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