La conversion numerique/analogique

Résumé du document

Etude montrant comment la possibilité d'intégration des commutateurs analogiques a permis le développement rapide des convertisseurs numériques analogiques (CNA). Celle-ci explique comment ces modules font correspondre à un code numérique une tension ou bien un courant analogique.

Extraits

[...] En effet, si on suppose que tous les commutateurs sont à la masse, la résistance équivalente entre la sortie et la masse est R. Figure 6 Ce résultat est également valable quelque soit la position de C0, C1, C2, si la résistance interne du générateur Ve est faible devant R. Si le commutateur C2 est seul en position " 1 " (mot digital 100) le schéma du réseau peut être simplifié : Figure 7 - Schéma simplifié du réseau La relation entre Vso et Ve est : Si le commutateur C1 est en position " 1 " (mot digital 010), on obtient le schéma équivalent suivant : Figure 8 Le potentiel au point B s'écrit : Du point de vue du point A le schéma devient : Figure 9 Vso s'écrit alors : Si le commutateur C3 est seul sur la position " 1 " (mot digital 001), on obtient le schéma équivalent ci-dessous : Figure 10 Le potentiel au point B s'écrit : Et en remontant on peut écrire VBM et VS0 : Bilan : mot digital (100) Vso = Ve/2 mot digital (010) Vso = Ve/4 mot digital (001) Vso = Ve/8 D'après le théorème de superposition, si plusieurs commutateurs sont mis en position 1 simultanément, la tension de sortie sera la somme des tensions élémentaires. [...]

[...] Ces modules font correspondre à un code numérique une tension ou un courant analogique. Dans les chaînes d'acquisition et de traitement de données, le CNA peut constituer l'interface de sortie de calculateur numérique pour restituer, en analogique, une grandeur préalablement numérisée et mémorisée afin de commander un processus, une visualisation, des tables traçantes, etc. Les principaux type de CNA sont : - les CNA à résistances pondérées - les CNA à réseau R-2R - les CNA à courants pondérés - les CNA à réseau R-2R à échelle inversée CNA à résistances pondérées. [...]

[...] et à additionner ces courants en fonction du code numérique. En associant par exemple trois décades de quatre sources de courant avec trois résistances pondérées en série, on peut réaliser un CNA dont le code numérique se présente sous forme BCD. Figure 11 Le choix du courant I est important : un courant trop faible est susceptible d'être gêné par des courants parasites ; un courant trop fort ne fait qu'augmenter la consommation. L'avantage de ce type de CNA est la grande vitesse de conversion, grâce à l'absence des régimes transitoires. [...]

[...] Les commutateurs sont commandés par le code numérique. La valeur analogique est la somme des courants aboutissant à l'entrée " - " de l'amplificateur opérationnel qui, comme dans le CNA précédent, traduit le courant en tension. Figure 3 On montre que, si I est le courant fourni à l'amplificateur par la seule fermeture de K1 : la fermeture de K2 seul fournira à l'amplificateur I/2 la fermeture de K4 seul fournira à l'amplificateur I/4 et la fermeture de K8 seul fournira à l'amplificateur I/8. [...]

[...] Dans ces conditions Exemple numérique Supposons que l'on désire convertir un signal numérique en un signal analogique dont la valeur pleine échelle serait égale à 10V à l'aide d'un CNA à 8 bits. Le pas de quantification (ou quantum) est égal à : car il y a 256 niveaux possibles, de 0 à 255. La valeur pleine échelle est égale à 28 fois le quantum ( 28 = 255). A l'information numérique 1100100 correspond la tension analogique égale à : Va = 39mV x 100 volts On note que la valeur Va max correspond à 11111111, soit 255, c'est à dire 28 1. [...]