Mini Projet (Convertisseur Analogique-Numérique)
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Mini Projet N° 1
Convertisseur Analigique / Numérique
Géni Electrique 2
LA FONCTION CONVERSION ANALOGIQUE NUMÉRIQUE Nom :Dossiers\Conversion\1 La conversion analogique numérique
1. LA FONCTION CONVERSION ANALOGIQUE / NUMÉRIQUE.
La fonction.Une grandeur physique est présentée à l'entrée de la fonction.La fonction produit en sortie un nombre représentatif dela grandeur présentée sur son entrée.
Entrée
Grandeur
Fonction Conversion
analogiqueAnalogique / Num
Sortie
Grandeurnumérique
La relation entrée / sortie.Elle peut être illustée par la courbe représentative de la fonction detransfert. La fonction de transfert exprime la relation qui existe entrela grandeur de sortie et la grandeur d'entrée.
Grandeur de sortie
U (mv)0
10 20 30 40
Grandeur d'entrée
N
1
2
3
4
5
6
7
8
En fonction du convertisseur utilisé, le nombre présent en sortiede la fonction peut se présenter sous diverses formes :
- code binaire pur,- code DCB, multiplexé ou non,- code afficheur 7 segments ...
2. LES CARACTÉRISTIQUES D'UN CONVERTISSEUR AN/NUM.Seules les trois caractéristiques principales seront étudiées.La résolution.
La résolution est l'écart minimal de la grandeur d'entrée qui provoqueun changement du nombre présent en sortie.Par abus de langage, la résolution est associée au nombre de bitsde sortie du convertisseur (Ex : convertisseur 8 bits).
La linéarité.Pour des raisons d'ordre technologique, il résulte des dissymétriesdans la fonction de transfert qui traduisent le défaut de nonlinéarité du convertisseur. La courbe représentative réelle de lafonction de transfert diffère de la courbe théorique.
Grandeur de sortie
U (mv)0
10 20Grandeur d'entrée
N
1
2
Résolution
Erreur de linéarité
Le temps de conversionC'est la durée que met le convertisseur à traduire la grandeurphysique présentée sur son entrée en un nombre.Ce temps dépend du principe de fonctionnement du convertisseur.
3. LES TYPES DE CONVERTISSEURS;Il dépendent du principe utilisé pour réaliser la conversion.On peut citer les convertisseurs :
- simple ou double rampe,- tension / fréquence,- par approximations successives,- parallèles (ou flash).
Lors d'une opération de conversion, deux opérations sont réalisées :- la quantification : Cette opération consiste à découper la grandeur
physique en une succession d'états ou de quantas.- la codification : La codification consiste à attribuer à chacun
de ces états un code.
4. ÉTUDE D'UN CONVERTISSEUR ANALOGIQUE / NUMÉRIQUE.4A. Présentation du convertisseur.
A l'entrée du convertisseur est présentée une ddp qui peut évoluerde 0 à 5V. Un nombre binaire de deux bits, représentatif de la ddpd'entrée est disponible en sortie.
S0S1
V EM
4B. Structure du convertisseur. Le convertisseur est de type flash.
VEM
S1
S0
R4
R3
R2
R1
A
B
C
M
D2
D1
D0
FR1 = R2 = R3 = 10 k
VFM varie de 0 à 5V+5V Les comparareurs sont idéaux.
4C. Étude de la quantification.Calculer, en fonction de UFM, R1, R2, R3 et R4 les ddp VAM, VBM, VCM.
Les sorties D0, D1 et D2 sont considérées comme des variables binaires.Compléter le tableau ci-dessous en fonction des résultats précédents.
VEM D2 D1 D0
5V
0V
&
&
&
&
Quantification Codification
4D. Étude de la codification.Le code produit par les comparateurs est difficilement exploitable.La codification consiste à le transformer un code binaire pur.Compléter la table de vérité suivante à partir du schéma du décodeur.
D2 D1 D0 S1 S0
4E. Courbe représentative de la fonction de transfert.Tracer la courbe représentative de la fonction de transfert du convertisseur.N = f (VEM) avec
N nombre binaire présent à la sortie du convertisseur.VEM ddp présentée à l'entrée du convertisseur.
R4 = 20 k
D7 21
A124
A025
A223
VREF(+) 12
VREF(-) 16
IN31
IN42
IN53
IN64
IN75
START6
D3 8
EOC 7
OE9
CLOCK10
VC
C11
D6 20
GN
D13
D1 14
D2 15
D0 17
D4 18
D5 19
IN228
IN127
IN026
ALE22
U1
ADC-0808
43218 7 6 5
S1
2 3 4 5
1
R910k
R0330
D0
R1330
D1
R2330
D2
R3330
D3
R4330
D4
R5330
D5
R6330
D6
R7330
D7
R8330
D8
R1010k
R111k
R123.3k
R132.7k
R144.7k
R155.6k
R161.2k
R17
2.2k
R18470
R193.9k R20
1k
R211k
R4
CV5
TH6
TR2 3
7
GN
D1
VC
C8 U2
NE555
R22100k
C1100n
R2310k
R241k
R25100 VI1 VO 3
GN
D2
U378L05
C222u
C322u
D9
1N4148X9
X0A
C4100n
C5100n
X5+5V
X0B
CONVERSION ANALOGIQUE NUMÉRIQUE Nom :
CONVERSION ANALOGIQUE NUMÉRIQUE Nom :
1. PRINCIPE DU CYCLE DE CONVERSION DE L' ADC0808.Un cycle de conversion se décompose en plusieurs étapes :
- une grandeur analogique est présente sur l'entrée du convertisseur,- une impulsion sur la broche START provoque une requête de conversion,- la conversion se réalise, cadencée par l'horloge,
- lorsque la conversion est terminée, la broche EOC passe à l'état logique 1,( pendant cette durée, la broche EOC est forcée à l'état 0 ),
- la grandeur numérique est alors disponible sur les sorties du convertisseur.EOCHorloge
Grandeuranalogique
START
GrandeurNumérique
START
EOC
8 bits
2. CHOIX D'UNE ENTRÉE ANALOGIQUE.Exploiter la page 4 de la documentation constructeur.Combien d'entrées analogiques présente ce convertisseur ?
Une seule de ces entrées est sélectionnée lors d'une conversion.Quelle est la fonction qui réalise cette sélection ?
A partir du schéma structurel, déterminer les composants associés à cette sélection.
A l'aide de la documentation constructeur, traduire l'expression EOC.
Identifier sur le graphe ci-contre les trois étapes constitutives d'une conversion.
A0A1A2 Broche U1
0 0 0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1 1
1
1 1
1 1
0
1 1 1Compléter le tableau ci-contre, en précisant pour chaque configurationle numéro de la broche sélectionnée du circuit intégré U1.
A partir du schéma structurel, repérer sur le schéma d'implantation les trois switchsde sélection d'adresse par les symboles A0, A1, A2.
Alimenter la carte convertisseur. Mesurer la ddp V A0M et manoeuvrer en même temps le switch A0.
2a.
2b.
2c.
2d.
2e.
2f.En déduire la position du switch qui force un état logique 1 et celle qui force un état 0.
2g. Représenter ci-contre par une croix, la configuration des switchs qui sélectionnent l'entrée IN3.Représenter ci-contre par une croix, la configuration des switchs qui sélectionnent l'entrée IN6.
IN3 IN6
A l'aide de la documentation constructeur, traduire l'expression ALE.2h.
Représenter ci-contre à l'aide des normes graphiques la fonction qui intègre le broches25, 24, 23 - 26, 27, 28, 1, 2, 3, 4, 5 - 22
2i.
3. IMPULSION START.
A partir du schéma structurel, repérer sur le schéma d'implantation le switchqui permet de produire l'impulsion START.
3a.
Quelle est la manoeuvre à effectuer sur ce switch pour générer l'impulsion ?.3b.
4. L'INFORMATION EOC.
Préciser les étapes du cycle de conversion durant lesquelles la LED D8 sera éteinte ou allumée.
0
1
5 10 15 20 25t
0
1
5 10 15 20 25t