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Bibliothèque Electronique: Site internet de publication...
Niveau
Avancé

Informations sur le doc

Date de publication
23/03/2002
Langue
français
Format
Word
Type
mémoire
Nombre de pages
35 pages
Niveau
avancé
Téléchargé
15 fois
Validé par
le comité Oboulo.com
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Conversion analogique numérique - numérique analogique

  1. NOTIONS GÉNÉRALES
    1. CONVERSION ANALOGIQUE/NUMÉRIQUE
    2. CONVERSION NUMÉRIQUE/ANALOGIQUE
    3. ERREURS DE CONVERSION
  2. CONVERSION NUMÉRIQUE / ANALOGIQUE
    1. ARCHITECTURE GÉNÉRIQUE
  3. CONVERSION ANALOGIQUE / NUMÉRIQUE.
    1. ARCHITECTURE GÉNÉRIQUE

L'électronique est divisée en deux domaines distincts :
- Le domaine analogique, où les variables peuvent prendre une infinité de valeurs différentes ; les signaux varient continûment. Tous les signaux issus des capteurs sont analogiques, et traduisent des phénomènes physiques qui varient continûment.
- Le domaine numérique, où les variables prennent uniquement deux états, un état haut et un état bas.
Le domaine numérique est maintenant prédominant. Il s'est beaucoup développé grâce aux progrès faits par les microprocesseurs. Beaucoup de signaux naguère traités de façon analogiques le sont aujourd'hui par programmation de microprocesseurs.
Le gros avantage apporté par la numérisation des signaux est la possibilité de stockage, de transformation et de restitution des données sans qu'elles ne soient altérées. On peut par exemple faire transiter un signal sonore de qualité HI-FI par une ligne téléphonique sans que la bande passante réduite ni le bruit de cette ligne ne soient gênants, ce qui aurait été impensable avec le signal analogique de départ !
Le traitement des données par programmation introduit aussi une souplesse dans la conception de produits à base d'électronique : un même circuit électronique à base de P pourra traiter des signaux différents ; seul le programme va changer. Cela permet de réduire les coûts par standardisation, la même carte étant utilisée pour plusieurs fonctions différentes. L'électronique analogique nécessitait au mieux un changement des composants, au pire, la conception d'une nouvelle carte.
Mais, à la base, les signaux ont toujours une nature analogique ! Il faut donc les amplifier et éventuellement les extraire de signaux parasites (tension de mode commun par exemple). Le domaine analogique va donc toujours exister au moins en amont de toute chaîne de traitement. Parfois, on a aussi besoin d'un signal analogique en sortie de cette chaîne de traitement : il faudra alors reconvertir les données numériques en signal analogique.
Le passage d'un type de donnée à l'autre se fera par des convertisseurs, composants " mixtes " qui vont manipuler des tensions analogiques en entrée et des signaux logiques en sortie ou vice versa.
Il existe deux catégories de convertisseurs :
- Les Convertisseurs Analogique Numérique (CAN, ADC en anglais, pour analog to digital converter), qui vont transformer les tensions analogiques en signaux logiques aptes à être traités par microprocesseur (numérisation des signaux).
- Les Convertisseurs Numérique Analogique (CNA, DAC en anglais, pour digital to analog converter) qui vont convertir les signaux logiques en tension analogique.
Plusieurs types de convertisseurs sont disponibles dans chaque catégorie, qui se différencient par leur précision, leur vitesse de traitement de l'information, leur prix
Il n'y a pas " le " convertisseur à tout faire qui soit bon partout : on devra faire un choix en fonction de ses besoins.

Exemple de chaîne de traitement.
Un exemple très répandu de conversion et traitement de données est la chaîne de transformation du son, de l'enregistrement de la musique à sa restitution par les enceintes acoustiques.
Le son est capté par des micros, dont la très faible tension de sortie est amplifiée. Le signal peut être numérisé directement à ce niveau, et sera alors traité de façon entièrement numérique (mixage). Il peut aussi être stocké de façon analogique sur bande magnétique, mixé, et ensuite numérisé. L'avantage du traitement numérique réside dans le fait que les données sont inaltérables, contrairement aux données analogiques stockées sur bande magnétique : celle-ci se dégrade lors des passages répétés sur les têtes de lecture.
Le stockage est maintenant presque toujours numérique (compact disc). Le lecteur de CD contient des convertisseurs numérique analogique qui vont retransformer les informations numériques en signal analogique qui sera amplifié avant d'être envoyé aux enceintes.

[...] Fig Tension en sortie d'intégrateur. La mesure se fait en deux temps : - l'intégrateur ayant été remis à zéro, on commute son entrée sur la tension à mesurer. Le comptage démarre. - quand il atteint un nombre N1 déterminé, on commute l'entrée de l'intégrateur sur une tension de référence Eref de polarité opposée à Ex. On compte les impulsions d'horloge jusqu'à ce que la tension de sortie de l'intégrateur s'annule, soit N2. Si F est la fréquence de l'horloge, on peut écrire : La valeur affichée est directement proportionnelle au comptage, et elle est indépendante des composants R et et aussi de la fréquence de l'horloge. [...]


[...] On a vu dans l'introduction que les signaux numériques ne varient pas de façon continue. En fait, quand on voudra numériser un signal analogique (donc continu), il va falloir le discrétiser sur deux dimensions : le temps et l'amplitude. Il est impensable de décrire un signal avec une infinité de valeurs ; on va le mesurer à des instants bien déterminés : c'est ce qu'on appelle l'échantillonnage . Pour ce qui est de l'amplitude, à un intervalle de tension du signal d'entrée on fera correspondre une valeur unique : c'est la quantification (voir figure 1). [...]


[...] Nous sommes ramenés ici au vieux problème des poteaux et des intervalles ! 5 Dynamique. La définition est équivalente à celle du CAN Mise en relation. Vu ce qui a été dit sur la plage de conversion, la relation entre le pas de quantification LSB), la plage de conversion VMAX , et le nombre de bits du convertisseur sera légèrement différente de l'équation La figure 8 du paragraphe suivant va éclairer cette équation : En pratique, pour un nombre de bits supérieur à l'écart entre les deux formules reste très faible ! [...]


[...] Fig Conversion numérique analogique Définitions Résolution. La résolution du CNA sera la variation de tension de sortie correspondant à la variation d'une unité du nombre binaire en entrée. La définition est équivalente à celle du CAN Plage de conversion. Il y a ici une petite différence avec le CAN (voir figure : la plage de conversion numérique va de 0 à 2N-1, N étant le nombre de bits du convertisseur, et à chaque valeur numérique correspond une valeur analogique de sortie et une seule. [...]


[...] - une série de registres numériques contenant le code binaire d'entrée. - des commutateurs analogiques (interrupteurs commandés électriquement par les signaux logiques) reliant les résistances soit à la masse, soit à l'entrée - de l'ampli. L'amplificateur va fonctionner ici en convertisseur courant/tension : en fonction du positionnement des commutateurs, le courant total IT sera plus ou moins élevé, et sera transformé en tension par l'ampli et la résistance de contre-réaction. Certains CNA offrent d'ailleurs simplement une sortie en courant, et c'est à l'utilisateur de l'utiliser tel quel, ou de le convertir en tension. [...]

...

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