CAN CNA

CHAPITRE VI

Dfinition des caractristiques desconvertisseurs : CAN CNA

Olivier Franais, 2000

Caractristiques des convertisseurs ESIEE - Olivier Franais

Acquisition de donnes VI.2

SOMMAIRE

I CARACTRISTIQUE DE TRANSFERT IDAL .......................................................................................... 3

I.1 DFINITION ..................................................................................................................................................... 3I.2 RSOLUTION ................................................................................................................................................... 3I.3 ERREUR DE QUANTIFICATION.......................................................................................................................... 4

II ERREURS DES CONVERTISSEURS............................................................................................................ 4

II.1 ERREUR DOFFSET ......................................................................................................................................... 4II.2 ERREUR DE GAIN............................................................................................................................................ 4II.3 ERREUR DE LINARIT DIFFRENTIELLE (DNL)............................................................................................. 5II.4 ERREUR DE LINARIT INTGRALE (INL) ...................................................................................................... 5II.5 CARACTRISTIQUE TOTALE SANS COMPENSATION......................................................................................... 5II.6 ERREUR DHYSTRSIS .................................................................................................................................. 6II.7 ERREUR DE MONOTONICIT ........................................................................................................................... 6



Dfinition des caractristiques desconvertisseurs : CAN CNA

I Caractristique de transfert idal

I.1 DfinitionCest la caractristique qui sert de rfrence pour lanalyse des erreurs (les carts sont

mesurs par rapport la droite idale).

000

001

010

011

100

101

0 1 2 3 4 5

Ideal Straight Line

Step Width (1 LSB)

Center

Analog Input

Digital Output

000 001 010 011 100 101

0

1

2

3

4

5

Ideal Straight LineAnalog Output

Digital Input Code

Step Height (1LSB)

Figure 1 : Caractristique de transfert idal CAN - CNA

Pour le CAN, la caractristique de transfert idal est une courbe en escalier qui lielentre analogique au code numrique qui lui est affecte. On peut ltablir laide de lafonction Enom :

+++=

nrefnom 2

bn...

4

2b

2

1bUE

Ainsi, le code obtenu (b1b2bn) vrifie :

nref

nominnref

nom2

U

2

1EV

2

U

2

1E +



I.3 Erreur de quantification

Cest lcart entre la tension que lon convertit (entre du CAN) et la tensioncorrespondant au code que lon obtient (sortie du CNA).

01 2 3 4 5

Quantization error

+1/2 LSB

-1/2 LSB

Analog Input

Figure 2 : Erreur de quantification

Cest une caractristique en dent de scie valeur moyenne nulle de manire minimiser son influence. Elle volue entre +/- 1/2 quantum.

Cest une erreur qui est inhrente toute numrisation. On ne peut pas lliminer.

II Erreurs des convertisseurs

II.1 Erreur doffsetCest un dcalage entre la courbe de transfert idal et la courbe relle :

000

001

010

011

100

101

0 1 2 3 4 5

Ideal curve

Analog Input

Digital Output

Actual curve

1/2 LSB

Offset error000 001 010 011 100 101

0

1

2

3

4

5

Analog Output

Digital Input Code

Ideal curve

Actual curve

Offset error

Figure 3 : Erreur doffset CAN - CNA

Elle est due la prsence doffset des A.Op. et comparateurs au sein du convertisseur.Elle est dfinie par lcart existant sur le code nul (00..0).

On peut la compenser par un circuit externe en ramenant lcart sur le code nul zro.

II.2 Erreur de gain

La pente de la fonction de transfert est diffrente de la pente idal :

000

001

010

011

100

101

0 1 2 3 4 5

Ideal curve

Analog Input

Digital Output

Gain errorActual curve

1/2 LSBFull scale

111

000 001 010 011 100

0

1

2

3

4

5

Analog Output

Digital Input Code

Ideal curve

Actual curve

Full scale

Gain error

Figure 4 : Erreur de gain CAN - CNA



Elle peut tre due une erreur sur la rfrence de tension, sur les gains des ampliutiliss ou encore un mauvais appareillage dun rseau de rsistance. On la dfinit par rapport la pleine chelle du convertisseur (code 111).

On peut la compenser par un circuit externe qui annule lerreur.

II.3 Erreur de linarit diffrentielle (DNL)

Elle est dfinie pour chaque palier du convertisseur et elle reprsente la diffrenceentre la largeur du palier relle et la largeur idale. On lexprime en nombre de LSB.

Ideal Step Width (1 LSB)

Analog Input

Digital Output

Ideal curve

Actual step

DNL

1 LSB

000 001 010 011 100 101

0

1

2

3

4

5

Ideal Straight LineAnalog Output

Digital Input Code

Ideal Step Height (1LSB)

DNL

Actual Step1 LSB

Actual Step Height

Figure 5 : Differential NonLinearity CAN - CNA

II.4 Erreur de linarit intgrale (INL)

Elle est dfinie par la position de la courbe relle par rapport la courbe idale.Dans le cadre du CAN, il existe deux dfinitions de lINL. La premire caractrise la

diffrence entre la position des flancs, une erreur nulle correspond donc une INL nulle. Ladeuxime caractrise la diffrence entre le milieu des paliers et les flancs. Une erreur nullecorrespond alors un INL dun demi-quantum.

Pour le CNA, il ny a quune seule dfinition. Cest la diffrence entre le pointthorique et le point pratique.

Analog Input

Digital Output

Actual transition

Ideal transition

010

011

100

101

INL (def 1.)

INL (def 2.)

000 001 010 011 100

0

1

2

3

Analog Output

Digital Input Code

INL (011)

INL (001)

End points line

Figure 6 : Integral NonLinearity CAN - CNA

II.5 Caractristique totale sans compensation

Cest lerreur obtenue sans aucune compensation (offset, gain, INL, DNL). On ladfinit par la diffrence maximum chaque palier entre les flancs et le milieu dun palieridal.



000

001

010

011

100

101

0 1 2 3 4 5 Analog Input

Digital Output

total error(step 101)

total error(setp 001)

000 001 010 011 100 101

0

1

2

3

4

5

Analog Output

Digital Input Code

total error(step 011)

Figure 7 : Erreur totale CAN - CNA

II.6 Erreur dhystrsis

Les tensions de transition peuvent varier selon le sens dans lequel on parcourt lafonction de transfert. Cela reflte la prsence dhystrsis au sein du comparateur ou bien ladcharge incomplte de capacit.

II.7 Erreur de monotonicit

La caractristique de transfert dun convertisseur doit assurer la croissance oudcroissance de la sortie en fonction du code. Une erreur de monotonicit arrive quand cettecroissance ou dcroissance nest pas assure.

Figure 8 : Erreur de monotonicit CAN - CNA

Olivier Franais, 2000I Caractristique de transfert idalI.1 DfinitionI.2 RsolutionI.3 Erreur de quantification

II Erreurs des convertisseursII.1 Erreur doffsetII.2 Erreur de gainLa pente de la fonction de transfert est diffrente de la pente idal:

II.3 Erreur de linarit diffrentielle (DNL)II.4 Erreur de linarit intgrale (INL)II.5 Caractristique totale sans compensationII.6 Erreur dhystrsisII.7 Erreur de monotonicit

CAN CNA

Documents

Transcript of CAN CNA