CNA CAN - Academie pro

MODULE D’ELECTRONIQUE
CONVERSION NUMERIQUE → ANALOGIQUE
CONVERSION ANALOGIQUE → NUMERIQUE
A- Etude théorique
A-1- CNA 3 bits à réseau de résistances pondérées
L’interrupteur Ki est associé au bit ai.
Si Ki est ouvert : ai = 0 (niveau logique bas).
Si Ki est fermé : ai = 1(niveau logique haut).
R
2R
Déterminer la relation qui lie la tension de
sortie au nombre binaire d’entrée :
N = (a2 a1 a0)2.
K0
+
R
K1
+
R/2
uS
K2
E
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 (A1...A8)2 en un courant iS
tel que :
A
A
A
A
A 
V A
A
A
i S = − REF  1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6 + 7 + 8 
R 14  2
4
8
16 32 64 128 256 
+VCC= +15V
A1
5
A2
6
A3
7
A4
8
A5
A6
A7
A8
R14
13
14
15
DAC 08C
R15
9
1
10
2
11
4
12
VREF
=+5 V
3
iS
16
C
-VCC= -15V
IUT de Nancy-Brabois
Fabrice Sincère
http://perso.orange.fr/fabrice.sincere
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Pour obtenir en sortie une tension, on ajoute le montage suivant :
R
Montrer que uS = qN avec : q =
iS
4
-
R VREF
R 14 256
+
+
uS
En déduire la tension de pleine échelle.
Quelle est la résolution numérique (en %) ?
A-3-CAN « flash » 2 bits
VREF
uE(t)
a1
R
+
+
&
s2
-
R
+
+
&
s1
&
a0
&
R
+
+
s0
-
R
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 VREF.
Tracer (et justifier) la caractéristique de transfert N = (a1a0)2 en fonction de uE :
N
11
10
01
00
0
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VREF
uE
Fabrice Sincère
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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 VREF = 5,00 V, R = R14 = R15 = 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 +VCC = +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 VREF = 5,00 V, R = 4,7 kΩ et diodes Zener 3,3 V:
VREF=5V
uE(t)
a1
R
+
+
s2
&
-
R
+
+
s1
&
&
a0
&
R
+
+
s0
-
R
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Fabrice Sincère
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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 = (a1a0)2 en fonction de uE.
Ne pas décâbler !
B-4-Association CNA/CAN
Relier la sortie a1 du CAN à l’entrée A1 du DAC 08C.
Relier la sortie a0 du CAN à l’entrée A2 du DAC 08C.
Les entrées A3 à A8 sont au niveau logique 0.
liaison
numérique
a1
A
1
uE(t)
0/5 V
uS(t)
a0
A
2
En utilisant le mode XY de l’oscilloscope, tracer la caractéristique de transfert uS(uE).
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
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