conversion analogique numérique

On soustrait à la tension Ve la tension Vc (issue du comparateur) pour produire la tension Va. (DELTA), On intègre Va pour produire la tension Vb (Vb = Vb + Va) (SIGMA), On compare Vb à 0V pour produire une tension Vc qui vaut soit Vref (1 logique) soit 0V (0 logique). {\displaystyle Q=2^{n}{V_{e} \over V_{ref}}}. L'amplificateur opérationnel est tel que: +Vs(sat) = +15v et -Vs(sat) = -15v = CONVERSION ANALOGIQUE-NUMÉRIQUE TSTI2D SIN TD3 2h EXERCICE 1 Le CAN d’entrée d’une carte d’acquisition possède les caractéristiques suivantes : Gamme 0 à 5,12V et 10 bits. Si on reprend notre convertisseur 4 bits, la première série de mesure était : 1101011010110101, en éliminant le premier échantillon et en entrant le suivant, on trouve 1010110101101011 qui donne à nouveau La figure ci-dessous décrit un AD… v Ve étant plus grand que V, la sortie du comparateur entre un niveau logique 1 dans le SAR. n Avant d'aller plus loin dans notre exemple, il faut identifier le rôle du CNA, qui génère des tensions allant de 0V pour le code 0000 (0 en base 10) à 4,6875V pour le code 1111 (15 en base 10), qui est la valeur maximale que peut prendre la sortie du CNA. = V r Résolution analogique : r = UPE/2n ⋅ 0 m u = 2 • Quelle est sa tension pleine échelle ? Or cette variation de Vref doit introduire une erreur de moins de ½ quantum à pleine échelle ce qui se traduit par : Le processus de conversion repose sur la quantification d'un signal c'est à dire par son appariement au niveau quantifié le plus proche (que l'on pourrait rapprocher du phénomène de l'arrondi pour les nombres à virgule). . n 125 r r Il existe 2 versions de ces convertisseurs, une analogique et une numérique, toute deux non employée dans l'industrie. Définition Un convertisseur numérique - analogique permet de traduire une information numérique (binaire) en une information analogique, c'est à dire en une grandeur physique (courant, tension...). Le quantum s'exprime que la fraction élémentaire de la tension de référence (Vref) par la précision de mesure ( Conversion analogique - numérique. • Version avec 2 n intervalles • Version avec 2 n-1 intervalles: Principe du lecteur de CD (Mai 2015) Le choix de la technologie repose sur 3 points : Le convertisseur simple rampe est un objet fictif, ses performances étant trop mauvaise pour permettre son industrialisation. + L'étage suivant code le résultat de la différence, améliorant ainsi la précision finale. Figure 1 : Fonctionnement d’un convertisseur numérique-analogique. 2 r = Soit 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + 1 + 1 + 0 + 1 + 0 + 1 = 10. 615 N% = 0001 (a0 fermé) donc Vs = -1v Prenez le temps d’y répondre et de prendre des notes. De manière à limiter le nombre total de comparateurs, ces convertisseurs utilisent plusieurs étages flash de précision réduite (typiquement 3 ou 4 bits) chaînés. Δ . {\displaystyle Q=2^{n}{V_{e} \over V_{ref}}} 10 {\displaystyle {V_{ref} \over 16}=0,3125V} 2 L'intérêt de ce genre de convertisseur réside dans sa grande résolution de sortie possible (16, 24, 32 bits voire plus) pour des signaux d'entrée avec une bande passante modérée. 1 2 Cliquez sur l’image pour accéder à l’animation. r l V f Les convertisseurs Sigma/Delta sont, par exemple, utilisés dans les lecteurs de CD dans le cas d'une conversion numérique-analogique. f Le CNA reçoit alors le code binaire 1000 qui se traduit par une tension. ⇔ Lorsque Va devient plus grand que Ve, le comptage s'arrête et la valeur Q sur la sortie est le résultat de la conversion. On appelle quantum le pas minimum de conversion représenté par la variation du bit de poids faible et qui est aussi la valeur de l’imprécision de mesure. ⋅ V 3 = . = Le temps entre deux mesures consécutives est la période d’échantillonnage , son inverse est la fréquence d’échantillonnage . 2 Le SAR positionne le second bit de poids fort à 1. − On peut vérifier ce résultat en procédant à l'inverse : par exemple, si le contact a3 est fermé: a3 = 1, Application numérique  périodes pour que le décimateur dispose d'assez d'échantillons pour fournir une somme significative permettant la mesure, mais une fois cette première conversion réalisée, on peut obtenir un résultat à chaque période de l'horloge du décimateur. g T Définition  = − V Les convertisseurs à pesées successives sont les convertisseurs analogiques numériques les plus rependus, on retrouve généralement un ou plusieurs convertisseurs de ce type dans chaque microcontrôleur. Convertisseur numérique analogique - Amplificateur casque intégré (jack 6,35 mm) 2 sorties numériques (optique/coaxiale) - 1 sortie analogique RCA plaqué or Prise Control (In/Out) - Mécanisme de lecture silencieux - Télécommande ⋅ f n Le signal converti est généralement une tension électrique. , On appelle BIT (BInary digiT, C. Shannon 1938) le plus petit élément d'information stockable par un ordinateur. e V e On considère que l'intégrateur est à la base déchargé (Vb = 0V). e {\displaystyle {50V \over 16}=3,125V} 16 HDMI vers Scart Adaptateur, conversion du signal vidéo et audio HDMI numérique 1080P en signal CVBS péritel analogique, prise en charge des formats PAL / NTSC 4,4 sur 5 … n Un ADC est un périphérique permettant de convertir une tension d'entrée en une valeur numérique. n e e n e r r f T r h i Ce type de convertisseur est basé sur le principe du suréchantillonnage d'un signal d'entrée. e n 10 h ≤ résistances pour produire e Ve étant plus petit que V, la sortie du comparateur entre un niveau logique 0 dans le SAR. Conversion. s = V L'ordinateur ne sait traiter que des informations binaires. 2 26/09/2000. V Un convertisseur semi-flash effectue l'ensemble des opérations en un seul cycle d'horloge, ce qui limite sa vitesse au temps de propagation total le long de la chaîne. Le résultat de la conversion est donc 10 (A en hexadécimal ou 1010 en binaire). Convertisseur analogique-numérique permet des tensions continues analogiques d'être converties en un nombre numérique discret à l'intérieur du microcontrôleur comme le microcontrôleur ne peut traiter que des nombres numériques. CONVERSION ANALOGIQUE NUMÉRIQUE ET NUMÉRIQUE ANALOGIQUE ERREUR DE QUANTIFICATION : La conversion analogique-numérique ne se fait pas sans pertes, l'ERREUR SYSTÉMATIQUE de QUANTIFICATION est en général +/- (1 LSB) ou +/- (½ LSB ). Technologiquement les Convertisseurs à double rampe ne sont sensibles qu'à la variation de la tension Vref ou a une gigue de la fréquence de l'horloge, ce qui en fait l'un des convertisseur les plus précis existant sur le marché. Ces convertisseurs sont adaptés à la conversion de signaux analogiques issus de capteurs dont la bande passante est souvent faible (par exemple les signaux audio). e 3125 e o A cause du CNA un convertisseur à pesées successives délivre toujours une valeur par défaut (arrondie à l'entier inférieur). Lorsque la tension devient nulle, la valeur du compteur est le résultat de la conversion ; on annule enfin la tension aux bornes de la capacité par une série convergente de charges et de décharges (l'objectif étant de décharger totalement la capacité pour ne pas fausser la mesure suivante). {\displaystyle 2^{n}-1} r La conversion se déroule en trois étapes : Ces convertisseurs sont particulièrement lents (quelques dizaines de millisecondes par cycle, et parfois quelques centaines), et possèdent des résolutions souvent élevées (plus de 16 bits). r • Quelle est la valeur numérique maximale Nmax de sortie de ce CAN ? 1 Soit le nombre binaire N% = a3 a2 a1 a0, R = R' = 10 k , Vref = +8v Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre. ⋅ Techole Convertisseur audio numérique vers analogique - 192 kHz - Convertisseur DAC en aluminium avec câble optique et coaxial - SPDIF Toslink vers analogique stéréo L/R et jack 3,5 mm - Adaptateur audio stéréo pour PS4, Xbox, HDTV, Blu Ray, DVD, casque = Patrick ABATI . e f o Il est difficile d'assurer une bonne linéarité de la conversion, car cela nécessite que toutes les résistances soient égales avec une précision d'autant plus grande qu'il y a un grand nombre de résistances. c e n e La valeur numérique en sortie du compteur est convertie dans un convertisseur numérique-analogique ou CNA en une tension analogique Va, qui est comparée à Ve. Les convertisseurs à approximations successives ont des temps de conversion de l'ordre de la microsecondes, pour des résolutions d'une douzaine de bits environ. r Il est composé d'un compteur n bits, qui tant que l'entrée EN est à 1, compte au rythme de son horloge (H), dont la fréquence est Le CNA reçoit alors le code binaire 1100 qui se traduit par une tension. 1 . e Pour un convertisseur n bits, on va compter les V = 1 f La plupart des C.N.A. e f e f e s e L'électronique numérique, plus stable et avec de plus larges possibilités, est beaucoup plus utilisée que l'analogique. Ces convertisseurs ont les mêmes performances en termes de stabilité que les convertisseurs à approximations successives, tout en étant nettement plus lents que ces derniers avec des durées de comptage de f Un convertisseur analogique-numérique (CAN, parfois convertisseur A/N, ou en anglais ADC pour Analog to Digital Converter ou plus simplement A/D) est un dispositif électronique dont la fonction est de traduire une grandeur analogique en une valeur numérique codée sur plusieurs bits. 2 n Le convertisseur à double rampe permet des conversions très précises en éliminant les effets de dérive des composants analogiques qu'il utilise, en particulier en annulant l'effet de dérive de la capacité. On parle en général de phase de relaxation. V 2 o N 1 V = e n tensions dans un diviseur de tension, qui seront comparées dans un réseau de I) conversion analogique numérique 1) Pourquoi numériser une information? Conversion vidéo numérique en analogique - Forum - Formats vidéo Difference analogique numerique - Articles 8 réponses v Cette image est donc quantifiée, c’est-à-dire qu’elle ne peut prendre qu’un ensemble limité de valeurs. q f n Or si Vb = 0V alors Vc = 0V. Et 48,83 mV/µs pour un échantillonnage à 10MHz. V avec une imprécision de mesure de Conversions numérique-analogique (CNA) et analogique-numérique (CAN) ... - Maintenir la valeur prélevée pendant une durée suffisante pour que le CAN puisse effectuer la conversion. V On crée donc un système asservi (la sortie du comparateur est soustraite à l'entrée) qui fait osciller la valeur de l'intégrale du signal à convertir autour d'une valeur de référence (le résultat de la conversion). La version analogique est relativement rapide mais très peu précise (en comparaison des autres convertisseurs utilisant des méthodes analogiques comme les convertisseurs à double rampes), là où la version numérique est précise mais lente (là encore en comparaison des autres convertisseurs utilisant des technologies numériques comme les convertisseurs à pesées successives). Cela signifie que la qualité des tensions de références (et au passage d'alimentations) des convertisseur est un élément fondamental de leur mise en œuvre. La Conversion Analogique Numérique n’est pas instantanée. Convertisseur à approximations successives, Convertisseur analogique-numérique double rampe, Portail de l’électricité et de l’électronique, https://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Convertisseur_analogique-numérique&oldid=178434370, Article contenant un appel à traduction en anglais, Portail:Électricité et électronique/Articles liés, licence Creative Commons attribution, partage dans les mêmes conditions, comment citer les auteurs et mentionner la licence, Sa vitesse de conversion (la fréquence de son horloge ou sa fréquence d'échantillonnage). par Jean Luc Leloire . V Le résultat final est disponible : 1001 en binaire ou 9 (en base 10 ou 16) avec une imprécision de 0,3125V, donc compris entre 2,8125V et 3,125V. 2 ⋅ {\displaystyle V_{mesure}={10\cdot V_{ref} \over 16}} N% = 0000 (a3, a2, a1, a0 ouverts) donc Vs = 0v {\displaystyle T_{conversion}=2^{n}\cdot T_{horloge}} Les n i Dans une haîne d’aquisition d’un signal, l’éhantillonneur loqueur est plaé en amont du AN. r {\displaystyle {\Delta V_{ref} \over V_{ref}}\leq {1 \over 2}{{V_{ref} \over 2^{n}} \over V_{ref}}\Leftrightarrow {\Delta V_{ref} \over V_{ref}}\leq {1 \over 2^{n+1}}} premiers termes (par exemple pour un convertisseur 4 bits les 16 premières chiffres) le nombre de bits à 1 dans la série (donc si l'on somme tous les échantillons entrées pour les 16 premières valeurs), on trouve pour les 16 premiers bits : 1101011010110101. La résolution analogique r est aussi appelée quantum q . La conversion d’un signal analogique en signal numérique correspond à 3 étapes : • Echantillonnage : la valeur du signal n’est mesurée que périodiquement. u r La mesure des convertisseurs repose sur la formule : La dernière modification de cette page a été faite le 4 janvier 2021 à 23:29. ou 2 e Définition Un … On charge à courant constant, proportionnel à Vref, une capacité C en comparant à l'aide d'un comparateur, la tension de la capacité Vcap à la tension à mesurer Ve. f Numériser un signal analogique consiste à prélever quelques échantillons et à les coder en binaire. Conversion Analogique Numérique. ⋅ V Définition Un convertisseur numérique - analogique permet de traduire une information numérique (binaire) en une information analogique, c'est à dire en une grandeur physique (courant, tension...). {\displaystyle T_{conversion}=(n+1)\cdot T_{horloge}} ≤ o V f o e , , là ou le convertisseur à pesées successives a un temps de conversion e f {\displaystyle N\;} V 002929 Quantifier: Consiste essentiellement à décomposer une valeur analogique dans un ensemble d’états finis. e 2.2 Conversion numérique-analogique Les deux opérations d’entrée et de sortie les plus importantes dans un contexte de régulation de procédé sont la conversion numérique-analogique et la conversion analogique-numérique. V En revanche, un convertisseur pipeline utilise un cycle d'horloge par étage. r (2,96875V ≤ Ve ≤ 3,28125V). V tensions obtenues aux bornes de chacune des résistances sont ensuite comparées dans r 3 Convertisseur numérique analogique 3 à réseau échelle - R2R Le principe est de créer une valeur analogique en pondérant le poids de chaque bit d'information, selon la formule : V o u t = k ∗ V r e f ∗ ∑ i = 1 n ( 2 n − i ∗ a n − i ) {\displaystyle V_{out}=k*V_{ref}*\sum _{i=1}^{n}\left(2^{n-i}*a_{n-i}\right)} Étude de l’influence de la résolution du convertisseur et de la fréquence d’échantillonnage sur la qualité de la numérisation d’un signal analogique. T F V N% = 1111 (a3, a2, a1, a0 fermés) donc Vs = -15v, Spécifications techniques  {\displaystyle q={Vref \over 2^{n}}} − V 26/09/2000. Q Il décrit les systèmes existants, en acquisition, génération et conversion de données. e Par la suite à chaque période de l'horloge, le convertisseur est capable de fournir une valeur qui va osciller autour de la valeur réelle mesurée. f m ⋅ On dispose pour réaliser les conversions de plusieurs technologies de convertisseurs, chacune ayant des avantages et des inconvénients. On en tiendra compte dans la suite du calcul en prenant Vref = 4,6875V. {\displaystyle {T_{conv} \over T_{V_{ref}}}={V_{e} \over V_{ref}}} Donc 10 bits à 1 pour 16 bits. Définition Un convertisseur analogique - numérique transforme une grandeur physique (tension, courant) en une valeur numérique Généralement, il possède: - une entrée " début de conversion " qui permet de démarrer la conversion (Start) - une sortie " fin de conversion " qui indique que la conversion est terminée (End) l 1 ⋅ Reprenons notre exemple de la conversion avec un convertisseur analogique numérique 4 bits à pesés successives, avec un Vref de 5V, d'une tension analogique de 3V. n Un séquenceur (généralement nommé SAR pour Successive Approximation Register) (en), couplé à un CNA, produit une tension analogique, qui est comparée au signal à convertir. 10 Si on regarde les valeurs entrées dans le décimateur, on trouve donc la série 11010110101101011010... à l'infini tant que la tension en entrée Ve ne varie pas. e ≤ 2 Δ Conversion analogique - numérique Définition Un convertisseur analogique - numérique transforme une grandeur physique (tension, courant) en une valeur numérique. Outre les effets liés à l'utilisation d'un CNA (et traités précédemment) et la sensibilité à la tension Vref, le convertisseur a pesée successive ne souffre que des effets d'hystérésis du comparateur. Cette technique de conversion est très rapide, mais coûteuse en composants et donc utilisée pour les applications critiques comme la vidéo. r La quantification d'un signal en dégrade sa richesse (il y a une perte d'information), c'est donc une transformation destructrice qui s’opère. On recherche le plus souvent la linéarité de la conversion. o Le CNA reçoit alors le code binaire 1010 qui se traduit par une tension. e F , où n est le nombre de bits du convertisseur) : e {\displaystyle 2^{n}} V Son fonctionnement repose sur une comparaison entre une référence et le signal à convertir. Further provided is analog-to-digital conversion circuitry for converting the detected amplitude data into digital form. r e e Le résultat de cette comparaison est alors réintroduit dans le SAR, qui va le prendre en compte, pour la suite du processus de dichotomie, jusqu'à complétion. 2 T {\displaystyle {\Delta Q \over Q}={{{2^{n}\cdot V_{e}} \over V_{ref}^{2}}\cdot \Delta V_{ref} \over {{2^{n}\cdot V_{e}} \over V_{ref}}}={\Delta V_{ref} \over V_{ref}}} = r - Résolution: elle est exprimée en % de la pleine échelle ou en nombre de bits 2 V Chaque flash pilote un convertisseur numérique-analogique dont la sortie est soustraite au signal analogique d'entrée. r Cet article étudie les systèmes de conversion de données de l'analogique vers le numérique et vice versa. f n s comparateurs avec la tension à convertir, puis par utilisation d'une mémoire on traduit le code obtenu en une valeur sur n bits. Les technologies Sigma-Delta ont quasi totalement remplacé les technologies à simple ou double rampe. f V Exemple: Supposons que vous avez des signaux 0-5V. s • Quel est son quantum ? n . {\displaystyle 2^{N}-1\;} Vidéo de physique pour Terminales S sur la conversion analogique-numérique. r e - Précision: on distingue deux types d'erreurs: En mesurant la durée de l'impulsion (Tconv), on transforme un rapport de tension en un rapport de temps mesurable à l'aide d'un compteur : avec une imprécision de mesure de 0,004883V. = 2 Définition : Un convertisseur analogique – numérique (CAN) est un dispositif électronique permettant la conversion d’un signal analogique en … La limite d'évolution du signal Ve dépendant à la fois du nombre de bits (n) et de la tension de référence (Vref) et de la fréquence d'échantillonnage (Fe) sous la forme de g n f 16 T , Les convertisseurs Flash ont des temps de conversion inférieurs à la microseconde mais une résolution assez faible (de l'ordre de 8 bits) et sont souvent très chers. c n Les principaux défauts technologiques des Delta-Sigma, en plus de leur grande sensibilité à la valeur de Vref (qui est un problème commun à tous les convertisseurs, mais particulièrement sensible quand le nombre de bits augmente fortement), viennent des hystérésis du comparateur (différence de seuils de basculement entre le passage de 1 à 0 et de 0 à 1) et l'intégrateur (dérive de l'intégration pendant la mesure liées aux courant de fuite des AOP). − où Q est le résultat de Conversion, Ve, la tension à convertir, n le nombre de bits du convertisseur et Vref la tension de référence de la mesure. Les convertisseurs FLASH utilisent un réseau de {\displaystyle 2^{n}} a0, a1, a2, a3 sont des coefficients pouvant prendre les valeurs 1 ou 0 {\displaystyle V_{mesure}=V_{ref}{615 \over {2^{10}}}=5V{615 \over 1024}=3,002929V} o Δ o f = u Q T Pour convertir un signal analogique en format numérique, nous avons deux étapes principales à traiter: 1. sont commercialisés sous forme de circuits intégrés V Conversion analogique/numérique (Mise à jour / juin 2016 - Html5) Animation qui permet de visualiser la conversion analogique↦numérique en fonction de la résolution et de la fréquence d'échantillonnage. r Un ADC est décrit par trois caractéristiques : 1. un quatumqui est la valeur en tension d’un incrément de la valeur numérique, 2. l’étendue de mesurequi est la plage des tensions en entrée, 3. la résolutionqui décrit le nombre de valeurs que peut prendre l’ADC sur l’étendue de mesure. bits en parallèle. https://drive.google.com/drive/folders/0Byl9di6uAUEpNHFMQWdPQW55X2s Le SAR positionne le quatrième bit de poids fort à 1. V V Le résultat de la conversion s'obtient par la formule : 2 2     - erreur pleine échelle: écart maximal entre la valeur de sortie et la valeur idéale Une petite vidéo sur la conversion analogique numérique et numérique analogique. r Prenons l'exemple d'une conversion d'une tension de 3V avec une tension de référence de 5V. f (avec Fe la fréquence d'échantillonnage). V e 2) Conversion Analogique/Numérique 3) Conversion Numérique/Analogique 4) Conclusion / Bilan Tout au long de ce TP, des questions vous sont posées. {\displaystyle 2^{N}-1\;} r Plus le nombre n de bits du convertisseur sur lesquels s'effectuent la conversion est grand, plus la quantification a un effet réduit dans la dégradation du signal. r ( n H De plus si la tension en entrée évolue lentement (moins de 1 quantum par période d'échantillonnage), le convertisseur est capable de suivre le rythme et de fournir à chaque période de l'horloge un résultat de conversion, sans avoir besoin de vider l'intégrateur, ce qui permet de rendre le système d'autant plus réactif que la fréquence d'échantillonnage est grande.

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