6 CODAGE DE LINFORMATION

1
2009/2010
Electronique dinstrumentation
Répartition horaire 
4 h
cours 
8 h
TD 
14 h
TP 

• Auteurs du document 
•      Myriam Chesneau

• Responsable du document 
•      idem

• Intervenants
•      André Betemps
• Myriam Chesneau
• Laurent Goujon
•      

Dernière mise à jour  28/08/2009
2
ELECTRONIQUE DINSTRUMENTATION

• MPh1
• Électronique ampli op  parfait 
• Instrumentation utilisation des CAN et CNA sur
  une carte dacquisition.
• MPh2
• Ampli Op réel, en boucle ouverte
• Principe électronique des CAN et CNA
• Amplificateurs spécifiques à linstrumentation

3
CH 1 AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL REEL

• Lamplificateur opérationnel réel diffère
  sensiblement du modèle étudié en premier année.
• Nous proposons ici des modèles plus élaborés
  tenant compte de ces écarts.
• Une connaissance des caractéristiques et des
  limites de lamplificateur opérationnel réel
  permet de lutiliser à bon escient dans le
  domaine de la mesure.

4
AOP  idéal  rappels MPh1

• 1.1. Modèle
• Le modèle étudié en première année suppose
• Lamplification différentielle infinie pour toute
  la gamme de fréquenceAd Vs / eAd ? ? ?
  fréquence
• La tension de sortie limitée vs max Vsat ?
  0,9 Vcc vsmin - Vsat ? - 0,9 Vcc.
• Les courants dentrée nuls i i- 0 Rd
  ?.
• La résistance de sortie nulleRs 0

5

• 1.2. Deux modes de fonctionnement
• Si le montage fonctionne en régime linéaire, il
  possède une contre-réaction, alors
• e e- ? 0
• on réalise ainsi des amplificateurs, des
  sommateurs, des filtres.
• Si le montage fonctionne en boucle ouverte, il
  est en régime non-linéaire
• la sortie est saturée si ? gt 0 vs
  Vsat, si ? lt0 vs - Vsat
• montages étudiés au chapitre 3

6
2. Caractéristiques réelles statiques

• 2.1 Tension de décalage VIO
• définition
• si e e- 0, ? 0, vs ?0.
• VIO est la tension continue à appliquer en entrée
  pour annuler la tension de sortie
• mesure
• Pour un A.O. monté en amplificateur (A), on
  mesure la tension de sortie pour e e- 0 V
  soit Vs cette tension, alors Vio Vs / A

7

• 2.2 Courant de polarisation IB et de décalage IIO
• Le courant de polarisation est la moyenne des
  courants d'entrée lorsque la tension de sortie
  est nulle IB ( IB IB-)/2
• Le courant de décalage est la différence entre
  les courants dentrée IIO IB - IB-

-
IB IB-
8

• 2.3 Caractéristique de sortie
• La sortie dun ampli-op est équivalente à une
  source de tension imparfaite, de résistance Rs,
  limitée en courant.
• Le courant maximum en sortie est de lordre de
  20 mA

VS
Pour Vs positif
IS
20 mA
9

• Exemple
• Ampli Op Rs 100 ?, ISmax 16 mA.
• Montage amplificateur non-inverseur, A 10.
• Ve 1 V
• À vide Vs 10 V

-
Ve
Vs
10

• Pour RL 10 k?,
• IS 1 mA lt 16 mA pas de limitation
• VS 10 000 / (100 10 000) . 10 ? 10 V la
  résistance de sortie ne modifie pas la tension à
  vide.

RS 100 O
IS
A? Ve10 V
RL
VS
11

• Pour RL 600 ?
• IS 10 / (100 600) 14,2 mA lt 16 mA pas de
  limitation
• VS 600 / (100 600) . 10 8,57 V
• Pour RL 400 ?
• IS 10 / (100 400) 25 mA IMPOSSIBLE donc Is
  Ismax 16 mA
• VS 16 m ? 400 6,4 V

12

• Conclusion
• Pour une résistance de charge RL donnée, la
  tension de sortie ne peut dépasser (en valeur
  absolue)
• VSAT
• Imax ? RL

13

• 2.4 Taux de rejet de la tension de mode commun
  (TRMC)
• (common mode rejection ratio CMRR)
• Idéalement, seule la différence des tensions ?
  (e - e-) est amplifiée.
• Dans la réalité, vs Ad (e - e-) Ac (e
  e-)/2

14
3. Caractéristiques dynamiques

• 3.1 Bande passante
• L'amplification différentielle Ad n'est pas
  infinie, et varie en fonction de la fréquence du
  signal d'entrée
•  
• La largeur de bande passante (appelée bande
  passante, band width, BW ) est extrêmement faible
  
• f0 ? 10 Hz.

AddB
Ad0
f0
15

• En utilisant l'amplificateur opérationnel
  contre-réactionné, on étend la bande passante
• le produit gain-bande passante (gain-bandwidth
  product ) est généralement constant
• Ad0 ? f0 Av1 ? f1 1 ? fT

Boucle ouverte
Ad0(dB)
Av1 (dB)
f0
f1
fT
16
Attention, on dit "produit gain-bande", mais il
s'agit en fait du produit de l'amplification par
la bande passante
17

• 3.2 Vitesse de variation maximale slew-rate
• Conséquence directe de la réponse en fréquence de
  lampli op lampli op   ne passe pas
  bien  les hautes fréquences.
• La pente maximale du signal de sortie est appelée
  slewrate SR

Av Ve
vs(t)
Pente max
Ve
ve(t)
18

• Cas dun amplificateur inverseur A -10,
• ve(t) VEMAX sin ( 2 ? f t)
• Pour ne pas déformer le signal, il faut vérifier
  
• A . VEMAX . f lt SR / 2? (cf. TD)

19
(No Transcript)
20
(No Transcript)
21
CH 2 AMPLIFICATEUR DINSTRUMENTATION
DISOLATION

• Lamplificateur dinstrumentation permet,
  principalement, damplifier une tension utile de
  faible amplitude, variable, superposée à une
  tension continue plus élevée, inutile . Cest
  le cas par exemple de la tension de sortie dun
  pont de Wheatstone alimenté entre 0 V et une
  tension positive.
• Lamplificateur disolation permet en plus une
  isolation galvanique entre les signaux dentrée
  et de sortie.

22
VA V0/2 VB V0/2 Vutile VA VB Vmode
commun (VA VB)/2
V0
VA
VB
23
Amplificateur soustracteur

• 1.1 Amplifications (démo en TD)
• Si R1 R1 et R2 R2 le montage soustracteur
  amplifie la différence des tensions présentes sur
  ses entrées
• Vs R2/R1 . (v1-v2)
• On parle alors damplification différentielle.

R2
R1
-
v2
R1
vs
R2
v1
Si les résistances ne sont pas strictement
égales(R1 ? R1 ou R2 ? R2 ), lamplification ne
concerne pas uniquement (v1-v2), et on peut
écrire Vs Ad (v1-v2) Ac (v1 v2)/2 Ac
est lamplification de mode commun -gt Si Ac est
non nul, la tension de mode commun est mal
rejetée mauvais TRMC
24
R2

• 1.2 Impédances dentrée
• Le montage soustracteur présente sur chacune de
  ses entrées une résistance finie
• Rin 1 V1/I1 R1 R2 (pour v2 0)
• Rin 2 V2/I2 R1 (pour v1 0)

R1
-
I1
R1
R2
v1
R2
R1
I2
-
v2
R1
R2
25

• 1.3 Limites
• Si on souhaite obtenir une amplification élevée,
  il faut R2 grande et R1 petite, limpédance
  dentrée sur lentrée inverseuse est faible .
• Si les résistance ne sont pas bien ajustées (R1
  R1 et R2 R2 ) , lamplification de mode
  commun est non nulle, on namplifie pas
  uniquement la différence des tensions.

26

• 1.4 Solutions
• On utilise limpédance dentrée infinie du
  montage non-inverseur Rin Rin AOP ? ?
• Les résistances du soustracteur sont ajustées par
  le constructeur.

27
2. Amplificateur dinstrumentation

• 2.1 Structure

28

• La structure est très proche de celle proposée
  précédemment
• Deux étages dentrée non-inverseurs permettent
  davoir une forte impédance dentrée.
• Les deux résistances  R  sont reliées pour
  éviter des connexions masse et réduire ainsi les
  sources possible de bruit.
• Le premier étage possède une forte amplification
• Lamplificateur de différence possède souvent des
  résistances égales (R1 R2 R1 R2 ) très
  ajustées, pour réduire le mode commun.

29

• 2.2 Amplification (démo en TD)
• Ad R2/R1 . ( 1 2R/ 2R )
• Exemple INA 114

30

• 2.3 Caractéristiques
• Lamplificateur dinstrumentation est donc une
  structure différentielle qui comme le
  soustracteur possède
• une amplification différentielle
• une très faible résistance de sortie
• De plus,
• limpédance sur chaque entrée est élevée
• loffset est souvent très faible
• Le taux de rejet de mode commun est élevé et
  permet en sortie un faible résidu de la tension
  parasite de mode commun
• Lamplification est fixée par une seule
  résistance externe.

31
(No Transcript)
32

• 2.4 Limites
• Si la tension de mode commun du signal est
  supérieure à la tension dalimentation de
  lamplificateur dinstrumentation, ce dernier ne
  peut être utilisé.
• Si des signaux de puissance partagent les même
  lignes de masse que le signal utile, celui-ci
  risque dêtre perturbé. Il faut alors séparer les
  signaux utiles et les signaux de puissance, ainsi
  que les masses de ces signaux.
• Lamplificateur disolement permet de résoudre
  ces problèmes.

33
3. Amplificateur disolation

• 3.1 Fonctions
• Un amplificateur disolement est un amplificateur
  dinstrumentation pour lequel les signaux
  dentrée et de sortie sont isolés galvaniquement.
  
• Il ny a a pas de chemin direct pour le passage
  dun courant entre lentrée et la sortie. Les
  circuits dentrée et de sortie sont isolés
  électriquement les références de tensions
  (masses) en entrée et en sortie peuvent être à
  des potentiels différents.
• Conséquences les surtensions accidentelles
  provenant des équipements ou des défauts
  disolation, de masse au niveau de lentrée ne
  sont pas transmis au système à mesurer ce qui
  est primordial dans le cas de mesures sur un
  animal ou un homme ( ex électrocardiogramme)

34
Isolation électrique
Ve
Appareil de mesure
Alim étage sortie
Alimétage entrée
35

• 3.3 Réalisation
• Le signal utile est transmis par couplage
• capacitif
• optique
• magnétique (transformateur) ou galvanique
• Dans ce dernier cas, lalimentation du circuit
  dentrée peut également être transmise au circuit
  de sortie par transformateur.
• Le procédé disolation est  transparent  à
  lutilisateur.

36
AD 210 isolation galvanique
37
ISO 122 isolation capacitive
38
ISO 100 isolation optique
39
CH 3 AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN BOUCLE
OUVERTE

• L'amplificateur n'est pas contre-réactionné, il
  fonctionne en régime non-linéaire de saturation
  (ou commutation)
• si ? gt 0 Vs Vsat,
• si ? lt0 Vs - Vsat

40
Comparateur

• 1.1 Comparateur à zéro
• si ? gt 0 Vs Vsat, si ? lt0 Vs - Vsat
• ? e - e- ve 0 ve

41

• Cas dun signal bruité
• Des commutations multiples du signal de sortie
  sont possibles quand la tension dentrée est
  proche de 0 V (cf TD)

42

• 1.2 Comparateur à une référence
• e - e- ve Vref
• si ve gt Vref vs Vsat,
• si ve lt Vref vs - Vsat

-
Ve
Vs
Vref
43
2. Trigger de Schmitt

• 2.1 Trigger de Schmitt inverseur appelé aussi
  comparateur à hystérésis, ou bascule à seuil
• Principe
• La sortie peut prendre deux états Vsat et
  Vsat.
• Lentrée inverseuse peut donc prendre deux
  valeurs Vsat R1/(R1 R2) ou - Vsat R1/(R1
  R2)
• Ce sont ces deux valeurs de la tension dentrée
  qui peuvent annuler ?, donc provoquer le
  basculement de la sortie.
• Mise en équation
• ? e - e- Vs . R1/(R1 R2) Ve
• Si Vs Vsat, ? gt 0 tant que Ve lt Vsat
  R1/(R1 R2) (Seuil positif)
• Si Vs - Vsat, ? lt 0 tant que Ve gt - Vsat
  R1/(R1 R2) (Seuil négatif)

44
Vs
Vsat
Seuil positif
Seuil négatif
Ve
-Vsat
45

• 2.2 Trigger de Schmitt non-inverseur
• ? (VsR1 VeR2)/(R1 R2)
• Vs ? Vsat
• Seuils de basculement ( ? 0) ? Vsat.
  R1/R2

46

• 2.3 Intérêt (cf TD)
• Ces montages permettent déviter les commutations
  multiples autour de 0 en créant deux seuils de
  commutation -gt meilleure insensibilité aux bruits.

47
3. Limitations de lampli opérationnel

• 3.1 Le slew-rate
• En régime de commutation, Vs Vsat ou Vs -
  Vsat
• la sortie commute de Vsat à Vsat
• La pente du signal de sortie est limitée par le
  slew-rate de lampli-op.

Vsat
Pente max
-Vsat
48

• Pour travailler en commutation, on utilise des
  circuits spéciaux qui possèdent une bande
  passante plus large, donc un meilleur slew-rate
  que les ampli-op traditionnels.
• Ils sont par contre moins stables et ne doivent
  pas être utilisés en boucle fermée.
• 3.2 Circuits utilisés
• En boucle fermée ampli-op type TL 081
• En commutation comparateur type LM 311

49
4. Comparateur type LM 311

• 4.1 Avantages du comparateur
• Gamme dalimentation variée, symétrique ou non
  exemples
• - 12 V 12 V comme les AOP
• 0 5 V comme les circuits logiques TTL
• Sortie de type  collecteur ouvert , permet de
  choisir les 2 niveaux de la sortie exemples
• 0 V et 5 V
• Alimentation positive et 0 V

50

• 4.2 Collecteur ouvert
• Utilisation de la sortie collecteur ouvert en
  symétrique
• États de sortie
• Transistor bloqué
• Vs 12 V
• Transistor saturé
• Vs - 12 V

51

• Utilisation de la sortie collecteur ouvert en
   TTL 
• États de sortie
• Transistor bloqué
• Vs 5 V
• Transistor saturé
• Vs 0 V

5 V
R 1 k?
Vs
0 V
52

• Tensions de sortie et courant maximum de sortie
  sont fixés par lalimentation extérieure fortes
  valeurs possibles.
• Exemple 50 V 50 mA pour piloter lampes ou
  relais.
• 4.3 Utilisations
• Ce type de circuit permet de réaliser les
  fonctions de comparaison à une référence et de
  comparaison avec hystérésis.
• On peut également réaliser des oscillateur
  (multivibrateur astable) à laide de tels
  comparateurs.

53
5. Circuits logiques à trigger de Schmitt

• 5.1 Rappel
• En logique, les niveaux haut (1) et bas (0)
  sont définis par une gamme de tension, par
  exemple, en entrée TTL
• 0 0 V 0,8 V
• 1 2 V 5 V
• Exemple inverseur

E 0,5 V -gt S niveau haut
E 1 V -gt S niveau ???
54

• 5.2 Circuit logiques à hystérésis
• Permet de lever lindétermination la sortie est
  définie pour tout niveau dentrée, par une
  caractéristique à hystérésis.
• Exemple de linverseur

E 0,5 V -gt S niveau haut E 1 V croissant
S niveau haut décroissant S niveau bas
VT- 0,9 V VT 1,5 V
55

• 5.3 Autres circuits logiques à hystérésis
• Ces circuits sont appelés  circuits à trigger de
  Schmitt 

56
CH 4 CONVERTISSEUR NUMERIQUE ANALOGIQUE (CNA
DAC)

• Un convertisseur analogique numérique est utilisé
  sur une carte multifonctions pour générer une
  sortie analogique.

µP
CNA
Sortie CNA
Après filtrage
57
Principes généraux

• 1.1 Rappel de MPh1
• Circuit permettant de convertir un nombre codé Ne
  en tension analogique Vs.
• Pour un convertisseur de résolution  n , de
  pleine échelle PE,
• Vs q. Ne,
• avec q PE/2n.
• Circuit présent sur de nombreuses cartes
  dacquisition multifonctions

58
Vs
Ne
59

• 1.2 Aspect électronique
• MPh1 utilisation dun CNA pour générer une
  tension analogique (Analog Output)
• MPh2 compréhension du principe de
  fonctionnement
• La plus part des CNA sont de type  parallèle 
  
• Tous les bits du nombre Ne sont traités
  simultanément par le circuit pour produire au
  bout dun certain temps la tension analogique
  de sortie.
• Ce temps est appelé le temps détablissement du
  CNA.

60
2. CNA parallèle

• 2.1 CNA à résistances pondérées
• Exemple dun CNA de résolution n 4 Ne
  b3b2b1b0

b3
2R
R
b2
I
4R
-
b1
8R
b0
Vs
16R
- Eref
61

• b3 1 -gt I3 -Eref/2R b3 0, I3 0
• Chaque bit de Ne positionné à 1 commute un
  courant proportionnel à son poids
• Si Ne est codé en binaire naturel, on obtient
  bien
• Vs q. Ne, avec q Eref/16 PE/24.

62

• Exemple
• I ( -16/2R) ( -16/4R) ( -16/16R) -
  (8/R 4/R 1/R)
• Vs -RI 8 4 1 13 V

1
2R
R
1
I
4R
-
0
8R
1
Vs
16R
- 16 V
63

• Nécessite une large gamme de résistances,
  précises et stables
• -gt réalisation difficile dans un circuit intégré
• -gt intérêt pédagogique (cf TP)

64

• 2.2 CNA à réseau R 2R
• Exemple dun CNA de résolution n 4 Ne
  b3b2b1b0
• Chaque bit de Ne commute une courant vers la
  masse ou lentrée inverseuse de lAOP

I0
I1
I2
I3
2R
R
R
R
2R
2R
2R
2R
- Eref
R
I3
I2
I1
I0
b3
b2
b1
b0
I
-
Vs
65

• On montre que
• Si Ne est codé en binaire naturel, on obtient
  bien
• Vs q. Ne, avec q Eref/16 PE/24.

66

• Seules deux valeurs de résistances sont utilisées
  R et 2R.
• Structure très fréquente sur les CNA 12 ou 16
  bits des cartes dacquisition multifonctions.

67
3. UTILISATIONS

• Dans la pratique, les CNA sont souvent bipolaires
  mêmes principes.
• Utilisation
• En synthèse de signaux un filtre est souvent
  nécessaire pour supprimer les  marches
  descalier  inhérentes à la conversion.Dans le
  domaine audio le filtre conditionne la qualité
  du son.En automatisme, lélaboration dune
  commande permet le contrôle de processus.
• En amplificateur programmable Eref devient
  ve(t)
• Pour concevoir les CAN

68
CH 5 CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE (CAN
ADC)

• Un convertisseur numérique analogique est utilisé
  sur une carte multifonctions pour acquérir un
  signal analogique.Il est souvent précédé dun
  multiplexeur permettant alors lacquisition de
  plusieurs signaux analogiques.

69
Principes généraux

• 1.1 Rappels de MPh1
• Circuit permettant de convertir une tension
  analogique Ve en un nombre codé Ns.
• Nécessité
• déchantillonner le signal (discrétisation en
  temps)
• de quantifier le signal (discrétisation en
  valeur)

70

71

• Pour un convertisseur de pleine échelle PE de
  résolution n, le pas de quantification ou quantum
  ou LSB vaut PE/2n.
• La caractéristique est centrée sur la droite
  déquation
• Ns Ve / q,
• avec un écart maximal de q/2 par rapport à cette
  caractéristique
• -q/2 lt ? lt q/2

72
(No Transcript)
73

• 1.2 Aspects électroniques
• MPh1 utilisation dun CAN
• MPh2 compréhension du principe de
  fonctionnement
• 3 principes présentés
• Convertisseur parallèle (flash) rapide,
  résolution limitée (8), utilisé dans les
  oscilloscopes numériques.
• Convertisseur à approximations successives bon
  compromis précision rapidité très fréquent en
  acquisition de données
• Convertisseur à comptage dimpulsions ou rampe
  lent mais avec une très bonne immunité aux
  bruits, utilisé pour les mesures sur signaux
  stabilisés, dans les multimètres

74
2 . CAN parallèle ou flash

• 2.1 Principe
• La tension Ve à mesurer est comparée
  simultanément à 2n-1 tensions de référence.
• Le résultat des comparaisons est traduit par un
  décodeur logique en nombre codé
• Ns b2b1b0
• Un CAN flash 2 bits sera étudié en TD.

75

• 2.2 avantages inconvénients
• Très rapide limité uniquement par les temps de
  réponse des comparateurs et de la logique.
• Limité en résolution, il faut 2n-1 comparateurs
  255 pour un CAN 8 bits.
• Dans la pratique, 6 ou 8 bits insuffisant pour
  linstrumentation.

76
3. CAN à pesées successives

• 3.1 Principe
• Même principe que la pesée sur un balance à deux
  plateaux
• Ve est comparée à PE/2 (b2b1b0100) Si Ve gt
  PE/2, on conserve b21 Si Ve lt PE/2, b20
• Ve est comparée à
• Vn ¾ PE ( b2b1b0110) ou
• Vn ¼ PE (b2b1b0010)

77

• Selon le résultat, on positionne b1.etc

78

• 3.2 Circuit
• Le registre à approximations successives génère
  le nombre 100 au départ.
• Le CNA élabore la tension de comparaison Vn à
  partir de ce nombre.
• Le résultat de la comparaison permet de
  sélectionner le nombre suivant 110 ou 010 lors du
  premier passage

79
Ve lt PE/2 PE/4
Ve gt PE/2
Ve gt PE/2 PE/8
VeltPE/2PE/8PE/16
80

• 3.3 Avantages inconvénients
• Précis, lié à la résolution du CNA.
• Chaque conversion prend le même temps, dautant
  plus long que la résolution est importante,
  conséquences
• Il faut maintenir la tension dentrée pendant le
  temps de conversion un échantillonneur bloqueur
  est souvent inclus dans ce type de CAN
• Ns est disponible uniquement à la fin de la
  conversion.
• Rapide limité par le temps détablissement du
  CNA ( logique et comparateur), mais moins que le
  flash.
• Il existe une version série , où les bits sont
  délivrés successivement sur une ligne de sortie
  unique, au fur et à mesure de leur calcul.

81
4. Convertisseur à rampe

• 4.1 Principe
• La tension analogique Ve est convertie en un
  temps Te. Ce temps est mesuré par un compteur,
  en comptant le nombre de périodes dhorloge du
  compteur contenu dans cet intervalle de temps.
• Charge dun condensateur à courant constant Io
  et lancement du compteur.
• Arrêt du compteur quand Vc(t) Ve.

82

• Vc(t) Ve pour t Te Ve.C/Io.
• Pendant Te, le compteur a compté Ns impulsions
  dhorloge, telles que Te Ns.TH.
• Ns Te/TH (Ve.C/Io) / TH k. Ve.

Io
-
Ve
83
Pente Io/C
Ve
Te NS TH
84

• 4.2 Convertisseurs à plusieurs rampes
• Le CAN simple rampe est trop sensible aux valeurs
  de C, Io, TH.
• Sur le même principe, on réalise des
  convertisseurs à 2 rampes

Ve
Vr
Intégrateur
-
-Vr
Logique de commande
Compteur
Horloge
85

• Un compteur est déclenché et Ve est intégrée
  pendant un cycle de comptage. Lintégrateur
  produit une rampe Vr k.Ve.t qui atteint sa
  valeur max en fin de comptage k Ve 2n. TH
• Puis le compteur est relancé et une tension de
  référence Vref est connectée à lintégrateur.Il
  produit une tension en k Vref t.
• Dès que cette tension sannule, le comptage est
  stoppé le compteur a compté pendant NTH

86
Pente kVe
Pente - kVref
2nTH
NTH
87
(No Transcript)
88

• 4.3 Avantages inconvénients
• La tension Ve est intégrée grâce à un
  condensateur, pendant une durée 2nTH.
• Toute tension parasite superposée à Ve sera
  également intégrée.
• Si le temps 2nTH est un multiple de 20 ms
  (linverse de 50 Hz), les tensions parasites de
  fréquence 50 Hz seront éliminées, puisque
  dintégrale nulle sur une période.
• Cest le principal avantage de ce type de CAN,
  utilisé dans les multimètres de poche.

89

• Faire un dessin

90
5. Convertisseur sigma-delta (quelques notions)

• 5.1 Le bruit dans les convertisseurs
• La quantification introduit une erreur
• pour Ve tension en entrée du convertisseur, on
  obtient
• Ns nombre codé de sortie, ce qui permet de
  calculer
• Vcalc Ns q, qui approche Ve à ? q/2 près.
• Lerreur de quantification ?
• est comprise entre q/2 et q/2, avec une
  répartition uniforme
• correspond à un bruit de valeur efficace de q/v12
• Ce bruit est réparti sur la bande de fréquence 0
  Fe/2

91

• Lidée est de répartir le bruit de quantification
  sur une bande plus grande, pour diminuer son
  importance quand on revient par filtrage à la
  bande utile ceci est obtenu par
  sur-échantillonnage à k.Fe
• Le filtre anti-repliement (FAR) analogique est
  alors plus facile à réaliser.
• Le filtrage à Fe/2 est numérique.

f
Spectres
Spectres
FAR
FAR
f
Fe/2
Fe/2
k.Fe/2
92

• 5.2 Principe des CAN ?-? ( daprès Tillier /
  Gargèse / mars 2005)
• Ce sont les variations du signal Ve qui sont
  échantillonnées à k.Fe (Fe étant la fréquence
  normale déchantillonnage de Ve), et converties
  sur 1 bit par le comparateur.
• Un filtre numérique et un décimateur permettent
  de revenir à un débit dinformation à la
  fréquence Fe, sur k bits, tout en supprimant le
  bruit haute-fréquence.
• Principe dune réalisation

93

• Exemples de fonctionnement

94

• Signal PDM Modulation de densité dimpulsion

95

• 5.3 Utilisation
• Bon rapport signal / bruit -gtprécis
• Faible coût
• Le sur-échantillonnage lempêche de travailler
  avec de signaux de fréquence élevée.
• Bien adapté aux signaux audio.

Extrait du guide Amplifier and Data Converter
Selection Guide . Texas Instruments
96
Comparatif Résolution / Féch
?-?