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conversion numérique analogique


Remarque : Ce paragraphe n'est plus traité en IUP1

conversion numérique analogique (CNA)

On désire transformer une valeur numérique (en binaire) discrète en une tension variable.

On utilise un ampli opérationnel (la tension de sortie est proportionnelle à la résistance d'entrée). On lui applique à l'entrée le schéma ci-contre:

R-2R
On obtient une résistance équivalente, en fonction des 4 "contacteurs" telle que définie ci-après :
3
2
1
0
Req/R
0
0
0
0
0/8
0
0
0
1
1/8
0
0
1
0
2/8
0
0
1
1
3/8
0
1
0
0
4/8
...
...
...
...
...
1
1
1
0
14/8
1
1
1
1
15/8

Pour 16 bits de précision, on arrive à une résistance de 32768 R. Pour que la valeur du dernier bit soit inférieure à l'erreur, il faut une précision de plus de 1/32768 sur les résistances (dans la plage de températures d'utilisation).

Pour résoudre ce problème, on utilise le montage R/2R (T3). A chaque intersection, le courant est partagé en deux (résistance équivalente égale).

conversion analogique numérique (CAN)

Une solution rapide est de comparer en parallèle la tension à mesurer avec l'ensemble des possibilités. Mais la précision obtenue est faible et la mise en oeuvre complexe.

Une solution plus précise est de générer les tensions à comparer à la tension à mesurer par un CNA. Deux possibilités s'offrent alors : Soit tester toutes les valeurs possibles. La logique de commande est alors un compteur d'impulsions. Soit utiliser la dichotomie (division de l'espace de recherche de moitié). La logique de commande est alors un registre à décalage : on essaye d'abord 1000000000, puis on essaie le bit suivant... Sur 16 bits il faut 16 tests par dichotomie au lieu de 65536.

La troisième solution est de charger un RC par la tension à mesurer en comptant le temps nécessaire pour arriver à un seuil donné. On choisit les valeurs de R et C de manière à obtenir une caractéristique linéaire. Le principal intérêt est que l'on ne mesure pas une valeur instantanée mais une quantité de courant (intégration). Il est donc inutile de filtrer les bruits qui sont superposés au signal (si ils sont faibles, haute fréquence et valeur moyenne nulle). Pour plus de précision, on utilise une double rampe : on charge le RC pendant un temps donné par la tension à mesurer, puis on le décharge par une tension connue, en mesurant le temps nécessaire. Par cette méthode, les imprécisions se soustraient au lieu de s'additionner.

échantillonnage

On appelle échantillonneur bloqueur un composant qui lit une valeur analogique à un instant donné, puis la mémorise (dans une capacité) jusqu'à la lecture. On échantillonne une valeur analogique à une fréquence au moins double de la plus petite fréquence à mesurer.

Pour transmettre un signal, il est plus efficace de le faire en numérique (peu ou pas de déformation de l'information, facilité de remise en forme du signal en cours de transmission longue distance) :

CAN -> multiplexeur -> liaison série -> démultiplexeur -> CNA

Mais on peut également utiliser une représentation stochastique :

On échantillonne, et on envoie un NOMBRE d'impulsions proportionnel à la valeur, de durée constante, réparties à peu près régulièrement (par exemple aléatoirement). On récupère alors ce signal en l'intégrant (c'est à dire enregistrer dans un RC la somme du courant arrivé en un temps donné). Cette méthode évite de synchroniser l'émetteur et le récepteur (bits de start et de stop, vitesse de transmission...)


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