Conversion Analogique Numerique (Can)_etudiants
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A.LAMMARI 2
SOMMAIRE
INTRODUCTION Classe des signaux Symboles des convertisseurs CNA et CAN Diffrents blocs des convertisseurs
CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE CONVERTISSEURS ANALOGIQUENUMERIQUE
CONVERTISSEURS NUMERIQUE-
ANALOGIQUE ETUDE DUN CAN ETUDE DUN CNA
-
8/3/2019 Conversion Analogique Numerique (Can)_etudiants
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A.LAMMARI 3
INTRODUCTION
CONVERTIR
Cest Transformer dans notre cas des signaux Besoin ?
Toute grandeur physique ne peut tre traite en calcul arithmtiqueque si elle a t au pralable convertie en valeurs numriques Choixdune unit de mesure selon une prcision exige,
Toute grandeur numrique doit tre convertie afin dtre traduite engrandeur physique
Ralisation de circuits fonctions spcifiques
Prise en charge de llimination des imperfections de parcours (
bruit, attnuation .. ), Besoin de traitement du signal
Traiter lvolution du signal dans toute la chaine des blocs du circuit
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INTRODUCTION
CONVERTIR
Cest Transformer dans notre cas des signaux Besoin ?
Toute grandeur physique ne peut tre traite en calcul arithmtiqueque si elle a t au pralable convertie en valeurs numriques Choixdune unit de mesure selon une prcision exige,
Toute grandeur numrique doit tre convertie afin dtre traduite engrandeur physique
Ralisation de circuits fonctions spcifiques
Prise en charge de llimination des imperfections de parcours (
bruit, attnuation .. ), Besoin de traitement du signal
Traiter lvolution du signal dans toute la chaine des blocs du circuit
Si la prcision de mesure du courant est au1mA pr1mA prss, lunit de mesure devrait tre
1mA au maximum
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INTRODUCTIONClasse des signaux
Classs selon quilssoient continus oudiscrets enamplitude et en
temps,
Traitement signalncessite donc soit:
C A N C N A
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INTRODUCTIONSymboles des convertisseurs CAN & CNA
Grandeur physique
continue : tension,
courant,..
Nombre
#
CAN
Grandeur physique
continue : tension,
courant,..
Nombre#
CNABINAIREBINAIRE
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INTRODUCTIONDiffrents blocs des convertisseurs
Un chantillonneur bloqueur orchestr par unehorloge
Une unit de traitement
Bloc CNA ou CAN qui procde :
Quantification
Codage ou dcodage
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SOMMAIRE
INTRODUCTIONCONVERSION ANALOGIQUE-
NUMERIQUE
CONVERTISSEURS ANALOGIQUENUMERIQUECONVERTISSEURS NUMERIQUE-
ANALOGIQUEETUDE DUN CANETUDE DUN CNA
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CONVERTISSEUR ANALOGIQUENUMERIQUE CAN
CAN
Entre Analogique
Dbut Conversion
Fin Conversion
021
2 223
2n2
Sortie Numrique
HORLOGE
Tension Rfrence
Transforme une
grandeur physique
(tension, courant)
en une valeur
numrique
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CONVERTISSEUR ANALOGIQUENUMERIQUE CAN
une entre Dbut deconversion qui enclenche laconversion (Start conversion)
une sortie Fin deconversion qui indique quela conversion est termine(End conversion)
Entre analogique(courant, tension, ..)
Plusieurs sortiesnumriques, dont le nombreest fonction de la rsolution
Peut varier
entre
+Vref & -Vref
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CONVERTISSEUR CANtapes du Traitement de linformation
1ere
tape Acquisition de linformation par un capteur
Elle permet de reconstituer un signalanalogique ou discret pendant un intervalle
de temps donn.
Le traitement et lacquisition de linformation doit
se faire de faon minimiser le bruit.
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CONVERTISSEUR CANtapes du Traitement de linformation 2emetape
chantillonnage et blocage dcouper ou prlever des
valeurs successives ( chantillons) de la tension
(courant) pendant un intervalle de temps fixe.
La cadence d'chantillonnage d'un signal doit tre au
moins deux foisplusleveque la plus haute
frquence contenue dans le signal chantillonner
( Thorme de SHANNON)
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CONVERTISSEUR CANtapes du Traitement de linformation 2emetape
chantillonnage et blocage dcouper ou prlever des
valeurs successives ( chantillons) de la tension
(courant) pendant un intervalle de temps fixe.
La cadence d'chantillonnage d'un signal doit tre au
moins deux foisplusleveque la plus haute
frquence contenue dans le signal chantillonner
( Thorme de SHANNON)
noncnoncde SHANNONde SHANNON
Pour que toute linformation
contenue dans le signal puisse
tre rcupr aprschantillonnage, il faut que la
frquence de ce dernier soit au
moins deux fois celle de lacomposante de frquence la plus
leve du signal
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CONVERTISSEUR CANExemple dun chantillonneur bloqueur
Compos :
Deux AOP suiveurs, (Ze , Zs 0)
Transistor NMOS fonct en commut
Condensateur
VGB = 0 NMOS Bloqu Jonction DS se comporte en
interrupteur ouvert (RDSoff )
VGB > 0
Jonction DS se comporte eninterrupteur ferm (RDSon < 1 )
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CONVERTISSEUR CANExemple dun chantillonneur bloqueur
Fonctionnement :
1. Impulsion positive (signal Horloge) au niveau de la grille Gfermeture de la jonction DSle condensateur C se charge jusqu la valeur de la tension instantane Ve avec= (Ro+RDSon)C. Ro est la rsistance de sortie du 1er suiveur.
2. En l absence dimpulsion positive de lhorloge fermeture de la jonction DS lecondensateur C est isol de toute chargechantillonnage est bloqu pendant un
intervalle de temps fixe.
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CONVERTISSEUR CANTraitement de linformation
3eme
tape Quantification et codage
Consiste choisir un intervalle qui englobe
lamplitude maximale du signal analogique et
de dcouper cet intervalle en un nombre fini
de plages
Ensuite attribuer chaque chantillon une
valeur numrique sur m bits
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CONVERTISSEUR CANTraitement de linformation
3eme
tape (suite) Quantification et codage
Ensuite attribuer chaque chantillon une
valeur numrique sur m bits
La plus petite valeur analogique de
lchantillon est appele QUANTUM, tel que:
nq
2
chellepleinetension====
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CONVERTISSEUR CANExemple de quantification et codage1ere valeur
2eme valeur
3eme valeur
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CONVERTISSEUR CANExemple de quantification et codage
101
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CONVERTISSEUR CANFonction de transfert
Fonction de transfert
Diffrents CAN CAN intgration : simple ou double rampe. CAN raction (CAN compteur incrmental,
CAN approximations successives ) CAN parallles ("Flash")
=
=
=nk
kkan
BkVrefE1 2
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SOMMAIRE
INTRODUCTION CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE CONVERTISSEURS ANALOGIQUE
NUMERIQUE CONVERTISSEURS NUMERIQUE-
ANALOGIQUE ETUDE DUN CAN ETUDE DUN CNA ETUDE DUN CAN ETUDE DUN CNA
-
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CONVERTISSEUR CNASymboles & principe de fonctionnement
Grandeur physique
continue : tension,courant,..
Nombre
#
CNA
BINAIREBINAIRE
Transformer une information code surnbits en un signal analogique, le plusfidlement possible
( )001
1
2-n
2-n
1-n
1-n1012-n1-n2X2.......X2X2X
2X.......XXX +++
n
Vref
Comporte en gnral :
Rseau de rsistances auniveau de lentre binaire
Un amplificateur de sommation
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CONVERTISSEUR CNA
Diffrents types de CNA
CNA rseau de rsistances pondres
CNA chelle de rsistances R-2R
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SOMMAIRE
INTRODUCTION CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE CONVERTISSEURS ANALOGIQUE
NUMERIQUE CONVERTISSEURS NUMERIQUE-
ANALOGIQUE ETUDE DUN CAN
CAN comparateurs parallles ou Flash ETUDE DUN CNA
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CONVERTISSEUR CAN comparateurs parallles ou Flash
Convertisseurs
comparaison directe Rapides dou le
nom de Flash
Ncessitent unehaute intgrationlorsquon dsireune haute
rsolution
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CAN FLASHM0de de fonctionnement 1 Tensions Vi
Tension Wi
4
44
4
33
4
22
41
VrefV
VrefV
VrefV
VrefV
=
=
=
=
=
+
+
VVsi
VVsiWi
"0"
"1"
-
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CAN FLASHM0de de fonctionnement 2 Exemple
Correspondanceentre les motsbinaires et tensionsseuil descomparateurs
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CAN FLASHM0de de fonctionnement 3 Les AOP Comparateurs
Entres V+ Eanal
Entres V- Vi font ( Vref )
tat des Wi Eanal
=
+
+
VVsi
VVsiWi
"0"
"1"
-
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=
+
+
VVsi
VVsiWi
"0"
"1"
Eanal
tat de la sortie descomparateurs
Nombre binairegnr
W1 W2 W3 b0 b1
0< Eanal< Vref/4 0 0 0 0 0
Vref/4< Eanal< 2*Vref/4 1 0 0 0 1
2*Vref/4< Eanal< 3*Vref/4 1 1 0 1 0
3*Vref/4< Eanal
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SOMMAIRE
INTRODUCTION CONVERSION ANALOGIQUE-NUMERIQUE CONVERTISSEURS ANALOGIQUE
NUMERIQUE CONVERTISSEURS NUMERIQUE-
ANALOGIQUE ETUDE DUN CAN ETUDE DUN CNA
CNA chelle R- 2R
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CONVERTISSEUR CNACNA chelle R-2R
Rseau R-2R 3 bits
2R
IR
I2
R
I1
R
I0
2R 2R 2RVref
Celluleterminale
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CONVERTISSEUR CNA
rseau R-2R 3 bits Fonctionnement
Chaque cellule R/2R "voit" sa droite une rsistancequivalente de 2R.
Le gnrateur VREF "voit" une rsistance quivalente de2R quelque soit le nombre de cellule. I = VREF / 2R
I2 = I / 2 = VREF / 4R I1 = I2 / 2 = VREF / 8R
I0 = I1 / 2 = VREF / 16R
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CONVERTISSEUR CNA
I = I2.a2 + I1.a1 + I0.a0
I = (- Vref/4R).a2 + (-Vref/8R).a1 + (-Vref/16R).a0
Us = -2R.I = Vref ( a2/2 + a1/4 + a0/8 )
Us = Vref . ( 4a2 + 2a1 + a0 ) / 8 = Vref . N/8
I2 I1 I0
I
Valeuranalogique
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BIBILIOGRAPHIE
IMPULSIONS, techniques de basecircuits semi-conducteurs, P.RIVERE,dition Foucher
Encyclopdie des sciences industriellesQUILLET