Conversion analogique - numérique 26/09/2000  Patrick ABATI 
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 Définition 
Un convertisseur analogique - numérique transforme une grandeur physique (tension, courant) en une valeur numérique
Généralement, il possède:
- une entrée " début de conversion " qui permet de démarrer la conversion (Start)
- une sortie " fin de conversion " qui indique que la conversion est terminée (End)
- une entrée analogique (courant ou tension)
- plusieurs sorties numériques, dont le nombre est fonction de la résolution

can

Il existe différentes technologies:
- rampe numérique
- rampe analogique
- approximations successives
- parallèle


 Principe de fonctionnement d'un convertisseur à rampe analogique 

rampe 

Une impulsion " Start " remet à zéro le compteur et décharge le condensateur
Vs croît linéairement
Lorsque Vs > Vx, le comparateur bascule: la sortie " End " passe à zéro
Le compteur se bloque à la valeur numérique correspondant à la grandeur Vx

équation     Vs

Ce type de convertisseur nécessite un étalonnage fréquent car les valeurs de R et C se modifient au cours du temps (vieillissement des composants)


 Principe d'un convertisseur à rampe numérique 

numérique 

L'impulsion " Start " (niveau haut) met à zéro le compteur et bloque la porte " ET "
La tension de sortie V' du C.N.A. est nulle
La sortie " End " est au niveau haut
Lorsque " Start " retrouve l'état bas, la porte " ET " est validée, le signal d'horloge arrive au compteur qui s'incrémente et fait évoluer la sortie du C.N.A. par bonds successifs de la valeur de la résolution
Quand V' > Vx, la sortie du comparateur passe au niveau bas (End) et bloque le compteur à la valeur numérique représentant Vx

chronogramme

 
 Principe d'un convertisseur par approximations successives 
Ce type de C.A.N. a un temps de conversion beaucoup plus court
De plus la durée de la conversion est fixe, quelle que soit la valeur de la grandeur analogique d'entrée

 approximation

Un ordre de " Start " remet à zéro le compteur et autorise l'horloge par enclenchement de la bascule RS
Le compteur s'incrémente sur chaque front actif de l'horloge
Dans l'exemple ci-dessous, Vx passe de 2v à 5v
La première ligne du tableau correspond à la conversion précédente
On suppose la "pleine échelle" égale à 7v

Vx
Start
Horloge
EndValid
Compt2exp0
Compt2exp1
Compt2exp2
Décodeur
CNA2exp0
CNA2exp1
CNA2exp2
Vs
Y
Tampon2exp0
Tampon2exp1
Tampon2exp2
2v
0
inactive
1
1
1
0
6
0
1
0
2v
1
0
1
0
5v
0
inactive
1
1
1
0
6
0
1
0
2v
1
0
1
0
5v
1
inactive
0
0
0
0
0
0
1
0
2v
1
0
1
0
5v
0
1 impul
0
0
0
1
1
0
0
0
0v
1
0
1
0
5v
0
2 impul
0
0
1
0
2
1
0
0
4v
1
0
1
0
5v
0
3 impul
0
0
1
1
3
1
1
0
6v
0
0
1
0
5v
0
4 impul
0
1
0
0
4
1
0
1
5v
1
0
1
0
5v
0
5 impul
0
1
0
1
5
1
0
1
5v
1
0
1
0
5v
0
6 impul
1
1
1
0
6
1
0
1
5v
1
1
0
1
5v
0
inactive
1
1
1
0
6
1
0
1
5v
1
1
0
1


 Principe d'un convertisseur parallèle 
C'est le plus rapide
Il contient un très grand nombre de circuits, ce qui explique son prix plus élevé
Il y a 2n-1 comparateurs, n étant le nombre de bits du convertisseur
Dans l'exemple ci-dessous, il y a 7 comparateurs pour un convertisseur 3 bits

parallèle
Ve C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 D2 D1 D0
Ve < 1v 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0
1v< Ve< 2v 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1
2v< Ve< 3v 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0
3v< Ve< 4v 0 0 0 1 1 1 1 0 1 1
4v< Ve< 5v 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0
5v< Ve< 6v 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1
6v< Ve< 7v 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0
Ve > 7v 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1


Voir aussi: conversion numérique - analogique

 

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