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I. La conversion N/A et A/N

1. Généralités sur les conversions analogique ↔ numérique

Voici une petite vidéo de présentation: (lien: ici)

   

   

La résolution (ou quantum)

En électronique, le quantum correspond à la tension analogique de la valeur numérique la plus petite dans un convertisseur numérique/analogique (CNA), soit un "1 logique". C'est donc la différence de tension qu'il y a entre une valeur numérique et la valeur numérique suivante, à la sortie d'un convertisseur numérique/analogique (CAN). On peut dire aussi que c'est la plus petite variation de la tension analogique qu'un système/instrument de mesure peut détecter.

Pour un CAN Pour un CNA
                                 

      avec Vref = tension pleine échelle (en général la tension d'alimentation du convertisseur) et n le nombre de bits.  

  

  

Exemple d'un convertisseur analogique→numérique (CAN) alimenté en 8V (Uref) sur 3 bits:

  

Remarques:

  • Pour retrouver la valeur numérique fournie par un CAN, il suffira de diviser la tension d'entrée par la résolution. Ainsi si U=4V alors le nombre numérique correspondant sera 4/1=4 (100 en binaire), si U=5 on aura 5/1=5 (101 en binaire), ...
  • Mais si la tension vaut 4,1V ou 4,2V, la valeur numérique reste la même (100). Le convertisseur fonctionne par paliers (un palier = la résolution). Si ces paliers sont trop important comme dans le cas ici, la précision du convertisseur est faible. Ainsi la valeur la plus faible détectable par notre CAN est 1V (la résolution). Si on avait pris un convertisseur sur 16 bits la résolution aurait été de 0,000122V (ce qui est nettement plus précis!).
  • La valeur Uref n'est jamais atteinte. La valeur max convertie est : Uref - q (ici 8-1=7V).

  

  

     

  

2. Exemple de simulation d’un montage A/N (convertisseur analogique → numérique)

Ouvrez le fichier  « adc_8.DSN » à l’aide du logiciel « Protéus.démo ». Simulez le montage et faites varier la position du potentiomètre RV1.





a) Sur le schéma ci-dessus :

  • Identifiez (en entourant) l’entrée du convertisseur : donnez ses caractéristiques électriques et l’élément permettant sa variation
  • Identifiez (en entourant) les sorties du convertisseur : donnez ses caractéristiques

         Faites valider vos réponses par le professeur.


b) Calculez la résolution de ce convertisseur.

c) Quel sera le mot binaire de sortie pour une tension d’entrée de 0,046875V ?

d) Quel sera le mot binaire de sortie pour une tension d’entrée de 4,69V (à faire par calcul)  ? Retrouvez ce résultat par la simulation.

e) Quel sera le mot binaire de sortie pour une tension d’entrée de 10,36V (à faire par calcul)  ? Retrouvez ce résultat par la simulation.

f) Relevez, grâce à la simulation et en changeant l'état d’activation de l'entrée OE (0 ou 1), l’état des sorties. En déduire le rôle de l'entrée OE ?

 

  

   


3. Exemple de simulation d’un montage N/A  (convertisseur numérique → analogique)

Ouvrir le fichier  « dac_8.DSN » à l’aide du logiciel « Protéus.démo ». Simulez le montage en faisant varier les roues codeuses.






a) Sur le schéma ci-dessus :

  • Identifiez (en entourant) les entrées du convertisseur :  donnez ses caractéristiques et l’élément permettant sa variation
  • Identifiez (en entourant) la sortie du convertisseur : donnez ses caractéristiques électriques

         Faites valider vos réponses par le professeur.



b) Par simulation, essayer de déterminer la résolution du convertisseur N/A ? expliquer votre démarche.

c) Retrouvez la valeur de la résolution par calcul.

d) Calculez la valeur d’entrée en binaire et Hexadécimal pour les valeurs de tension Vs indiquées ci-dessous:

Tension de sortie

(volts)

Valeur en binaire

Valeur en Hexadécimale

10

4



e) Vérifiez par simulation ; que constatez-vous ?