DIDALAB EDD038100 Mode D'emploi

Masquer les pouces

page de 87

/ 87
Signets

Liens rapides

Télécharger ce manuel

CONVERTISSEURS

ANALOGIQUE/NUMERIQUE

EDD038100

Marc DEMONCHY et Robert LE GOFF

Professeurs

L.S.I. Gustave EIFFEL-CACHAN

DIDALAB

5 Rue du Groupe Manoukian

78990 Elancourt

Tel: 01.30.66.08.88 / Fax: 01.30.66.72.20

ge@didalab.fr

24/07/2007

EDD038100

Sommaire des Matières pour DIDALAB EDD038100

Page 1 CONVERTISSEURS ANALOGIQUE/NUMERIQUE EDD038100 Marc DEMONCHY et Robert LE GOFF Professeurs L.S.I. Gustave EIFFEL-CACHAN DIDALAB 5 Rue du Groupe Manoukian 78990 Elancourt Tel: 01.30.66.08.88 / Fax: 01.30.66.72.20 ge@didalab.fr 24/07/2007 EDD038100...
Page 2 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Page 2 sur 87...
Page 3 Ref: EDD038100 PRESENTATION.................. 5 INSTALLATION..................5 ..............5 LIMENTATION ET MISE SOUS TENSION ..................5 ABLAGE DES FONCTIONS DESCRIPTION MATERIELLE............. 6 BLOC REPRISE.......................6 HORLOGES ......................6 TENSIONS DE REFERENCE................7 UNITE DE COMPTAGE ET D’AFFICHAGE ............7 LOGIQUE DE COMMANDE...................8 INTEGRATEUR SIMPLE ET DOUBLE RAMPE ..........8 COMPTEURS......................9...
Page 4 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique RAPPELS THEORIQUES ..............39 FONCTIONS HYBRIDES ..................39 5.1.1 REPRÉSENTATION D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE......39 5.1.1.1 Représentation analogique ..............39 5.1.1.2 Représentation numérique ..............39 5.1.2 SYSTEMES ANALOGIQUES ..............39 5.1.2.1 Systèmes numériques ................40 5.1.2.2 Systèmes hybrides................40 5.1.3 CONVERSION NUMERIQUE-ANALOGIQUE (CNA)......
Page 5 Ref: EDD038100 1 Présentation Le convertisseur Analogique/Numérique est un module permettant le fonctionnement d’un échantillonneur-bloqueur, des convertisseurs simple et double rampe, par comptage ou circuit intégré. Le module est composé de : • Intégrateur simple et double rampe • Intégrateur à amplificateur opérationnel, •...
Page 6 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 3 Description matérielle 3.1 BLOC REPRISE Le bloc "reprise" est représenté sur la maquette par le circuit suivant : Le bloc reprise est composé de 2 prises BNC. 3.2 HORLOGES Le bloc "horloges" est représenté sur la maquette par le circuit suivant : Le circuit est composé...
Page 7 Ref: EDD038100 3.3 TENSIONS DE REFERENCE Le bloc "tensions de référence" est représenté sur la maquette par le circuit suivant : Le circuit est composé du circuit TL081 et d’un potentiomètre. Le potentiomètre de réglage permet d'ajuster les tensions de référence à un niveau souhaité.
Page 8 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 3.5 LOGIQUE DE COMMANDE Le circuit de logique de commande est représenté ci-après : Ce bloc est composé de trois circuits, CD4040, CD4510 et CD4000. 3.6 INTEGRATEUR SIMPLE ET DOUBLE RAMPE Le bloc "intégrateur simple et double rampe" est représentée ci-après : Le circuit est composé...
Page 9 Ref: EDD038100 3.7 COMPTEURS Le bloc "compteurs" est représenté sur le schéma ci-après : Le bloc "compteurs" est composé d’un amplificateur opérationnel LM311, des circuits CD2083 et CD4520 et d’une résistance de 10kO. Page 9 sur 87...
Page 10 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 3.8 CONVERTISSEUR N/A Le circuit correspondant est représenté par le montage ci après : Le bloc "convertisseur N/A" est composé d’un amplificateur opérationnel TL081, du convertisseur industriel intégré DAC 08 et de trois résistances de 10kO. Page 10 sur 87...
Page 11 Ref: EDD038100 CONVERTISSEUR A/N Le circuit correspondant est représenté par le montage ci après : Le bloc "convertisseur A/N" est composé du convertisseur industriel intégré ADC 08 et des circuits CD4528 et LF398. Page 11 sur 87...
Page 12 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Page 12 sur 87...
Page 13 Ref: EDD038100 3.10 PLAN DE LA MAQUETTE Page 13 sur 87...
Page 15 Ref: EDD038100 4 Travaux pratiques 4.1 INTEGRATEUR SIMPLE RAMPE, INTEGRATEUR DOUBLE RAMPE 4.1.1 FONCTIONS AUXILIAIRES 4.1.1.1 GENERATEURS 4.1.1.1.1 Tensions de référence Le bloc "tensions de référence" est représenté sur la maquette par le circuit suivant : Les deux tensions de référence continues réglables sont appelées -Vref et l'autre +Vref.
Page 16 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Relever en concordance des temps, les chronogrammes des tensions disponibles aux bornes F1, F2, F3 et F4. Mesurer les fréquences des tensions disponibles en ces bornes ainsi que leurs amplitudes. 4.1.1.2 UNITE DE COMPTAGE ET D’AFFICHAGE L'unité...
Page 17 Ref: EDD038100 Recommencer la manipulation précédente, en appuyant sur le bouton poussoir un peu plus longtemps. Décrire le comportement du système. En déduire l'action d'un niveau haut de tension appliqué à la borne Mm. 4.1.1.3 LOGIQUE DE COMMANDE Le circuit de logique de commande est représenté ci-après : Supprimer toutes les connexions précédemment réalisées sauf celles reliant la...
Page 18 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 4.1.2.1 UTILISATION EN SIMPLE RAMPE On désire obtenir un signal ayant la forme suivante : • Réaliser les connexions suivantes : - relier Ho à F4, - relier H2 à K2, - relier K3 à Hl, - relier K3 à...
Page 19 Ref: EDD038100 • Relier ensuite D à E et visualiser la tension disponible en H4. • Relever en concordance des temps, les oscillogrammes des tensions disponibles en C, en H4 et en H5. • Relier les bornes - H4 à Cp, - H5 à...
Page 20 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Câblage de la maquette pour un fonctionnement en intégrateur simple rampe Page 20 sur 87...
Page 21 Ref: EDD038100 4.1.2.2 UTILISATION EN DOUBLE RAMPE On désire obtenir un signal ayant la forme suivante : • Réaliser les connexions suivantes : - relier Ho à F2, - relier H1 à K1, H2 à K2 et H3 à K3.
Page 22 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Travaillant sur 8 bits, cela fait des sauts de 20mV (en effet, il y a 2 =256 combinaisons, donc 256 sauts de tension soit des pas de = 0,02V). • La borne Vz est reliée à la masse. •...
Page 23 Ref: EDD038100 Câblage de la maquette pour un fonctionnement en intégrateur double rampe Page 23 sur 87...
Page 24 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 4.2 CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE PAR COMPTAGE L'objectif de cette manipulation est d'illustrer la conversion d'une tension analogique u en un nombre binaire N. La partie utile de la maquette est représentée sur le schéma ci-après : 4.2.1 ETUDE DU COMPARATEUR SEUL Appliquer en Ux une tension continue U=2V.
Page 25 Ref: EDD038100 Quelles sont les limites de la tension U pour un fonctionnement correct du comparateur ? 4.2.2 ETUDE L’ENSEMBLE COMPARATEUR-COMPTEUR- CONVERTISSEUR NUMERIQUE/ANALOGIQUE En plus du bloc "compteur-convertisseur N/A", nous utilisons les blocs "horloges" et "tensions de références". Première partie : •...
Page 26 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique • Relier l'entrée de mise à zéro Dpc à Bp. Après avoir appuyé sur le bouton poussoir puis l'avoir relâché, relever : - l'état des DEL, - et la valeur de Uy. En déduire le nombre binaire N correspondant à la tension U. En réglant Vref à...
Page 27 Ref: EDD038100 Câblage de la maquette pour une conversion par comptage Page 27 sur 87...
Page 28 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 4.3 CONVERTISSEUR ANALOGIQUE/NUMERIQUE INTEGRE La partie utile de la maquette est représentée sur le schéma ci-après : 4.3.1 EHANTILLONEUR BLOQUEUR Comme la conversion analogique-numérique n'est pas un processus instantané, il est nécessaire, dans le cas de la conversion d'une tension analogique variable dans le temps, de la maintenir constante pendant la phase de conversion.
Page 29 Ref: EDD038100 4.3.1.1 Montage • Appliquer en Ex une tension sinusoïdale u de fréquence f = 100Hz et d'amplitude û = 4V. • Relier les bornes Dpv et F2. • Visualiser, à l'oscilloscope, la tension d'entrée de l'échantillonneur-bloqueur et la tension de sortie disponible sur la borne Sx.
Page 30 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique • L'entrée Hv d'horloge du convertisseur est reliée à la borne F1 (512 kHz). 4.3.2.2 Expérimentation a) Conversion d'une tension continue • Appliquer en Ex une tension continue U = 2V. • Relever l'état des diodes électroluminescentes. •...
Page 31 Ref: EDD038100 • Quel est l'état des diodes électroluminescentes ? Expliquer cet état (avec une fréquence de 1Hz on voit très bien ce qui se passe). Page 31 sur 87...
Page 32 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Câblage de la maquette pour l’étude d’un C.N.A. intégré associé à un échantillonneur-bloqueur Page 32 sur 87...
Page 33 Ref: EDD038100 4.3.3 ASSOCIATION CAN/CNA 4.3.3.1 Montage • La fréquence d'échantillonnage est réglée à 4 kHz (les bornes Dpv et F2 sont reliées). • La sortie Sx de l'échantillonneur-bloqueur est reliée à l'entrée Ey du convertisseur. • L'entrée Hv d'horloge du convertisseur est reliée à la borne F1 (512kHz).
Page 34 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Câblage de la maquette pour l’étude de l’association CAN/CNA Page 34 sur 87...
Page 35 Ref: EDD038100 4.4 COMPARAISON DIFFERENTS TYPES CONVERTISSEURS 4.4.1 MONTAGE 4.4.1.1 INTEGRATEUR DOUBLE RAMPE • Réaliser les connexions suivantes : - relier Ho à F2, - relier H1 à K1, H2 à K2 et H3 à K3. • La borne Vx est la borne à laquelle il faut appliquer la tension inconnue dont on veut connaître la valeur moyenne.
Page 36 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 4.4.1.2 CONVERTISSEUR PAR COMPTAGE • Relier les bornes : à Uy, - C0 à E0, C1 à E1, C2 à E2, C3 à E3, C4 à E4, C5 à E5, C6 à E6 et C7 à E7, - Uz à...
Page 37 Ref: EDD038100 4.4.2 EXPERIMENTATION • La tension à convertir est une tension continue de 2V mesurée avec un voltmètre numérique de bonne précision ; la résolution est de 20mV (si les tensions de référence ±Vref ont été préalablement réglées à 5,12V).
Page 38 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Câblage de la maquette pour la reconstitution d’une tension analogique après conversion analogique/numérique Page 38 sur 87...
Page 39 Ref: EDD038100 5 Rappels théoriques 5.1 FONCTIONS HYBRIDES 5.1.1 REPRÉSENTATION D'UNE GRANDEUR PHYSIQUE La valeur numérique d'une grandeur physique peut être représentée soit de manière analogique, soit de manière numérique 5.1.1.1 Représentation analogique Prenons l'exemple d'une montre traditionnelle à aiguilles ; la progression des aiguilles au cours du temps se fait de façon continue : à...
Page 40 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique remplacés par des appareils numériques), les récepteurs radiophoniques, les magnétophones, … 5.1.2.1 Systèmes numériques Dans ces systèmes les grandeurs physiques évoluent de manière discontinue. C'est le cas des ordinateurs, des calculatrices, des multimètres numériques, des machines outils à commande numérique. Les principaux avantages qui font que les systèmes numériques sont de plus en plus employés, sont : - d'être souvent programmables,...
Page 41 Ref: EDD038100 5.1.3 CONVERSION NUMERIQUE-ANALOGIQUE (CNA) La conversion numérique analogique réalise la transformation d'un signal numérique, généralement représenté en binaire naturel ou en décimal codé binaire (DCB), en une tension ou un courant. La figure ci-après est la représentation symbolique du convertisseur qui réalise cette opération.
Page 42 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique En prenant les lignes : 0 0 1 10 mV 0 1 0 20 mV 1 0 0 40 mV On remarque que l a tension de sortie est fonction de la position (ou du rang) de chaque chiffre : est le bit de poids le plus faible: il a un poids 10 mV.
Page 43 Ref: EDD038100 (C’est aussi l'inverse du nombre de pas) 5.1.3.3 Code d'entrée DCB Certains convertisseurs N/A travaillent en code DCB. Un convertisseur de ce type pour quatre chiffres décimaux est un convertisseur 16 bits car il faut 4 bits par chiffre : La tension ou l'intensité...
Page 44 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.1.4 CONVERSION ANALOGIQUE/NUMERIQUE (CAN) La conversion analogique numérique réalise la transformation d'une tension ou d'un courant en un signal numérique ; généralement représenté en binaire naturel ou en décimal codé binaire (DCB). La figure ci-après est la représentation symbolique du convertisseur qui réalise cette opération.
Page 45 Ref: EDD038100 Ces convertisseurs possèdent un convertisseur numérique analogique: une logique de commande permet de lancer le processus de conversion (START) ; elle modifie, à la cadence imposée par l'horloge, le contenu binaire du registre jusqu'à l'égalité entre la tension de sortie du CNA et la tension à convertir ; la tension de sortie du comparateur change d'état ce qui provoque l'arrêt de la...
Page 46 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.1.4.3 Multiplexage Plusieurs sources peuvent fournir des tensions analogiques à un convertisseur A/N. Ne pouvant pas les convertir simultanément, on le fait fonctionner en temps partagé par multiplexage des voies auxquelles les tensions sont appliquées. Une logique de commande sélectionne la voie d'entrée et donne l'ordre du début de la conversion.
Page 47 Ref: EDD038100 Le schéma ci-après est un exemple de conversion de plusieurs tensions analogiques par un convertisseur analogique numérique. L'une des horloges est utilisée pour la commande des interrupteurs k ,..., c'est-à-dire pour sélectionner les différentes voies. L'autre horloge génère les impulsions qu'utilise le CNA.
Page 48 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Il faut effectuer la somme de ces n tensions, chacune d'entre elles est affectée d'un coefficient correspondant au poids dans le nombre binaire. Raisonnons à partir du montage suivant : Dans l'exemple choisi, le nombre est codé sur 7 bits : a Les résistances R et R forment une progression...
Page 49 Ref: EDD038100 La tension de sortie s'écrit alors : = - E(a +2 a +4 a +8 a +16 a +32 a +64 a ou encore : = - E(2 Pour chaque entrée, le gain est le poids du bit dans le nombre à convertir : est le bit de poids le plus fort (M.S.B.), 2...
Page 50 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Evaluons les tensions disponibles en A, B, C, D, E, F et G. En partant de la droite et en remontant progressivement le long du schéma vers la gauche, nous obtenons les schémas réduits suivants Page 50 sur 87...
Page 51 Ref: EDD038100 Remarque : Pour l'obtention de ces schémas il faut utiliser le fait que: - deux résistances de même valeur 2R associées en parallèle sont équivalentes à une résistance de valeur R ; - deux résistances de même valeur R associées en série sont équivalentes à...
Page 52 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique De ces schémas, nous en déduisons que : /2, U /2, U /2, U /2, U /2, U /2 et Comme U , nous obtenons : /128, U /64, U /32, U /16, U /8, U /2 et U On dispose alors d'une gamme de tensions pondérées au moyen de deux valeurs seulement de résistances (R et 2R).
Page 53 Ref: EDD038100 En intégrant une logique de commande permettant la déconnexion des résistances 2R (voir figure ci-après), on fait disparaître le terme correspondant dans la somme. Pour l'exemple ci-dessus, la tension de sortie a pour expression :   −...
Page 54 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.2.3 CARACTERISTIOUES D'UN CNA 5.2.3.1 Caractéristique de transfert d'un CNA idéal C'est la courbe u (N). La grandeur de commande étant une grandeur discontinue, la caractéristique de transfert est une courbe en escalier. L'enveloppe de cette caractéristique est une droite dans le cas d'un convertisseur idéal.
Page 55 Ref: EDD038100 Page 55 sur 87...
Page 56 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.2.3.3 Précision d'un CNA réel La précision d'un CNA, est l'écart maximal entre les enveloppes de la caractéristique réelle et de la caractéristique idéale divisé par la valeur maximale de la tension de sortie appelée tension pleine échelle. 5.2.3.4 Temps de conversion Le temps de conversion est la durée nécessaire pour que la tension de sortie soit acquise avec une précision déterminée lors du passage de la...
Page 57 Ref: EDD038100 5.2.4 APPLICATIONS A chaque fois qu'il faut transformer le signal de sortie d'un circuit numérique en une tension ou un courant, des convertisseurs numérique- analogique sont utilisés. 5.2.4.1 Asservissement numérique Pour réguler la vitesse de rotation d'un moteur, la température d'un four, pour créer des rampes d'accélération ou de décélération, pour piloter le...
Page 58 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.3 CONVERTISSEURS ANALOGIQUE / NUMERIQUE On dispose d'une tension analogique et on désire la convertir en un nombre. 5.3.1 CONVERTISSEUR SIMPLE RAMPE Considérons le montage de la figure ci-après : L'entrée START, soumise à une impulsion de tension, met à zéro le compteur, ferme l'interrupteur analogique K et bloque l'opérateur ET, ce qui empêche le passage des impulsions d'horloge et ceci tant qu'elle reste au niveau haut.
Page 59 Ref: EDD038100 Le condensateur se charge à courant constant. A l'instant t = 0, la tension aux bornes du condensateur est nulle ; le condensateur se charge et la tension à ses bornes croît linéairement en fonction du temps :...
Page 60 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Page 60 sur 87...
Page 61 Ref: EDD038100 Ce type de convertisseur est facile à mettre en oeuvre mais sa précision dépend de celle de la capacité du condensateur, de la stabilité de la fréquence de l'horloge. Pour éviter ces inconvénients, on utilise un convertisseur double rampe.
Page 62 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Le dispositif est alors dans l'état suivant : le compteur est à zéro, la tension aux bornes du condensateur est nulle et la sortie du comparateur est à l'état haut. Lorsque l'entrée START passe à l'état bas, l'opérateur ET est validé : le signal d'horloge peut alors passer et arriver jusqu'au compteur.
Page 63 Ref: EDD038100 Les chronogrammes représentés sur la figure suivante illustrent le fonctionnement de ce convertisseur. Page 63 sur 87...
Page 64 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Page 64 sur 87...
Page 65 Ref: EDD038100 Ce type de convertisseur est très utilisé dans les systèmes d'affichage (multimètre...). Ces convertisseurs sont relativement lents. Remarque : Sur la maquette d'étude, nous proposons une variante de ce montage. 5.3.3 CONVERSION PAR COMPTAGE Ce type de convertisseur est appelé aussi convertisseur à rampe numérique.
Page 66 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique L'entrée START, soumise à une impulsion de tension, met à zéro le compteur et bloque l'opérateur ET, ce qui empêche le passage des impulsions d'horloge et ceci tant qu'elle reste au niveau haut. Le dispositif est alors dans l'état suivant : le compteur est à zéro, la tension de sortie du convertisseur est nulle et la sortie du comparateur est à...
Page 67 Ref: EDD038100 Page 67 sur 87...
Page 68 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique • Comme pour les convertisseurs à rampe, la durée de la conversion est longue. La précision du convertisseur à comparaison directe dépend de celle du CNA utilisé pour produire la tension de comparaison. • La structure d'un CAN à rampe numérique et celle du CAN à simple rampe, sont comparables.
Page 69 Ref: EDD038100 Les éléments de base d'un convertisseur à approximations successives sont : - un comparateur, - un convertisseur CNA, - un registre, - une logique de commande. Nous avons pris l'exemple d'un convertisseur 12 bits. La conversion se fait par comparaison en commençant par le bit de poids le plus fort.
Page 70 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Deux cas se posent : - soit la tension de sortie du CNA est inférieure à la tension à convertir : reste à "1" et le bit précédent, a , est mis à "1" ; - soit la tension de sortie du CNA est supérieure à la tension à convertir : alors a est mis à...
Page 71 Ref: EDD038100 La tension de sortie de l'exemple précédent est : uCNA=(1x2048mV)+(1x512mV)+(1x128mV)+(1x16mV)+(1x4mV) =2708mV 5.3.5 COURBE DE CONVERSION D'UN CAN Une courbe de conversion permet d'effectuer la correspondance entre la grandeur électrique à convertir et le résultat de la conversion (un nombre).
Page 72 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique On dit qu'il y a quantification de la tension u car pour toutes les valeurs de cette tension u comprises dans une plage d'étendue U , le nombre N conserve la même valeur. U est la résolution du convertisseur. Dans la pratique, deux courbes de conversion sont possibles.
Page 73 Ref: EDD038100 Dans ce dernier cas, on dit que la courbe est centrée par rapport à U On constate que chaque mesure est entachée d'une erreur systématique qui est appelée erreur de quantification. Dans le second cas, elle est au...
Page 74 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique maximum de ±U /2 (en numérique cela correspond à ± 1/2 du bit de poids le plus faible) Comme dans le cas d'un CNA, l'enveloppe de la caractéristique de transfert d’un CAN idéal est une droite alors que celle d'un CAN réel est une courbe.
Page 75 Ref: EDD038100 5.4.1.1 Signal échantillonné Les figures ci-après représentent une tension et cette même tension échantillonnée : Le signal échantillonné est constitué, comme son nom l'indique, d'échantillons du signal initial prélevés à des instants régulièrement espacés. Appelons Te la période d'échantillonnage : le signal n'est défini qu'aux instants : Te, 2Te, 3Te, ..., nTe.
Page 76 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique K est un interrupteur analogique dont la fermeture et l'ouverture, sont commandées par un signal impulsionnel de période Te et dont la durée t de l'état haut (qui correspond à la fermeture de K) doit être très faible. Pour un état haut du signal d'horloge, nous pouvons écrire que u = u et pour un état bas de ce même signal u...
Page 77 Ref: EDD038100 5.4.1.2 Reconstitution du signal Le signal échantillonné doit contenir toutes les informations contenues dans le signal initial. Plus il y aura d'échantillons, plus il sera facile de reconstituer le signal initial. La fréquence d'échantillonnage doit être la plus grande possible.
Page 78 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique O est la pulsation .du signal d'horloge : π 2 Ω Les amplitudes des harmoniques se calculent à partir de la relation : τ ∫ Ω Ce qui donne :   τ     π...
Page 79 Ref: EDD038100 τ Nous observons une composante de fréquence f et d'amplitude û deux τ û π composantes de fréquences Fe+f et Fe+f et d'amplitude , deux π τ û π composantes de fréquences 2Fe+f et 2Fe+f et d'amplitude π...
Page 80 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.4.1.3 Fréquence d'échantillonnage Reprenons la figure illustrant l'analyse spectrale : Pour que ce que nous avons décrit précédemment soit réalisable, il faut que la raie de fréquence f soit effectivement la première raie. Ce qui nécessite la relation suivante : f<Fe - f c'est-à-dire : Fe >...
Page 81 Ref: EDD038100 5.4.1.4 Principe de l'échantillonneur-bloqueur L'échantillonnage d'un signal à convertir réalisé échantillonneur-bloqueur. Un convertisseur analogique numérique placé à la sortie de l'échantillonneur-bloqueur convertit chaque échantillon. Il faut donc prélever un échantillon. Cet échantillon doit être maintenu constant pendant toute la durée de la conversion.
Page 82 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique L'interrupteur électronique K est commandé au rythme du signal d'horloge dont la période Te est la période d'échantillonnage. Pendant la durée t le condensateur se charge sous la tension u ce qui nécessite une constante de temps de l'ensemble "interrupteur- condensateur"...
Page 83 Ref: EDD038100 Le fonctionnement se décompose donc en trois phases : - phase d'échantillonnage, - phase de maintien, - phase de conversion. Page 83 sur 87...
Page 84 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique 5.4.2 STRUCTURE D'UNE CHAINE NUMERIQUE 5.4.2.1 Système en chaîne ouverte Nous pouvons résumer tout ce que nous venons de présenter par le synoptique suivant : L'ensemble constitue une chaîne d'acquisition et de restitution du signal. Le capteur fournit une tension électrique (ou un courant) image de la grandeur physique captée.
Page 85 Ref: EDD038100 Page 85 sur 87...
Page 86 Travaux Pratiques Convertisseur Numérique/Analogique Voici un exemple de quelques signaux obtenus : Page 86 sur 87...
Page 87 Ref: EDD038100 5.4.2.2 Système en chaîne fermée Le système décrit précédemment concerne un fonctionnement en chaîne directe. Beaucoup de systèmes fonctionnent en chaîne fermée. La chaîne directe doit être accompagnée d'une chaîne de retour comme cela est représenté ci-après :...