Convertisseur Analogique Numérique (CAN ou ADC)

Thèse PHILIPS-IXL-LIRMMEtude autour d’un Convertisseur Analogique Numérique de Type Folding & Interpolating Vincent FRESNAUD Montpellier 2006-07 Juillet 2006 Montpellier

Convertisseur Analogique Numérique (CAN ou ADC) ADC 0000 1110 0000 1111 0001 0000 • Élément clé d’une chaîne de télécommunications: • Utilité: convertir le monde analogique (voix, image,…) en données binaires pour traitement/stockage. • Caractéristiques du composant: • Vitesse d’échantillonnage (60-80MHz, 1GHz..) • Résolution de la conversion (8-10-12 bits) • Performances Dynamiques (SNR, SINAD, THD …. ) • Performances Statiques (INL, DNL,…) Juillet 2006 Montpellier

Schématisation d’un CAN 0 1 11 10 2 9 3 Numérique: Ensemble de 12 valeurs figées: {0,1,2,…10,11} Analogique: Angle variant entre [0°;360°] 8 4 7 5 6 Juillet 2006 Montpellier

Codage Parfait Juillet 2006 Montpellier

CAN réel 0 1 11 10 2 9 3 4 8 7 5 6 Juillet 2006 Montpellier

Paramètres statiques Comparaison Juillet 2006 Montpellier

Courbe d’Erreur Ecart angle Juillet 2006 Montpellier

Représentation de l’Ecart Juillet 2006 Montpellier

Augmentation de la précision d’un CAN Juillet 2006 Montpellier

Nouvelle Idée 0 55 0 5 1 Une courbe d’« Ecart » pour les heures (MSB) + Et une courbe d’« Ecart » pour les minutes (LSB) = Une courbe d’« Ecart » globale 11 50 10 10 2 45 9 15 3 8 4 40 20 7 5 6 25 35 30 Juillet 2006 Montpellier

Forme de la courbe d’Ecart Ecart Heures (MSB) Ecart Minutes (LSB) Juillet 2006 Montpellier

Différentes Architectures de CANs Juillet 2006 Montpellier

Analogue Input Output Resistive Ladder T&H 64 Coarse Proc. Middle Proc. Coa. Lat. Mid. Lat Fine Latches + encoder Output Buffers & Formatting Folding Amplifiers FA1 Folding Amplifiers FA2 Digital Output Interpolation x8 Interpolation x8 32 32 Architecture Folding & Interpolating Juillet 2006 Montpellier

It 1 0 0 Va Va Vb Elements de base: Paire différentielle Vin Tension de référence Juillet 2006 Montpellier

Juillet 2006 Montpellier

Interpolation Juillet 2006 Montpellier

Analogue Input Output Resistive Ladder T&H 64 Coarse Proc. Middle Proc. Coa. Lat. Mid. Lat Fine Latches + encoder Output Buffers & Formatting Folding Amplifiers FA2 Folding Amplifiers FA1 Digital Output Interpolation x8 Interpolation x8 32 32 64zc 512zc 4096zc Juillet 2006 Montpellier

FFT Etude sur la fonction d’INL Architecture Folding & Interpolation 12bits (F&I) Juillet 2006 Montpellier

64 64 64 64 64 Cyclicité Juillet 2006 Montpellier

28 paramètres choisis Utilisation de la cyclicité 28 premiers paramètres Juillet 2006 Montpellier

Différence NonLinéarités amenées par l’architecture Autour de la fonction d’INL HMAX = 5 : Nbre d’harmoniques du signalconverti utilisées pour l’estimation grossière de la fonction d’INL Basses Fréquences de la fonction d’INL amenées par l’étage d’entrée (S/H) Juillet 2006 Montpellier

Différence Pour d’autres conditions Juillet 2006 Montpellier

Superposition des différences Juillet 2006 Montpellier

Motif commun Juillet 2006 Montpellier

Forme due à l’architecture Dépendantes de l’application et des conditions Invariant? LUT dynamique LUT établie en test industriel Fonction d’INL BF dues à l’étage d’entrée Juillet 2006 Montpellier

Convertisseur Analogique Numérique (CAN ou ADC)