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May 11, 2017 | Pengarang: fekielyes | Kategori: N/A
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5 Mai 2008
C
ONVERSIONS
N
UMERIQUE-
A
NALOGIQUE
ET 
A
NALOGIQUE-
N
UMERIQUE
 
DPGEL
362
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
C
onvertisseur
A
nalogique
N
umérique
III. Le
C
onvertisseur
N
umérique
A
nalogique
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 d’entrée
 
D.
Mesure du temps d’établissement du CAN
 
5 Mai 2008
DPGEL
362
I. Présentation
A. Mise en situation
Avant l’apparition des CAN et CNA (années 60)
 
Système de
traitement
 Analogique
Ve(t)
Vs(t)
Depuis les années 60…
 
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.
2
Valeur 
Valeur 
2
échelle
Pleine
Valeur 
q
bits
de
nombre
min
MAX
bits
de
nombre



1)
2
(
Valeur 
Valeur 
1)
(2
échelle
Pleine
Valeur 
q
bits
de
nombre
min
MAX
bits
de
nombre





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
5 Mai 2008
DPGEL
362
I. Présentation
B. La plaque de test
CAN
CNA
Offset CAN
Tension de référence
Leds de visualisation
5 Mai 2008
DPGEL
362
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 Faible (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 LSB Elevée
Faible à élevée
(4 à 10 bits)
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DPGEL
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II. Les CAN
B. Les CAN à approximations successives
R
E
G
I
S
T
R
E
CNA
 C 
 o
m
 p
Verrou
Ve(t)
Vs
MSB
LSB
Horloge 1
Le registre fixe 1000
 
Le CNA donne la valeur analogique équivalente
 
Le comparateur envoi au registre l’information
Horloge 2
Selon la valeur du comparateur le
Verrou bloque le MSB à 0 ou 1
 
Le registre recommence l’opération
 
avec les 3 autres bits
 
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DPGEL
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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
 
01234567
N (Bits)
001
010
011
100
101
110
111
000
8
Ve (V)
Caractéristique théorique
Caractéristique réelle
avec erreur de gain
Erreur de gain
Caractéristique idéale
Caractéristique
réelle Idéale
01234567
N (Bits)
001
010
011
100
101
110
111
000
8
Ve (V)
Caractéristique théorique
Caractéristique réelle
avec erreur de gain
Erreur de gain
Caractéristique idéale
Caractéristique
réelle Idéale
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II. Les CAN
C. Mesures
Mise en évidence de l’erreur d’offset
 
01234567
N (Bits)
001
010
011
100
101
110
111
000
8
Ve (V)
Erreur de
décalage offset
On fixe la tension analogique pour avoir 0111 1111
On fait varier la tension d’offset et on observe un
changement du mot binaire
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III. Les CNA
A. Les types de CNA
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)
Elevée
Faible
A Résistance
pondérée
Elevée
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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
 
…)
 
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III. Les CNA
C. Mesures
D0
 
D1
 
D2
 
D3
 
D4
 
D5
 
D6
 
D7
 
Vs
 
Résolution
 
1
 
1
 
1
 
1
 
1
 
1
 
1
 
0
 
5V
 
19,608mV
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
1
 
2,51
9V
 
19,68mV
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
0
 
20m
V
 
20mV
 
Mesure de la résolution sur toute l’échelle des valeurs numérique
 
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IV. Etude dynamique
A.Mesure du quantum du CAN
On place les curseurs pour mesurer l’intervalle
 
de valeurs laissant la sortie invariante
 
On mesure q = 20 mV
 
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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
 
5 Mai 2008
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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
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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
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IV. Conclusion
- Manipulations nous ayant donnée un bon
aperçu des convertisseurs
- Les convertisseurs
n’ont
cessé
d’être
 
développé depuis leurs apparitions
Merci…
 
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