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C. P. G. E-TSI_SAFI Cours de GE 2007/2008 Mr BENGMAIH 1 Les CAN et CNA I. NOTIONS GNRALES: 1. CONVERSION ANALOGIQUE/NUMRIQUE: a. Dfinitions: Plage de conversion: Le convertisseur dlivrera en sortie un nombre fini de codes numriques, correspondant une gamme de tension analogique d'entre borne: c'est la plage de conversion du convertisseur. Cette plage de conversion sera couramment de 0-5V, 0-10V, ou encore 5V ou 10V. Rsolution: Quantum La rsolution du CAN la plus petite tension ayant (1)2 comme correspondant binaire. Par consquent on: MAX V 2Nq LSB = = (1) en volts; Avec: VMAX: plage de conversion et N: le nombre de bits du convertisseur; b. Exemple: CAN 3 bits Figure 1: Fonction de transfert d'un CAN 3 bits Dans ces conditions, la plage de conversion est de 8V, divise en 23 = 8 portions correspondant chacune un LSB valant 8V/8=1V. On retrouve le rsultat de l'quation (1). 2. CONVERSION NUMRIQUE/ANALOGIQUE: a. Principe: C. E-TSI_SAFI Cours de GE 2007/2008 Mr BENGMAIH 2 chaque valeur numrique, on fera correspondre une valeur analogique (et une seule); la tension analogique de sortie variera par " bonds ", et non plus continment.
Ces dfauts font que ce convertisseur n'est pas viable conomiquement, surtout si on le compare au CNA rseau R/2R, plus facile intgrer. CNA RSEAU R/2R: C. E-TSI_SAFI Cours de GE 2007/2008 Mr BENGMAIH 5 Il est bti autour d'un rseau de rsistances compos de seulement deux valeurs, R et 2R. Il n'y a donc plus le dfaut inhrent la grande dynamique de valeurs des rsistances. Figure 6: Schma de principe d'un CNA rseau R/2R (4 bits). Pour simplifier le raisonnement, nous allons donc tudier le rseau suivant: Figure 7: Rseau R/2R. On a donc: 3 2c D II I= = Le circuit devient: Figure 8: Rseau rduit quivalent. On retombe strictement sur le mme type de rseau que prcdemment. On en dduit facilement: 2 1 0,, 2 2 2B A C B A I I II I I I I I= = = = = = L'tape finale du raisonnement donne le rseau suivant: C. E-TSI_SAFI Cours de GE 2007/2008 Mr BENGMAIH 6 Figure 9: Rseau final. On en dduit la valeur des courants: 0 1 2 3,,, 4 8 16 32rf rf rf rfE E E EI I I IR R R R = = = = La tension Vs du convertisseur sera gale: 3 1 2 0 0 2 1 3(2 2 2 2)32rf s EV a a a a = + + + III.
CONVERSION ANALOGIQUE / NUMRIQUE: 1. CAN PARALLLE: 9 16 rfV 13 16 rfV R R R R R R R/2 Vrf g f e d c b Ve a 3R/2 3 16 rfV 1 16 rfV 0 5 16 rfV 11 16 rfV 7 16 rfV Codeur binaire a b c d e f g N 1 1 1 1 1 1 1 111 1 1 1 1 1 1 0 110 1 1 1 1 1 0 0 101 1 1 1 1 0 0 0 100 1 1 1 0 0 0 0 011 1 1 0 0 0 0 0 010 1 0 0 0 0 0 0 001 0 0 0 0 0 0 0 000 Vrf 13/16 11/16 9/16 7/16 5/16 3/16 1/16 0 Figure 1: CAN parallle 3 bits. Les convertisseurs parallles (ou flash en Anglais), trs rapides, mais limits en prcision. La tension mesurer est compare simultanment 2N-1 tensions de rfrence, N tant le nombre de bits du convertisseur. 0 est l'tat logique supplmentaire qui fait 2N tats au total pour un convertisseur N bits. E-TSI_SAFI Cours de GE 2007/2008 Mr BENGMAIH 7 Dans le principe, ce CAN pourrait tre relativement prcis. En pratique, on butte sur un inconvnient de taille: il faut 2N-1 comparateurs pour un convertisseur N bits, soit 63 comparateurs pour un 6 bits et 255 pour un 8 bits! Le procd devient donc vite limitatif.
Bien évidemment, le nombre binaire maximum correspond à la valeur pleine échelle. Le LSB correspond à une valeur analogique appelée le quantum qui définit la plus petite variation analogique possible. Un CNA est définit par sa résolution n (par exemple 12 bits); connaissant la sortie pleine échelle (10V par exemple) on peut alors calculer le quantum (q = 10/2n-1 dans notre exemple). De manière générale, la valeur de sortie (par exemple dans le cas d'une tension) est: Vs = Nq où N représente le nombre binaire à convertir avec q = Vmax/(2 n - 1) où n représente le nombre de bits Remarque: attention à ne pas confondre N qui est le nombre à convertir et n qui est le nombre de bits du convertisseur. 3- Conversion Analogique-Numérique (CAN ou ADC) Exemple: Soit un convertisseur analogique - numérique 3 bits. Ve peut varier de 0V à Vref. Le convertisseur étant un 3 bits, en sortie il ne peut y avoir que 23 mots (N) différents. Compléter le tableau suivant pour Vref=5V Sa résolution: elle est donnée par la valeur du quantum « q ».
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