Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 1 / 8 Conve

Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 1 / 8 Convertisseur Numérique Analogique (CNA) Convertisseur Analogique Numérique (CAN) I I- - M Mi is se e e en n s si it tu ua at ti io on n I-1-) Présentation I-1-1 ) Rôle Interfaçage entre le monde "extérieur" et un système numérique. I-1-2 ) Chaîne de traitement numérique d'un procédé Ve Vs N bits de sortie M bits d'entrée Système de traitement numérique CNA CAN Signal analogique provenant du monde extérieur. Par exemple : - tension issue d'un capteur de température - tension issue d'un capteur d'humidité - etc. Cette fonction transforme (convertie) la tension analogique Ve en signal numérique sur N bits Le système de traitement numérique assure le traitement numérique de l'information. Ce système est en général constitué D'un microprocesseur Ou D'un microcontrôleur Cette fonction transforme (convertie) le signal numérique de M bits en provenance du microprocesseur en une tension ou un courant analogique. signal analogique, qui peut commander : - un moteur à courant continu - une électrovanne - etc. I-1-3 ) Exemples de système Ø Régulation de débit, Ø CD audio numérique, Ø Etc. I-2-) Symbolisation Système de traitement numérique Ve Vs N bits de sortie M bits d'entrée # ∩ # ∩ ∩ # ∩ # Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 2 / 8 I II I- - C Ca ar ra ac ct té ér ri is st ti iq qu ue es s d de es s c co on nv ve er rt ti is ss se eu ur rs s II-1-) Caractéristique de transfert La caractéristique d'un convertisseur (numérique / analogique ou analogique numérique) est la courbe représentant la grandeur de sortie en fonction de la grandeur d'entrée. Convertisseur Analogique / Numérique (CAN) Convertisseur Numérique / Analogique (CNA) N (Bits) Ve (V) Caractéristique théorique idéale Caractéristique théorique réelle Quantum Valeur pleine échelle 0 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 000 8 Vs (V) M (bits) 000 001 010 011 100 101 110 111 1 2 3 4 5 6 7 0 Caractéristique théorique réelle Caractéristique théorique idéale Quantum Valeur pleine échelle II-2-) Résolution et Quantum d'un convertisseur II-2-1 ) Définition de la résolution (CAN) (CNA) La résolution est la plus petite variation du signal analogique d'entrée qui provoque un changement d'une unité sur le signal numérique de sortie. Elle est liée au quantum. La valeur du quantum dépend de la tension Pleine Echelle (PE, FS), elle est donnée par la relation : 2 Valeur Valeur 2 échelle Pleine Valeur q bits de nombre min MAX bits de nombre − = = La résolution est la 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. Elle est liée au quantum. La valeur du quantum dépend de la tension Pleine Echelle (PE, FS), elle est donnée par la relation : 1) 2 ( Valeur Valeur 1) (2 échelle Pleine Valeur q bits de nombre min MAX bits de nombre − − = − = II-2-2 ) Unité La résolution est définie en % de la pleine échelle (FULL SCALE ou FS).La valeur pleine échelle est donnée dans la documentation du circuit. II-2-3 ) Travail demandé : II-2-3-a ) Calculez le quantum pour les deux convertisseurs ci-dessus. (CAN) (CNA) 1V 2 8 q 3 = = 1V 1 2 7 q 3 = − = II-2-3-b ) Représentez sur les caractéristiques de transfert le quantum (q) Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 3 / 8 II-3-) Codage des valeurs II-3-1 ) Les codages les plus courant sont : Ø Pour les nombres non signés : Ø Le binaire naturel Ø Le B.C.D Ø Pour les nombres signés : Ø Le complément à deux Ø Le binaire signé (1XX pour les nombres négatifs et 0XX pour les positifs) II-3-2 ) Exemples de code binaire signé Signal bipolaire pour un CAN Signal bipolaire pour un CNA -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 N (Bits) 4 Ve (V) 001 010 011 100 101 110 111 000 000 001 010 011 100 101 110 111 Vs (V) M (bits) -3 -2 -1 0 1 2 3 -4 II-4-) Temps de conversion - temps d'établissement (Settling time) (CAN) (CNA) Temps minimum nécessaire au convertisseur pour stabiliser la donnée numérique en sortie après qu'une tension analogique stable ait été appliquée à l'entrée du CAN. Temps minimum nécessaire à la stabilisation de Vs après une transition du mot numérique appliqué à l'entrée du CNA. II-5-) Exercice II-5-1 ) Etude de la documentation du convertisseur AD7533 II-5-1-a ) Type de convertisseur ? II-5-1-b ) Le convertisseur fournit un courant unipolaire sur sa sortie, la tension de référence est de 15V. Calculez la valeur de la tension Pleine Echelle. II-5-1-c ) Calculez le quantum de ce convertisseur. II-5-1-d ) Donnez la résolution de ce convertisseur. II-5-1-e ) Donnez le temps de conversion de ce convertisseur. I II II I- - I Im mp pe er rf fe ec ct ti io on n d de es s c co on nv ve er rt ti is ss se eu ur rs s III-1-) Précision (Accuracy) III-1-1 ) Définition Elle caractérise l'écart maximal entre la valeur théorique de sortie et la valeur réelle. Elle tient compte de toutes les erreurs citées ci-après. III-1-2 ) Unité Elle s'exprime : Ø en % de la valeur pleine échelle, Ø ou en multiple du quantum. Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 4 / 8 III-2-) Erreur de quantification des convertisseurs Analogiques / Numériques Cette erreur, systématique, est due à la discrétisation du signal d'entrée sur les convertisseurs analogiques / numériques. Elle est en générale de + ou - 1LSB ou +/- ½ LSB. Erreur de - q Erreur de + / - ½ q Tension d'entrée Signal discrétisé Ve (V) N (bits) Erreur de quantification q - q Tension d'entrée Signal discrétisé Ve (V) N (bits) Erreur de quantification q + 1/2 q - 1/2 q III-3-) Erreur de décalage (Offset error) III-3-1 ) Définition (CAN) (CNA) Elle caractérise le fait qu'une tension nulle à l'entrée du convertisseur provoque un code différent de 00..00 Elle caractérise l'écart entre la tension nulle correspondant au code 00…00 et la tension de sortie réelle 0 1 2 3 4 5 6 7 N (Bits) 001 010 011 100 101 110 111 000 8 Ve (V) Erreur de décalage offset 000 001 010 011 100 101 110 111 Vs (V) M (bits) 1 2 3 4 5 6 7 0 Erreur de décalage offset III-3-2 ) Unité Elle est exprimée : Ø en % de la valeur pleine échelle (+/- 0,2 % FS) Ø ou en multiple du quantum. III-4-) Erreur de linéarité III-4-1 ) Définition Elle caractérise la variation autour de la sortie théorique de la sortie réelle. III-4-2 ) Unité Elle est exprimée : Ø en % de la valeur pleine échelle (+/- 0,2 % FS) Ø ou en multiple du quantum. Lycée Durzy Villemandeur TERMINALE Génie Electronique DOC PROF Page 5 / 8 III-4-3 ) Travail demandé (CAN) (CNA) 0 1 2 3 4 5 6 7 N (Bits) 001 010 011 100 101 110 111 000 8 Ve (V) Caractéristique théorique Caractéristique réelle avec erreur de linéarité Erreur de linéarité de + X% de la valeur pleine échelle Erreur de linéarité de - X% de la valeur pleine échelle 000 001 010 011 100 101 110 111 Vs (V) M (bits) 1 2 3 4 5 6 7 0 Valeur théorique Valeur Réelle Erreur de linéarité de + X% de la valeur pleine échelle Erreur de linéarité de - X% de la valeur pleine échelle Le CAN ci-dessus à une erreur de linéarité de +/- 5 % FS. Calculez l'écart maximal entre la valeur théorique et réelle du premier "pas". Tension pleine échelle de 8V, donc 5% FS = (8*5) / 100 = 400 mV (q – 0,4 = 0,6 < 1ier pas < q + 0,4 = 1,4 ) V A partir de la caractéristique de transfert donnée ci-dessus, calculez l'erreur maximum de linéarité de ce convertisseur εMAX = 400 mV pour le code 011 Tension pleine échelle 7V, donc l'erreur de linéarité est de : X = (100 x 0,4 / 7) = 5,7 % 2,6 V < Vs (3V) < 3.4 V III-5-) Erreur de gain (Gain Error) III-5-1 ) Définition Elle caractérise une pente différente entre la caractéristique de transfert théorique et réelle. (CAN) (CNA) 0 1 2 3 4 5 6 7 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 000 001 010 011 100 101 110 111 Vs (V) M (bits) 1 2 3 4 5 6 7 0 Caractéristique théorique Caractéristique réelle avec erreur de gain Erreur de gain de + 1LSB Caractéristique uploads/Philosophie/ cna-can-prof.pdf