentation de plusieurs centaines de pages (en anglais). Par contre les principales caractéristiques sont précisées dans la première page du document. C est un petit peu la vitrine qui permet d attirer l utilisateur, ici le concepteur du circuit électronique. Il faut avant tout se référer à cette première page qui contient un résumé des caractéristiques essentielles, la liste de celles ci est indiquée ( features ). En analysant les informations présentées sur la première page de la documentation du convertisseur : Q1. Donner le nombre de bits (resolution) du convertisseur. Q2. Donner la plage des tensions d entrées possible. Q3. Donner la méthode de conversion utilisée. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 1
Q4. Donner la durée d une conversion. Q5. Préciser la valeur de la tension de référence à mettre sur la broche n 9 pour travailler dans une plage de conversion de 0 à 5V. Tracé de la caractéristique de transfert Ns1 = f(ve_can) du convertisseur. Q6. Calculer au 100 ème de millivolt près la valeur du quantum q. Q7. Préciser, si l on décidait de tracer la caractéristique Ns1 = f(ve_can) dans un repère de 100mm x 100mm, quelles seraient, en mm, la «hauteur» et la «profondeur» de chaque «marche d escalier» de la caractéristique de transfert Ns1 = f(ve_can). Pensez-vous, compte tenu de l épaisseur du trait de votre stylo, qu il soit possible de tracer cette caractéristique de transfert en faisant clairement apparaitre les «marches d escalier»? Q8. Utilisation de la simulation du schéma TP1_Convertisseur_CAN_parallele_etude_statique.DSN sous Proteus. Effectuer en simulation 10 points de mesure et remplir le tableau ci-dessous : Ve_CAN 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 NS 1 Hexa NS 1 Déc HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 2
Q9. Tracer la caractéristique Ns1 = f(ve_can) La caractéristique du convertisseur est rappelée ci-contre. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 3
Activité n 2 : Le convertisseur ADC0802, étude dynamique Dans cette étude nous allons appréhender l étude dynamique de la mise en œuvre de ce convertisseur. Cette étude se fera de manière qualitative et la vérification du fonctionnement sera réalisé à l aide de simulation. L interconnexion entre le microcontrôleur et le convertisseur est donnée ci-dessous Les broches des composants sont dénommées avec des abréviations à partir des termes anglais à savoir : CS : Chip Select RD : Read WR : Write INTR : Interrupt ATmega CAN // Q1. donner la nature (logique, ou analogique) des signaux échangés entre les deux composants. Q2. préciser le type de chaque signal, entrée ou sortie, vis à vis du point de vue du µc, donner son rôle. Q3.donner le bilan des interconnections, quantité, type. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 4
L étude de la dynamique de la conversion sera étudiée à l aide du schéma proteus TP1_Convertisseur_CAN_parallele_etude_dynamique.DSN Caractéristique dynamique du convertisseur Les données constructeurs précises le fonctionnement dynamique du convertisseur, à savoir la condition de départ d une conversion, et la fin de la conversion avec la lecture du résultat. Q4.après la lecture de l extrait de la documentation indiquer le début d une conversion. Q5.Identifier sur le chronogramme l instant de départ du processus de conversion. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 5
Q6.Fin de conversion et lecture des données : Le chronogramme de la fin de conversion est donné ci-dessous, la conversion est achevée quand la broche INTRb passe au niveau bas. Commenter cette chronologie. Mise en œuvre de la simulation Q7.Ouvrir la simulation sous proteus, effectuer tout d abord la simulation en mode play, remplir le tableau ci-dessous : Ve_CAN 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 NS 1 Hexa NS 1 Déc Q8.Réaliser le chronogramme complet de la simulation, repérer les chronologies du start et du read. Pour cela zoomer sur le chronogramme obtenu et identifiez le début de la conversion, la fin de la conversion avec la lecture des données. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 6
Q9. Mesurer sur le chronogramme la durée de la conversion. Q10. Que pensez vous de la rapidité de ce convertisseur analogique numérique pour l enregistrement d une source audio dans une bande de fréquence maximale de 20KHz. Le théorème de Nyquist-Shannon, nommé d'après Harry Nyquist et Claude Shannon, énonce que la fréquence d'échantillonnage d'un signal doit être égale ou supérieure au double de la fréquence maximale contenue dans ce signal, afin de convertir ce signal d'une forme continue à une forme discrète (discontinue dans le temps). Ce théorème est à la base de la conversion analogique-numérique des signaux. La meilleure illustration de l'application de ce théorème est la détermination de la fréquence d'échantillonnage d'un CD audio, qui est de 44,1 khz. En effet, l'oreille humaine peut capter les sons jusqu'à 16 khz, quelquefois jusqu'à 22 khz. Il convient donc, lors de la conversion, d'échantillonner le signal audio à au moins 44 khz. 44,1 khz est la valeur normalisée par l'industrie. HMX_TP1_CAN_Parallele.docx STI2D T.C.-Page 7