B14

B14. chantillonneur-bloqueur (Sample & Hold)

Ce circuit, plac sur l'entre analogique d'un CAN, a un double rle :- Acqurir une valeur donne de la tension prsente l'entre du CAN un instant donn.- Maintenir cette valeur stable pendant toute la dure de la conversion.

chantillonneur

C'est un interrupteur command par un signal numrique de frquence Fe. Le temps pendant le-quel cet interrupteur est ferm, qui correspond la dure d'un chantillon, doit tre ngligeable de-vant la priode d'chantillonnage Te = 1/Fe .

v(t )e( t )

v(t)e(t) ve(t)

Te

Mmoire analogique :

Lorsque l'on ferme l'instant t0 l'interrupteur K, le condensateur mmorise 95% de la tension ana-logique d'entre v(t) au bout d'un temps de rponse tr 3 RC. Lorsqu'on ouvre K, la valeur v(t0) est conserve si le condensateur ne se dcharge pas travers le circuit d'utilisation. Pour cela, il est n-cessaire de disposer en sortie un tage suiveur grande impdance d'entre.

v(t)K

R C

chantillonneur-Bloqueur

Ce dispositif combine les deux schmas prcdents. La tension aux bornes de C acquire la valeur de la tension analogique d'entre au bout d'un temps ta (acquisition time) et se maintient cette va-leur pendant un temps th (hold).

Le choix de la valeur de la capacit C est donc un compromis entre le temps d'acquisition de l'chantillonneur et sa prcision :

- Lorsque la capacit est faible, le temps d'acquisition est rduit, mais la prcision est mauvaise cause de la dcharge rapide du condensateur.

- Lorsque la capacit est forte, le temps d'acquisition devient prohibitif. Par contre, la tension analogique mesure demeure bien constante entre deux chantillonnages.

G. Pinson - Physique Applique chantillonneur-bloqueur - B14 / 1----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ISBN 2-9520781-0-6 http://www.syscope.net/elec/

v(t)C

Ron

e(t) vs(t)

e(t)

Te

vs(t)

Amlioration du montage : il est possible d'acclrer la charge du condensateur par une rtroac-tion ralise l'aide d'un deuxime montage suiveur. Mais dans la pratique, pour obtenir prcision et rapidit, le schma d'un chantillonneur-bloqueur intgr peut tre nettement plus complexe :

v(t)

Ce(t) vs(t)

Expression mathmatique d'un signal chantillonn

a 1/a

0 t 0 t 0 t

lima0 (t ) (t )

- Impulsion de Dirac

- Signal chantillonn aux instants 0, Te, kTe :Analogique : y(t) chantillonn : ye(t)

y(Te).(t-Te)y(kTe).(t-kTe)

Te kTe

y(Te)

Te kTe

y(kTe)y(0) y(0).(t)

0

- Signal complet :ye(t) = y(0).(t) + y(Te).(t-Te) +...+ y(kTe).(t-kTe) =

y(kTe).(t kTe)k



Fonction de transfert d'un chantillonneur-bloqueur (ou BOZ : Bloqueur d'Ordre Zro)

On considre le cas particulier d'un signal d'entre d'amplitude 1V chantillonn par une unique impulsion de Dirac : v(t) = (t). Le signal de sortie chantillonn et bloqu conserve donc une valeur gale 1V pendant une priode d'chantillonnage Te. Il peut tre modlis par la diffrence entre deux chelons units :

v(t) = (t) ve(t) = u(t) u(t Te)

v(t) ve(t)e(t)

1

0

v

t

1

0

ve

t

Te

Transforme de Laplace du signal d'entre : V(p) = [v(t)] = [(t)] = 1Transforme de Laplace du signal de sortie : Ve(p) = [ve(t)] =

1p

1 eTe p( )Transforme de Laplace du BOZ :

B0 ( p) =Ve( p)V ( p) =

1p

1 eTe p( )Fonction de transfert (p j) :

H ( j) = 1 e jTe

j = Te.1 e j 2pix

j2pixen posant

x =fFe

, frquence rduite . Comme dans un calcul d'intgrale ou de drive, le facteur

multipicatif Te joue le rle d'un terme de dimensionnement. En factorisant par e jpix , on fait appa-ratre la quantit

ejpix

e jpix

2 j = sin pix , soit :

H ( j) = Tesin pix

pixe

jpix. Cela permet de calculer le

gain en dB de la fonction H(j)/Te :

G = 20 log sinpixpix

A la frquence limite de Shannon f = Fe/2, soit x = 1/2, l'affaiblissement vaut environ 4 dB :

.1 -4.00

-3.00

-2.00

-1.00

0.00

.5

x

G (dB)



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