I. Simulation d’un convertisseur Numérique/Analogique

Rappels et compléments:

Un convertisseur numérique-analogique (CNA, de N/A pour numérique vers analogique ou, en anglais, DAC, de D/A pour Digital to Analog Converter) est un composant électronique dont la fonction est de transformer une valeur numérique (codée sur plusieurs bits) en une valeur analogique (en général une tension nommée V_S ou V_OUT) proportionnelle à la valeur numérique codée N.

 

La résolution ou quantum (ou quantification)

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 (CNA). 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.

 

Comment retrouver la sortie Vs pour une valeur numérique N?

     Vs = N * q    (on convertira d'abord N en décimal puis on fait le calcul)

 

Complément de vocabulaire:

• INPUT, parfois abrégé en IN, signifie "entrée"
• OUTPUT, parfois abrégé en OUT, signifie "sortie"

   

T.P.:

Roue codeuse: il s'agit d'un élément "électro-mécanique". On tourne la roue (en général avec deux petits boutons + et -), un chiffre hexa s'affiche (de 0 à F) en façade et le composant fournit alors le chiffre hexa sous forme de code binaire (sur 4 bits) 

  

I. Simulation et essai d'une roue codeuse:

Ouvrir le fichier « dac_8_2025version0.pdsprj » à l’aide du logiciel « Protéus.démo ou Protéus pro» (téléchargez d'abord le fichier)

On va vérifier le fonctionnement d'une roue codeuse à l'aide de cette simulation

A l'aide des flèches, on appuie sur deux boutons qui font tourner la roue codeuse. Le chiffre devant change, ainsi que l'état des leds.

A l’aide de la simulation, compléter le tableau ci dessous (colonnes D4, D3, D2 et D1):

Position de la roue codeuse (caractère visible sur le devant)	D4 (0 ou 1)	D3 (0 ou 1)	D2 (0 ou 1)	D1 (0 ou 1)	Valeur décimale	Valeur hexadécimale
0
1
4
A
F

En déduire le contenu des deux dernières colonnes

 

  

II Simulation d’un convertisseur Numérique/Analogique 

Ouvrir le fichier « dac_8_2025.pdsprj » à l’aide du logiciel « Protéus.démo ou Protéus pro» (téléchargez d'abord le fichier)

 

a) Sur le schéma ci-dessus :

• Identifier (en entourant) les entrées du convertisseur et donner ses caractéristiques électriques et l’élément permettant sa variation (roues codeuses)

• Identifier (en entourant) la sortie du convertisseur et donner ses caractéristiques

 

b) Par simulation, déterminer la résolution du convertisseur N/A (on change la valeur des roues codeuses)? expliquer votre démarche.

c) Retrouvez la valeur de la résolution par calcul.

 

d) Retrouvez par le calcul la valeur d’entrée présente (en binaire et Hexadécimal) pour les valeurs de tension de sortie (Vout ou Vs) indiquées ci-dessous:

Tension de sortie Vout (Vs)	Valeur en décimale de N	Valeur en binaire de N (8 bits)	Valeur en Hexadécimale de N
10
4

 

e) Vérifier par simulation. Que constatez-vous ?

 

 

III Simulation d’un convertisseur Numérique/Analogique alimentant un moteur

Ouvrir le fichier « dac_8_2025version2.pdsprj » à l’aide du logiciel « Protéus.démo ou Protéus pro» (téléchargez d'abord le fichier)

3.1 Calculer la résolution (quantum) de ce CNA.

 

Essai N°1

3.2 Faire un essai avec FF sur la roue codeuse

      Relever: V_OUT et la vitesse de rotation du moteur

3.3 Calculer la tension V_OUT qu'il faudrait avoir pour que le moteur tourne à 500 tr/min (la vitesse d'un moteur à courant continu est proportionnelle à la tension)

3.4 Calculer le nombre décimal N à mettre sur le CNA pour avoir la tension précédente. Convertir N en binaire et en hexadécimal.

3.5 Faites l'essai avec notre simulation. quelle valeur de vitesse relevez-vous? Est-ce correct?

 

Essai N°3

3.6 Mettre 3A sur le roue codeuse. Faire l'essai et relever V_OUT et la vitesse du moteur

3.7 Convertir (3A)_h en binaire

3.8 Mettre ensuite 3A en décimal

3.9 Calculer alors V_OUT. Retrouvez vous la valeur mesurée?

3.10 Calculer la vitesse  du moteur. Retrouvez vous la valeur mesurée?

 

Essai N°4

3.11 Calculer la tension V_OUT qu'il faudrait avoir pour que le moteur tourne à 100 tr/min

3.12 Calculer le nombre décimal N à mettre sur le CNA pour avoir la tension précédente

3.13 Faites l'essai avec notre simulation. Quelle valeur de vitesse relevez-vous? Est-ce correct?