Conversion analogique numérique

Conversion analogique numérique
1. Principe
L’usage des circuits de conversion analogique numérique nécessite une tension de référence
Il existe plusieurs types de convertisseur, ici nous allons nous intéresser uniquement à deux
convertisseurs
2. Convertisseur simple rampe
Schéma fonctionnel
3. Etape de numérisation d’une tension continue
On suppose que la tension d’entrée est continue.
On reconnaît ici la structure d’un comparateur inverseur (amplificateur opérationnel, sans réaction)
Au repos le comparateur est à l’état haut, la tension en R est nulle. En S2, on retrouve le signal
d’horloge, mais comme aucune conversion n’est demandée alors le compteur ne compte pas.
A l’instant t, une tension analogique de 3v, est présentée à l’entrée du comparateur, rien ne se passe
car aucun signal de commande n’est donné au bloc de logique de commande.
A l’instant t1, le bloc de logique de commande, reçoit les instructions pour la conversion, et donc,
donne l’ordre de génération d’une rampe (charge d’un condensateur à courant constant) démarrant
de 0 et allant jusqu'à Vref (tension de référence). La sortie du comparateur S1, est à VDD, et donc le
signal d’horloge va permettre d’incrémenter le compteur de 0 à n, car la aussi le bloc de commande à
validé le fonctionnement du compteur.
A l’instant t2, la rampe atteint les 3v, la sortie du comparateur passe à l’état bas, ce qui cause un
arrêt du compteur (il n’y a plus d’horloge), la rampe se termine jusqu’à Vref, et le mot binaire du
compteur et proportionnel à la tension d’entrée.
Une fois la lecture du mot binaire effectué par un autre composant, (registre, PIA, µC, µP, RAM …)
une commande sur le bloc de logique de commande permettra de désactiver le circuit et de remettre
la tension de rampe à 0v.
4. Etape de numérisation d’une tension variable dans le temps
Il faut savoir que le système d’écrit ci-dessus, n’est valable que pour une conversion de tension
continue, de plus la conversion nécessite un temps non négligeable (même s’il s’agit de 1µs)
Pour numériser une tension variable, on va utiliser un échantillonneur bloqueur, qui sur commande
va recopier sur sa sortie la valeur de la tension d’entrée à cet instant (il s’agit d’une tension continu),
la suite est simple, cette tension continue est convertit un mot binaire est générer, et donc un circuit
mémoire ou autre stockera cette information, une fois la conversion finie, l’ échantillonneur
bloqueur, prendra à un instant suivant, l’image de la tension à cet instant, et on refait la conversion.
Il est évident que plus la fréquence du signal d’entrée est grande, plus la précision des résultats
obtenus et faible en effet même si on croit le temps d’échantillonner la tension et de la convertir
prend du temps.
5. Quantum
Expression du quantum, pour un convertisseur dont les fils de sortie sont au nombre de 8, et une
tension de référence de 15v on a :
q=
tension de réference 15 15
= 8 =
= 0.058
2nombre de fils
2
256
6. Un circuit intégré spécialiser dans la conversion CAN : ADC 0808 et ADC 0809
On trouve désormais des microcontrôleurs qui disposent également d’un circuit de conversion déjà
intégré, on a juste à écrire dans le programme à quel moment la tension d’entrée sur une des
broches de ce circuit devra être converti.
Pour les échantillonneurs bloqueurs voici quelque référence : LF198, LF298, LF398