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

Sommaire I. Présentation II. Le Convertisseur Analogique Numérique 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

Système de traitement Analogique 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

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

I. Présentation B. Caractéristiques des CAN et CNA -Précision 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

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

Approximations successives II. Les CAN A. Les types de CAN Type Erreur Vitesse Résolution Simple rampe Elevée Faible (ms) Moyenne à élevée (7 à 14 bits) Double rampe Faible 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 Faible à élevée (4 à 10 bits) DPGEL 362 5 Mai 2008

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

II. Les CAN C. Mesures Mise en évidence de l’erreur de gain par des tensions de références différentes Mot binaire Tension de référence Bonne Qualité Qualité moyenne 127 (0111 1111) 2,471V 2,454V 255 (1111 1111) 5,012V 4,99V DPGEL 362 5 Mai 2008

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

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

VA = -Vcc*2n(C0*2n-1 + C1*2n-2 + C2*2n-3 …) 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

Mesure de la résolution sur toute l’échelle des valeurs numérique III. Les CNA C. Mesures Mesure de la résolution sur toute l’échelle des valeurs numérique D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 Vs Résolution 1 5V 19,608mV 2,519V 19,68mV 20mV DPGEL 362 5 Mai 2008

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

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

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

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

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

Merci…