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

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

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

3 5 Mai 2008 DPGEL 362 I. Présentation A. Mise en situation Avant lapparition des CAN et CNA (années 60) Système de traitement Analogique Ve(t) Vs(t) Depuis les années 60…

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

5 5 Mai 2008 DPGEL 362 I. Présentation B. Caractéristiques des CAN et CNA Imperfection des convertisseurs -Précision -Erreur de linéarité -Erreur de décalage (erreur offset) -Erreur de quantification Ecart maximal entre la valeur théorique de sortie et la valeur réelle 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. Unité : - en % de la valeur pleine échelle - en multiple du quantum Unité : - en % de la valeur pleine échelle - en multiple du quantum Caractérise la variation autour de la sortie théorique de la sortie réelle

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

7 5 Mai 2008 DPGEL 362 II. Les CAN A. Les types de CAN TypeErreurVitesseRésolution Simple rampeElevéeFaible (ms) Moyenne à élevée (7 à 14 bits) Double rampe FaibleFaible (ms)Elevée (10 à 18 bits) Approximations successives Moyenne 0,5 à 1 LSB Moyenne (quelque 10 µS) Moyenne à élevée (8 à 16 bits) Flash Moyenne 0,5 à 1 LSBElevée Faible à élevée (4 à 10 bits)

8 5 Mai 2008 DPGEL 362 II. Les CAN B. Les CAN à approximations successives REGISTREREGISTRE CNA Comp Verrou Ve(t) Vs MSB LSB Horloge 1 Le registre fixe 1000Le CNA donne la valeur analogique équivalenteLe comparateur envoi au registre linformation Horloge 2 Selon la valeur du comparateur le Verrou bloque le MSB à 0 ou 1 Le registre recommence lopération avec les 3 autres bits

9 5 Mai 2008 DPGEL 362 II. Les CAN C. Mesures Mise en évidence de lerreur de gain par des tensions de références différentes Mot binaireMot binaireTension de référenceTension de référence Bonne QualitéBonne QualitéQualité moyenneQualité moyenne ( ) 2,471V2,454V ( ) 5,012V4,99V

10 5 Mai 2008 DPGEL 362 II. Les CAN C. Mesures Mise en évidence de lerreur doffset On fixe la tension analogique pour avoir On fait varier la tension doffset et on observe un changement du mot binaire

11 5 Mai 2008 DPGEL 362 III. Les CNA A. Les types de CNA TypeErreurVitesseRésolution Échelle R-2RFaible Elevée (1µs à 10 µs) Elevée (Sortie en tension 1µs à 10µs) (Sortie en courant 50 ns à 1µs) Elevée Faible A Résistance pondérée Elevée

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

13 5 Mai 2008 DPGEL 362 III. Les CNA C. Mesures D0D1D2D3D4D5D6D7VsRésolution V19,608mV ,51 9V 19,68mV m V Mesure de la résolution sur toute léchelle des valeurs numérique

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

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

16 5 Mai 2008 DPGEL 362 IV. Etude dynamique C. Mesure de la pente maximale du signal dentrée 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

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

18 5 Mai 2008 DPGEL 362 IV. Conclusion - Manipulations nous ayant donnée un bon aperçu des convertisseurs - Les convertisseurs nont cessé dêtre développé depuis leurs apparitions

19 Merci…


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