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Étude et conception dun convertisseur numérique analogique de type Sigma-Delta - OBJECTIF Réalisation dun ASIC servant de base à de futurs convertisseurs.

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Présentation au sujet: "Étude et conception dun convertisseur numérique analogique de type Sigma-Delta - OBJECTIF Réalisation dun ASIC servant de base à de futurs convertisseurs."— Transcription de la présentation:

1 Étude et conception dun convertisseur numérique analogique de type Sigma-Delta - OBJECTIF Réalisation dun ASIC servant de base à de futurs convertisseurs numérique analogique en architecture Sigma-Delta. La robustesse de ces composants devra être compatible avec les environnements et contraintes liés aux activités du Commissariat à lÉnergie Atomique. ASIC Application-Specific Integrated Circuit Il sagit dun circuit intégré développé pour une application spécifique. Ce type de circuit, décrit dans ce projet en langage vhdl (very high-speed description language), permet une intégration optimale de la partie numérique dun système. Image dillustration PRINCIPE La conversion numérique analogique consiste à générer à partir dune valeur codée sur plusieurs bits une valeur analogique proportionnelle à la donnée initiale. On retrouve les convertisseurs numériques analogiques (CNA) dans diverses applications telles : la génération de signaux terminal audio ou vidéo (TV, mp3, CD, PC, cartes son etc.) la commande d'actionneurs (servomoteurs, microsystèmes etc.) la régulation, les tests etc. Les composants commerciaux ne correspondent pas aux besoins du CEA, doù la nécessité dun circuit spécifique. Fs CNA Signal numérique sur 10 bits Signal analogique sur 4 V SCHÉMA DE PRINCIPE Le convertisseur numérique analogique Sigma Delta, détaillé ci- dessous, est composé dune architecture possédant une partie numérique constituée dun filtre interpolateur, et dun modulateur Sigma Delta et dune partie analogique constituée dun filtre analogique et une référence de tension préexistante. CHAÎNE DE CONVERSION NUMÉRIQUE ANALOGIQUE - CARACTÉRISTIQUES RECHERCHÉES Les objectifs fonctionnels du circuit permettent de valider les principes et les techniques envisagées. Le suréchantillonnage consiste à augmenter virtuellement le nombre déchantillons du signal en déterminant grâce à une fonction dapproximation des points intermédiaires aux données initiales. Lopération qui en résulte périodise le spectre du signal et étale la puissance du bruit de quantification améliorant ainsi le rapport signal sur bruit. Suréchantillonnage Un interpolateur réalise la fonction dapproximation à partir des valeurs des échantillons initiaux. Graphe de linterpolation; f0, f1, f2, f3 données initiales Schéma de linterpolateur Dans notre cas, linterpolateur utilise une technique mathématique issue des polynômes de Lagrange dordre 3. Le calcul est réalisé de façon à supprimer les divergences entre la fonction dapproximation et le signal réel. Linterpolateur nutilise pas de multiplieur pour décrire le polynôme, ceci réduit la complexité du circuit et le nombre de transistors. Ceci contribue à la robustesse souhaitée. Le modulateur Sigma Delta constitue la fonction de base du système de conversion numérique analogique. Une des caractéristiques principales du modulateur est de mettre en « forme » le bruit dans la bande utile du signal. - Modulation Sigma-Delta - La fonction de transfert du modulateur permet de rejeter le bruit issu du comparateur en dehors de la bande de signal utile sans affecter lintégrité du signal. Schéma du modulateur 1 bit dordre 2 1 bit Le filtre passe-bas en sortie du modulateur permet dextraire le signal analogique ainsi que déliminer les composantes indésirables situées en dehors de la bande utile. Ce filtre, constituant lessentiel de la partie analogique du circuit, sera de type Butterworth, Tchebychev ou Legendre. Filtrage Passe-bas Schéma de lopération de filtrage Responsable technique : Jean-Marc Guébhard Ingénieur CEA-DAM-DIF CEA DAM F91297 ARPAJON CEDEX Responsable ESIEE : Lionel Babadjian Enseignant-chercheur ESIEE Réalisation : Jérôme Maurinet I5 Majeure AISE


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