Analogique et numérique
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Conversions analogique vers numérique CAN et CNA (ADC, DAC)
CNAConversion Numérique vers Analogique, Digital to Analog Converter ADC en anglais méthode des poids
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| Ici, les sorties numériques pilotent directement une résistance de valeur liée à son poids aXIci on utilise 8 bits : 2^8 = 256 valeurs. a0, le bit le plus faible (le moins significatif), est relié à la plus grande résistance : 128 R (2^7, la moitié de 256 2^8) tandis que a7 est relié à R : 1R Ainsi, le poids des sorties est l'inverse de la valeur des résistances (quand R↗, I↘).. La tension en sortie est choisie en fonction de R et de Rx en contre-réaction. Il est impératif d'utiliser des résistances de haute précision 0.1% jusqu'à 10 bits (2^10 = 1024 valeurs 1/1024 ≃ 0.1 pour 100) 0.01% et mieux jusqu'à 14 bits (2^14 = 16 384) | |
CNAConversion Numérique vers Analogique, Digital to Analog Converter ADC en anglais réseau R 2R
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Une valeur de résistance R de grande précisionLà aussi 0.1% jusqu'à 10 bits : (2^10 = 1024 valeurs 1/1024 ≃ 0.1 pour 100) 0.01% et mieux jusqu'à 14 bits (2^14 = 16 384) est associée à son double 2R (2 × R) tel que représenté sur les schémas pour offrir toutes les valeurs possibles selon les combinaisons binaires (16 pour 4 bits : 2^4). Voir le conseil+ Résolution...
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| Un judicieux réseau de résistances de valeur R et 2 × R câblé tel que sur cle schéma ci-dessus offre en fonction de la sortie activea0 étant le poids le plus faible, le moins significatif, c'est lui qui est le plus près de la masse : le 0 V alors qu'à l'opposé a3 est au plus près de la sortie. Le 1 étant fourni par U d'alimentation du circuit intégré ou DSP, Digital Signal Processeur.. C'est ce procédé qui automatiquement convertit une valeur binaire en tension continue. | On peut ici voir évoluer une sortie qui est soit à 0 (mass 0V), soit à 1 (+U alimentation) |
En abscisses, les valeurs binaires (ici on compte 4 bits) ; en ordonnées, le poids décimal2^4 bits = 16 valeurs : de 0 à 15 (ne pas oublier le 0!).
Prenons un exemple simple : le circuit est alimenté en 15 Volts, sa résolutionAvec 16 valeurs pour aller de 0 à 15 Volts : on obtient des escaliers dont les marches sont espacées de 1 Volts : c'est la résolution
Sur une règle de 30 cm graduée en millimètres, on a 300 valeurs, sa résolution est de 1 mm
Ci-dessus avec 2 bits, 4 valeurs : 5 Volts de résolution ! sera de 1 Volt !
La méthode de calcul de la résolution est :
U maximal / (2^X bits -1 (pour le 0))
Ex : 10 Volts / (2^8 - 1) = 10 / 255 ≃ 0.0392 V ou ≃ 39.2 mV
Ex : 10 Volts / (2^8 - 1) = 10 / 255 ≃ 0.0392 V ou ≃ 39.2 mV
CANConversion Analogique Numérique, Analog to Digital Converter ADC en anglais méthode de la rampe
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étape 1 :
Un oscillateur génère un comptage binaire, sur ici 4 bitsUn CD audio est codé sur 14/16 bits, un DVD 24 bits, un multimètre 14 bits...
4 bits comme ici = 16 combinaisons ou valeurs 2^4
avec 14 bits on obtient : 16 384 ce qui est suffisant pour un 2000 points. Avec 24 bits : 16,77 millions (décodage couleurs RVB sur écran), et grâce à son ingénieux réseau de résistances [R ; 2R]R = (ex : 10 kΩ) ; 2R = 2 × R (20 kΩ). On utilise que des résistances de très très haute précision : avec 14 bits (≃16 000 valeurs) il faut une précision meilleure que 0.01% (1 / 16 000) ! il offre une évolution linéaire entre 0 et la tension U d'alimentation.
étape 2 :
Un comparateur reçoit la tension à convertir ici à gauche en bleu et la rampe ainsi générée.
Dès que la rampe devient supérieure à la mesure, il rafraîchit une mémoire qui va afficher la nouvelle valeur (ou ne rien changer si elle n'a pas évolué).
Pour info, sur un multimètre ce temps de comparaison est ≃ 0.3 s, (un multimètre réalise 2 à 5 mesures par seconde), il passe à 44 100Selon la fréquence d'échantillonage, mais d'autres techniques de conversion plus rapides existent !
SAR pour Successive Approximation Register, Flash... fois sur un CD...
CANConversion Analogique Numérique, Analog to Digital Converter ADC en anglais méthode MLI PWM
La modulation de largeur d'impulsion est une méthode de conversion analogique vers numérique !
On ne va pas ici coder sur X bits telle ou telle grandeur, mais générer un signal dont la largeur est proportionnelle
à la grandeur analogique.Ainsi, les alimentations à découpage, les variateurs mais aussi les amplificateurs audio classe DQui à puissance égale offrent un rendement quasiment 2 × supérieur et donc un volume et masse 4 à 10 fois inférieures car les pertes, elles, sont divisées par 4 à 10 ! utilisent la MLI ou PWMModulation de largeur d'impulsion ou Pulse Width Modulation.
C'est le seule technique de conversion adaptée à la puissance puisqu'elle découpe (en Tout Ou Rien, passant ; ouvert) une tension fixe pour la diminuer. Enfin, la précision est directement liée à la linéarité de la rampe et des composants. La résolution n'est pas limitée par la conversion qui n'est ici pas binaire !
NB : pour effectuer la CNA
Tout simplement à partir d'un signal MLI qu'il conviendra de filtrer pour obtenir la tension moyenne en jaune., il suffit de filtrer le signal numérique ! C'est la plus réversible des méthodes avec peu de pertesIci pas de résistances... !
Comme vu précédemment la conversion consiste en un temps de conduction, d'ouverture du robinet, là où les autres techniques (poids, R, 2R) consistent à multiplier le nombre de robinets, chacun ayant un poids (débit) double du précédent via des résistances...
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Cours extrait du stage : INDUSTRONIC
Stage : INDUSTRONIC
