CNA CAN - Academie pro

IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère http://perso.orange.fr/fabrice.sincere page 1/4
M ODULE D ’E LECTRONIQUE
C ONVERSION N UMERIQUE →
→→
→ A NALOGIQUE
C ONVERSION A NALOGIQUE →
→→
→ N UMERIQUE
A- Etude théorique
A-1- CNA 3 bits à réseau de résistances pondérées
L’interrupteur K
i
est associé au bit a
i
.
Si K
i
est ouvert : a
i
= 0 (niveau logique bas).
Si K
i
est fermé : a
i
= 1(niveau logique haut).
Déterminer la relation qui lie la tension de
sortie au nombre binaire d’entrée :
N = (a
2
a
1
a
0
)
2
.
En déduire la tension de pleine échelle et la
résolution (ou quantum).
A-2- Etude d’un CNA 8 bits intégré : le DAC 08C
Le DAC 08C réalise la conversion d’un nombre binaire de 8 bits (A
1
...A
8
)
2
en un courant i
S
tel que :
+++++++−= 256
A
128
A
64
A
32
A
16
A
8
A
4
A
2
A
R
V
i
8765
4
3
21
14
REF
S
5
A
1
6
A
2
A
37
A
48
14
15
13
DAC 08C
9
A
5
10
A
6
A
711
A
812
1
2
4
163
C
-V
CC
= -15V
R
14
R
15
V
REF
=+5 V
i
S
+V
CC
= +15V
+
-
+
R
2R
R
R/2
K
0
K
2
K
1
E
u
S

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Pour obtenir en sortie une tension, on ajoute le montage suivant :
Montrer que u
S
= qN avec :
256
V
R
R
q
REF
14
=
En déduire la tension de pleine échelle.
Quelle est la résolution numérique (en %) ?
A-3-CAN « flash » 2 bits
Les AO fonctionnent en comparateur :
Si ε > 0 V : en sortie tension de niveau logique 1.
Si ε < 0 V : en sortie tension de niveau logique 0.
La tension d’entrée doit être comprise entre 0 V et V
REF
.
Tracer (et justifier) la caractéristique de transfert N = (a
1
a
0
)
2
en fonction de u
E
:
+
-
+
R
u
S
i
S
4
N
u
E
V
REF
11
10
01
00 0
&
&
&
&
+
+
-
+
+
-
+
+
-
R
R
R
R
V
REF
u
E
(t)
s
2
s
1
s
0
a
0
a
1

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B- Etude expérimentale
B-1- CNA 3 bits à réseau de résistances pondérées
Câbler le montage avec E = 2,50 V, R = 4,7 kΩ.
L’AO est alimenté en ± 15 V.
Pour chaque valeur de N mesurer la tension de sortie.
En déduire la tension de pleine échelle et la résolution.
Comparer avec la théorie.
B-2- Etude d’un CNA 8 bits intégré : le DAC 08C
Câbler le montage avec V
REF
= 5,00 V, R = R
14
= R
15
= 4,7 kΩ et C = 10 nF.
L’AO est alimenté en ± 15 V.
Mesurer la tension de sortie pour les entrées suivantes :
N = 00000000, 00000001, 00000010, 00000100, 00001000, 00010000, 00100000, 01000000,
10000000 et 11111111.
Remarque : à l’entrée, le niveau logique
• 1 correspond au potentiel +V
CC
= +15 V (ou entrée « en l’air »).
• 0 correspond au potentiel 0 V (masse).
En déduire la tension de pleine échelle et la résolution.
Comparer avec la théorie.
Ne pas décâbler !
B-3-CAN « flash » 2 bits
Câbler le montage suivant avec V
REF
= 5,00 V, R = 4,7 kΩ et diodes Zener 3,3 V:
&
&
&
&
+
+
-
+
+
-
+
+
-
R
R
R
R
V
REF
=5V u
E
(t)
s
2
s
1
s
0
a
0
a
1

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Les AO sont alimentés en +5 V et – 15 V.
Le circuit logique 7400 est alimenté en +5V et 0V.
La tension d’entrée est une tension continue réglable de 0 à 5 V (fournie par un GBF).
Tracer la caractéristique de transfert N = (a
1
a
0
)
2
en fonction de u
E
.
Ne pas décâbler !
B-4-Association CNA/CAN
Relier la sortie a
1
du CAN à l’entrée A
1
du DAC 08C.
Relier la sortie a
0
du CAN à l’entrée A
2
du DAC 08C.
Les entrées A
3
à A
8
sont au niveau logique 0.
En utilisant le mode XY de l’oscilloscope, tracer la caractéristique de transfert u
S
(u
E
).
Comparer à la théorie.
Pour différentes formes de la tension d’entrée observer l’allure de la tension de sortie
(chronogrammes).
Justifier l’appellation de tension « numérique » en sortie.
C- Conclusion
a0
a1
A
2
A
1
u
E
(t)
0/5 V u
S
(t)
liaison
numérique