3.Conversion CAN-CNA

CONVERSION
NUMERIQUE-ANALOGIQUE
ANALOGIQUE-NUMERIQUE
CI2 : Acquisition et conditionnement des informations
CI2 : Acquisition et conditionnement des informations
CONVERSION CAN ET CNA
COURS
Edition 2 - 24/04/2018
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CHAÎNE D’ENERGIE
ALIMENTER DISTRIBUER CONVERTIR TRANSMETTRE
ACTION
CHAÎNE D’INFORMATION
ACQUERIR TRAITER COMMUNIQUER

PROBLEMATIQUE
« Les contrôleurs qui traitent l’information sont des systèmes
numériques, pour lesquels il faut fournir une valeur
numérique. Il va donc falloir convertir la grandeur analogique
issue des capteurs (après amplification et filtrage) en
grandeur numérique directement exploitable par le
contrôleur.
Il s’agit de la conversion analogique-numérique, dernier
étage de la chaîne de conditionnement du signal»
B - MODELISER
B - MODELISER
B - MODELISER
B1 : Identifier et caractériser les grandeurs physiques
agissant sur un système
Identifier la nature de l’information et la nature du signal
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Problématique
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!Sommaire
A. ___________________________________________________________Echantillonnage!4
A.1.Objectif des conversion analogique-numérique et numérique analogiques!4
A.2.Echantillonnage numérique!4
A.2.1. Peigne de Dirac
A.2.2. Principe de l’échantillonnage
A.2.3. Conséquences sur le spectre de fréquences
A.3.Théorème de Shannon - Filtre antirepliement («antialiasing»)!7
A.3.1. Théorème de Shannon
A.3.2. Filtre anti-repliement
A.4.Bloqueur!10
B. ___________________________________________Conversion analogique-numérique!11
B.1.Principe du convertisseur!11
B.2.Symbole et caractéristiques!11
B.2.1. Symbole du CAN
B.2.2. Caractéristiques
C. ___________________________________________Conversion numérique-analogique!13
C.1.Principe du convertisseur!13
C.2.Symbole et caractéristiques!13
C.2.1. Symbole du CAN
C.2.2. Caractéristiques
C.3.Ensemble des étapes de conversion CAN-CNA!14
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Sommaire
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A. Echantillonnage
A.1. Objectif des conversion analogique-numérique et numérique analogiques
Le bloc fonctionnel «Traiter l’information» de la chaîne d’information travaille avec des informations
numériques, que ce soit en entrée comme en sortie.
Or les signaux issus des capteurs sont analogiques. De même, les blocs en aval du traitement de l’information
nécessite des informations analogiques.
Il est donc nécessaire de convertir, en entrée du traitement, les grandeurs analogiques en grandeur numérique.
De même, les grandeurs numériques délivrées en sortie de traitement seront converties en grandeur analogique.
Le traitement numérique des systèmes pluri-technologiques asservis est un domaine complexe, dans lequel
nous nous contenterons d’aborder en CPGE ATS les notions d’échantillonnage. Les procédés de dérivation et
d’intégration numériques seront étudiés dans un autre cours (la dérivation numérique ayant été déjà exploitée en TP
d’informatique).
A.2. Echantillonnage numérique
A.2.1. Peigne de Dirac
Nous avons souvent exploité la fonction de Heaviside, encore appelée échelon.
Le traitement du signal, et particulièrement l’échantillonnage,
utilise quant à lui l’impulsion de Dirac
δ (t)
, qui est un signal de
durée nulle et d’amplitude l’unité (1).
L’échantillonnage fera appel grâce une succession d’impulsions à intervalles réguliers : le
peigne de Dirac, noté
P
Te
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A.2.2. Principe de l’échantillonnage
Le principe général de l’échantillonnage consiste à «multiplier» le signal analogique par le peigne de Dirac.
Ceci revient à prélever à intervalles réguliers la valeur de la grandeur analogique à traiter :
e
e*
P
TE
A.2.3. Conséquences sur le spectre de fréquences
L’échantillonnage modifie de façon très sensible le spectre de fréquences du signal analogique.
Notons
F
e
la fréquence d’échantillonnage d’un signal
e(t)=E0sin 2 π f0t
( )
de fréquence
f0
.
Le spectre de fréquence n’est constituée que d’un rang, à la
fréquence
f0
. Ci-contre par exemple, le spectre d’un signal de
fréquence
f0=3kHz
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