Conversion Analogique-Numérique (CAN)
Nous appelons résolution du CAN le nombre de bits que le convertisseur utilise pour coder le signal analogique en signal numérique. Enfin le calibre correspond
Conversions analogique - numérique et numérique - analogique.
obtient alors un signal numérique vq[k] discret en temps et en amplitude (iii). La quantification est liée à la résolution du CAN (son nombre de bits)
Le convertisseur analogique numérique CAN
Le CAN associe à toute valeur analogique d'entrée un code binaire de sortie prédéfini. Il s'agit ici d'un CAN dont la PE vaut 0 10V et la résolution 4.
Le C.A.N. : Convertisseur Analogique – Numérique 1 Généralités : 2
Un Convertisseur Analogique – Numérique CAN ou ADC (Analogue to Digital n
GELE4011 Chapitre 7: Conversion Analogique-Numérique
Convertisseur numérique-analogique (DAC) : convertit une entrée Ex : pour un DAC `a 3 bits la résolution est 8 (8 sorties distinctes).
Cours : Conversion analogique - numérique Présentation de la
La résolution numérique d'un convertisseur correspond à son nombre de bits n. Remarque : q représente la pente. Exercice 1. Soit un C.A.N 12 bits
CNA et CAN - Cours.pdf
Le convertisseur Numérique/Analogique (abrégé CNA) est un dispositif La résolution d'un CNA est une tension elle s'exprime donc en volt (V).
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Numérique. Analogique. CAN. CNA. Convertisseur Analogique Numérique : Analog to Digital Converter. CAN : ADC quantification en amplitude ( résolution ) ...
Etude et conception de CAN haute résolution pour le domaine de l
4.16 Résolution de convertisseurs pour différentes architectures . Il existe différents types de convertisseurs analogique/numérique (ADC pour Analog-.
CONVERTISSEURS ANALOGIQUE/NUMERIQUE
La résolution d'un convertisseur N/A est égale à la plus petite variation de la tension de sortie qui peut être provoquée par une modification du signal.
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Plus la résolution d'un CAN est élevée plus la sortie numérique est une image précise du signal analogique d'entrée comme l'illustre le tableau II 1 pour
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Convertisseur Analogique Numérique : Analog to Digital Converter CAN : ADC quantification en amplitude ( résolution ) Document ( pdf ) : DAC0800
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Convertisseur numérique-analogique (DAC) : convertit une entrée binaire en sortie analogique Résolution : nombre de sorties distinctes analogiques
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La résolution d'un convertisseur N/A est égale à la plus petite variation de la tension de sortie qui peut être provoquée par une modification du signal
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Par abus de langage on dira que la résolution du convertisseur est de n bits On noteras que cette résolution ne dépend que du nombre de bits à convertir et
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Calculer au dixième de millivolt près la résolution Q d'un CNA de 12 bits auquel on applique une tension de référence VRef = 9V III - Technologie des
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Généralités Conversion Analogique / Numérique (CAN) et Numérique La résolution numérique d'un convertisseur correspond à son nombre de bits n
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Résolution et pas d'un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) • Période d'échantillonnage d'une conversion analogique-numérique OBJECTIFS DE FORMATION
[PDF] Conversion analogique-numérique
Un Convertisseur Analogique-Numérique (CAN en français ADC pour Analog to Résolution numérique : n bits quantification en amplitude ( résolution )
Comment calculer la résolution d'un convertisseur analogique-numérique ?
La résolution q (ou p) d'un convertisseur analogique/numérique de n bits travaillant sur un domaine en tension électrique est donnée par : En effet, avec n bits, il est possible de coder valeurs différentes, donc on divise la longueur du domaine par le nombre de valeurs possibles.Quelle est la résolution du convertisseur analogique-numérique de l Arduino ?
Toutes les variantes ATmega utilisées sur les plateformes Arduino sont équipées d'un convertisseur analogique-numérique (CAN) multicanal intégré. Le CAN présente une résolution de 10 bits et peut générer jusqu'à 15 000 échantillons par seconde, sous forme de nombres entiers compris entre 0 et 1023.Comment calculer la précision d'un CAN ?
Solution des caractéristiques du CAN
Le nombre affiché par la carte à microcontrôleur varie entre 0 et 1023, ce qui correspond à un nombre total de 1024 possibilités : la résolution est donc de 10 bits car 210 = 1024.- De manière générale, la valeur de sortie (par exemple dans le cas d'une tension) est VS = n.q ou n représente le nombre binaire. Un CNA est définit par sa résolution N (par exemple 12 bits); connaissant la sortie pleine échelle (10V par exemple) on peut alors calculer le quantum (q = 10/(2N-1) dans notre exemple).
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 résolutionIl existe différentes technologies:
- rampe numérique - rampe analogique - approximations successives - parallèle1/ CAN - CNA Exemple d'un enregistrement sonore
Analogique
Numérique
Analogique
CAN CNA Convertisseur Analogique Numérique : Analog to Digital ConverterCAN : ADC
Convertisseur Numérique Analogique : Digital to Analog ConverterCNA : DAC
Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueConvertisseur Analogique Numérique
Exemple d'un
CAN 3 bits
( n = 3 )Une infinité de valeurs
8 valeurs
Résolution analogique
r = 5/8 = 0.625V r = U PE /2 nLa conversion
Analogique-
Numérique
introduit toujours une erreur de quantification Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueConvertir une tension variable
En amont du CAN se trouve un
échantillonneur-bloqueur qui prélève
régulièrement une valeur de Ue et bloque cette valeur jusqu'à l'échantillon suivant. ( mémoire analogique )Une infinité de valeurs
Tension d'entrée du CAN
le temps de conversion doitêtre inférieur à Te
Commande de l'échantillonneur
Période Te , Fréquence Fe = 1/Te
La conversion analogique numérique implique une double quantification : quantification temporelle ( échantillonnage ) quantification en amplitude ( résolution ) Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueRepliement du spectre ( Aliasing )
Exemple avec un signal sinusoïdal de période T échantillonné à Te= 1.25 TFe= 0.8 F
TTe=1.25 T
T' = 5 T
F' = 0.2 F
F' = F - Fe
Spectre du signal à
échantillonner
F Fe Fe/2 -FeRepliement du
spectreÀ l'entrée d'un CAN il faut
un filtre passe bas qui coupe Fc = Fe/2 Théorème de SHANNON : ( Critère de Nyquist )Fe > 2 . Fmax
Fmax : fréquence supérieure
du spectre de Ue Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiquePour résumer...
Filtre Passe Bas ( anti aliasing )
Multiplexeur
Échantillonneur
Bloqueur
CANSortie
parallèle ou série Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueTechnologie des CAN
Exemple d'utilisation
Temps de conversion
Technologie
Autres technologies
- CAN pipeline - CAN Sigma-Delta ( ) à sur-échantillonnageMesure sans précision Lent ( ms ) Simple rampe
Multimètre Lent ( ms ) Double rampe
Multi rampe
Acquisition son Rapide ( s ) Approximations successivesAcquisition vidéo
Oscilloscope numérique Très rapide ( ns ) Flash ( ou CAN parallèle ) Une impulsion " Start " remet à zéro le compteur et décharge le condensateurVs 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 Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueLES COMPTEURS
Les compteurs se présentent généralement sous la forme de circuits intégrés Ces derniers contiennent principalement des bascules. Ils comptent, suivant le système de numération binaire, le nombre d"impulsions appliquées à son entrée. Suivant qu"une nouvelle impulsion incrémente ou décrémente la valeur du mot binaire de sortie, le circuit fonctionne respectivement en compteur ou en décompteur.Schéma d'un compteur 3
bitsCOMPTEUR
Horloge Entrée
de mise à 0Sorties
Q2 Q1 Q0Description des entrées/
sorties Entrées • Horloge (H, CLK, CP) Entrée permettant une évolution de la sortie.Front montant actif :
Front descendant actif :
Remise à zéro (Reset, CLR)
Entrée permettant une mise à zéro des sorties.Active sur niveau haut ou niveau bas.
Sorties
• Q2, Q1, Q0Q2 : poids fort
Q0 : poids faible
CHRONOGRAMMES
Horloge active sur front descendant
Q2 Q0 Q1 H 0 1 0 0 00 1 0 1 0 1
0 1 10 0 1 1
1 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 00 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2
COMPTEUR 3 BITS
Le compteur précédent compte de 0 à 7.
On dit que c'est un compteur modulo 8.
F0 = F/2
F1 = F/4
F2 = F/8
F : fréquence du signal H
F0 : fréquence du signal Q0
F1 : fréquence du signal Q1
F2 : fréquence du signal Q2
En observant les signaux on remarque que :
Un compteur peut servir de diviseur de fréquences.COMPTEUR SYNCHRONE
COMPTEUR ASYNCHRONE
Dans la structure synchrone, l'horloge est la même pour tous les étages. Le basculement de toutes les sorties se fait en même temps.Dans la structure asynchrone, l'impulsion de
progression du compteur est appliquée sur l'entrée d'horloge du premier étage, les entrées d'horloge des autres bascules reçoivent le signal de sortie de l'étage précédentExemple : le 74LS193
Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueCAN simple rampe
On effectue une conversion tension temps ,
puis une mesure du temps ( quantifiée ) par une horloge de période T HCAN 1 rampe
U R = a.t tx = Ux/aEn fin de conversion :
N = tx / T
H = Ux / ( a.T HSi a n'est pas constant erreur
Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueCAN double rampe
Pour s'affranchir des
dérives de la constante de temps de l'intégrateur , on intègre deux fois1. On intègre Ux pendant un temps t
1 fixe2. On intègre -U
REFOn mesure le temps tx ( en unité T
H que met U R pour revenir à 0 U Rmax = - Ux . t 1 /RC U Rmax = - U REF . tx/RC tx = t 1 . Ux / U REF indépendant de RCN = tx / T
H = ( t 1 / T H ) . ( Ux / U REF Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueVoltmètre numérique
Réalisation d'un Voltmètre numérique avec un CAN double rampe :CA3162
Affichage sur 3 afficheurs 7 segments avec un décodeur BCD/7seg :CA3161
Conversion Analogique Numérique / Numérique Analogique Principe d'une recherche par approximations successives Principe de Dichotomie : on divise la plage de recherche par 2 à chaqueétape :
Masse Mx
0Mx256g
Masses test
256/2 , 256/4 , ...
1er test : on compare Mx et 128g ( le poids fort )
- : Mx < 128g : on enlève la masse de 128g + : Mx > 128g : on conserve la masse de 128g2ème test : on ajoute 64g ...
On réalise une mesure de Mx en tests
avec une résolution de 8 1g Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueApproximations successives avec un CNA
Exemple d'un CAN 3 bits
Ce CAN utilise un CNA !
La sortie du CNA est une tension analogique
Us = r.N
On teste successivement les bits de N
en débutant par le poids fort ( MSB )Le résultat du test est donné par le
comparateur.Exemple avec r=1V , U
PE =8V ,Ux=4.5V
UcompUs=r.N
NSortie série
( poids fort en 1 er ) Test du MSB: 4.5 > 4 on garde MSB à 1 ... 1 4V 100b=4 et on teste le bit suivant: 4.5 < 6 on remet le bit à 0 0 6V 110b=64.5 < 5 , le LSB = 0 , le nombre cherché est 100b 0 5V 101b=5
Pour un CAN de n bits il faudra n tests
Sortie parallèle : 100b
L'impulsion " Start " (niveau haut) met à zéro le compteur et bloque la porte " ETLa 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 VxPrincipe d'un convertisseur par
approximations successives Conversion Analogique Numérique / Numérique Analogique Approximations successives par transfert de charge Ce sont les plus courants des CAN à approximations successives , ils utilisent des transferts de charge dans un réseau de condensateurs pondérés.Le "cerveau" de ces CAN est un registre :
SAR = Successive Approximation Register
Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueCAN flash
Exemple d'un CAN Flash à 2 bits
État de la sortie des
comparateurs N U X A B C a 0 a 1 0 < U X < V REF /4 0 0 0 0 0 V REF /4 < U X < V REF /2 1 0 0 0 1 V REF /2 < U X < 3V REF /4 1 1 0 1 0 3V REF /4 < U X < V REF1 1 1 1 1
Pour un CAN flash à n bits il faut comparateurs ! 2 n -1Document ( pdf Internet ) : CAN flash 8 bits
AD9002
Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueExample
Exemple de réalisation d'une interface de mesure minimale avec le CAN à approximation successives : ADC08831 Interfaçage avec le port parallèle ou le port série du PCLes programmes associés :
CAN paral
CAN serie
28Conversion des valeurs numériques values
dans des tensions analogiques DACDigital Analogique Référence V
V OUTV Digitale
Convertisseur Numérique Analogique
Conversion Analogique Numérique / Numérique Analogique Conversion Analogique Numérique / Numérique AnalogiqueConvertisseur Numérique Analogique
Exemple d'un
CNA 3 bits
( n = 3 )Us ne peut pas
prendre n'importe quelle valeur :Us = r . N
Résolution analogique r = 1V
30-Performance -Résolutionquotesdbs_dbs6.pdfusesText_12
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