Cours convertisseurs numériques analogiques et analogiques numériques

2.1 Les échanges avec un monde analogiques
Révision des grandeurs numériques et analogiques.Une grandeur numérique correspond à une valeur quelconque à l’intérieur d’une plage préétablie (valeurs discrètes). À chaque valeur numérique corresponds un nombre binaire, pour lequel chaque bit est à nouveau une grandeur numérique ayant pour domaine deux valeurs possibles, soit les valeurs 0 et 1, ou BAS et HAUT, ou vrai et faux. Pour chaque bit donné d’une technologie (CMOS, TTL, etc), toutes les valeurs dans une plage de tension possèdent la même valeur numérique. C’est ainsi qu’en logique TTL, nous savons que:
0 V à 0,8 V = 0 logique
2 V à 5 V = 1 logique
Toute tension qui se situe dans la plage 0V et 0,8V est considérée comme la valeur numérique 0, alors que toute tension entre 2Vet 5V est considérée comme la valeur numérique1. La tension exacte n’a pas d’importance, puisque les circuits numériques réagissent de la même façon à toutes les valeurs de tension se situant dans la plage précisée.
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. Étant donné que de nombreuses méthodes de conversion AN reposent sur des méthodes utilisées pour la conversion NA, nous étudierons en premier lieu la conversion NA.
La conversion NA se définit comme suit: transposition d’une valeur déjà exprimée selon une représentation numérique(comme en binaire pur ou en DCB) en une tension ou un courant proportionnel à cette valeur numérique. La figure 2.2a) nous fait voir le schéma fonctionnel d’un  convertisseur NA de 4 bits type. Pour l’instant, laissons de côté les circuits internes du convertisseur et examinons les divers rapports entre
les entrées et les sorties.
2.3 Circuits des convertisseurs NA
Il existe plusieurs méthodes et circuits pour matérialiser la conversion NA que l’on vient de décrire. Nous nous bornons ici à étudier quelques méthodes élémentaires, afin de vous donner une idée des principes utilisés. Il n’est pas important que vous connaissiez en détail les divers types de circuits, car les convertisseurs NA sont vendus en version intégrée, ou encapsulés dans des boîtiers dont l’utilisation n’exige pas que vous connaissiez les circuits. Au contraire, il est préférable que vous connaissiez seulement de façon générale les caractéristiques de rendement importantes des convertisseurs NA afin de savoir les utiliser intelligemment. L’étude de ces caractéristiques fait l’objet de la section 2.4.
2.4 Spécifications des CNA
La majeure partie des CNA sont actuellement vendus intégrés ou encapsulés dans des boîtiers individuels.Il est essentiel que vous soyez familiarisés avec les caractéristiques les plus importantes spécifiées par les fabricants en vue de déterminer le CNA convenant à une application particulière.
1. Résolution
Comme nous l’avons déjà indiqué, la résolution exprimée en % PE d’un CNA dépend essentiellement du nombre de bits. C’est la raison pour laquelle les fabricants expriment généralement la résolution d’un CNA comme un nombre de bits. Un CNA de 10 bits a une résolution plus fine qu’un CNA de 8 bits.
2. Précision
La précision aussi appelée erreur pleine échelle traduit la différence entre la tension de sortie obtenue et la tension de sortie théorique (idéale) et inclut ainsi, outre la non-linéarité et l’erreur de décalage, toutes les autres sources d’erreurs. Elle s’exprime en pourcentage de la pleine échelle ou en fraction de quantum du mot d’entrées,par exemple ± 1/2 LSB (soit un demi-bit du bit le moins significatif). La valeur de la précision peut donner ensemble, un chiffre global pour un CNA donné, ou la précision peut être détaillée selon ces caractéristiques.Voici une liste des caractéristiques qu’on rencontre le plus souvent.

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