5 Mai 2008

1. CONVERSIONS NUMERIQUE-ANALOGIQUE ET ANALOGIQUE-NUMERIQUE DPGEL 362 5 Mai 2008

2. Sommaire I. Présentation • Mise en situation • Caractéristiques des CAN et CNA • La plaque de tests II. Le Convertisseur Analogique Numérique • Types de CAN • CAN à approximations successives • Mesures III. Le Convertisseur Numérique Analogique • Types de CNA • CNA à échelle R-2R • Mesures IV. Etude dynamique • Mesure du quantum du CAN • Influence de la fréquence sur le CAN • Mesure de la pente maximale du signal d’entrée • Mesure du temps d’établissement du CAN V. Conclusion DPGEL 362 5 Mai 2008

3. I. Présentation A. Mise en situation Système de traitement Analogique Vs(t) Ve(t) Avant l’apparition des CAN et CNA (années 60) Depuis les années 60… DPGEL 362 5 Mai 2008

4. I. Présentation B. Caractéristiques des CAN et CNA La résolution (ou quantum) plus petite variation du signal analogique d'entrée qui provoque un changement d'une unité sur le signal numérique de sortie. plus petite variation qui se répercute sur la sortie analogique à la suite d'un changement d'une unité sur le signal numérique d'entrée. DPGEL 362 5 Mai 2008

5. I. Présentation B. Caractéristiques des CAN et CNA Imperfection des convertisseurs • Unité : • en % de la valeur pleine échelle • en multiple du quantum Due à la discrétisation du signal d'entrée sur les convertisseurs analogiques / numériques. Elle est en générale de + ou - 1LSB ou +/- ½LSB. -Précision Ecart maximal entre la valeur théorique de sortie et la valeur réelle -Erreur de quantification • Unité : • en % de la valeur pleine échelle • en multiple du quantum -Erreur de décalage (erreur offset) • Unité : • en % de la valeur pleine échelle • en multiple du quantum -Erreur de linéarité Caractérise la variation autour de la sortie théorique de la sortie réelle DPGEL 362 5 Mai 2008

6. I. Présentation B. La plaque de test Tension de référence CAN CNA Offset CAN Leds de visualisation DPGEL 362 5 Mai 2008

7. II. Les CAN A. Les types de CAN DPGEL 362 5 Mai 2008

8. II. Les CAN B. Les CAN à approximations successives Vs Verrou R E G I S T R E Ve(t) MSB Comp LSB CNA Selon la valeur du comparateur le Verrou bloque le MSB à 0 ou 1 Horloge 2 Horloge 1 Le registre recommence l’opération avec les 3 autres bits Le CNA donne la valeur analogique équivalente Le comparateur envoi au registre l’information Le registre fixe 1000 DPGEL 362 5 Mai 2008

9. II. Les CAN C. Mesures Mise en évidence de l’erreur de gain par des tensions de références différentes DPGEL 362 5 Mai 2008

10. II. Les CAN C. Mesures Mise en évidence de l’erreur d’offset On fait varier la tension d’offset et on observe un changement du mot binaire On fixe la tension analogique pour avoir 0111 1111 DPGEL 362 5 Mai 2008

11. III. Les CNA A. Les types de CNA DPGEL 362 5 Mai 2008

12. III. Les CNA B. Le CNA à échelle R-2R VA = -Vcc*2n(C0*2n-1 + C1*2n-2 + C2*2n-3 …) DPGEL 362 5 Mai 2008

13. III. Les CNA C. Mesures Mesure de la résolution sur toute l’échelle des valeurs numérique DPGEL 362 5 Mai 2008

14. IV. Etude dynamique • Mesure du quantum du CAN On place les curseurs pour mesurer l’intervalle de valeurs laissant la sortie invariante On mesure q = 20 mV DPGEL 362 5 Mai 2008

15. IV. Etude dynamique B. Influence de la fréquence sur le CAN F=3,571KHz F=4,167KHz Plus la fréquence augmente et moins le CAN a le temps de faire la conversion DPGEL 362 5 Mai 2008

16. IV. Etude dynamique C. Mesure de la pente maximale du signal d’entrée A la fréquence critique f= 154,7 KHz (T=6,4ms) on a : Ve(t) évolue de 0 à 302mV On calcul : pente maximale = 94 V/s DPGEL 362 5 Mai 2008

17. IV. Etude dynamique D. Mesure du temps d’établissement du CAN On met comme signal d’entrée un signal carré On mesure : temps d’établissement = 320 µs DPGEL 362 5 Mai 2008

18. IV. Conclusion • Manipulations nous ayant donnée un bon aperçu des convertisseurs • Les convertisseurs n’ont cessé d’être développé depuis leurs apparitions DPGEL 362 5 Mai 2008

19. Merci…