Conversion analogique numérique

A) Généralités.

D'une façon assez générale, un capteur délivre une grandeur analogique. De même un actionneur est souvent commandé par des signaux analogiques.

Donner des exemples de grandeurs physiques avec le capteur associé, des exemples d'actionneurs.

Le traitement numérique de l'information présente cependant des avantages par rapport à une exploitation analogique: mémorisation simple, facilité de conception,...

Il apparaît alors la nécessité de convertir les données dans un sens puis dans l'autre.

Quelle pourrait être l'organisation d'une chaîne de traitement numérique?

B) Utilisation de comparateurs

1°) Le comparateur simple.

Réaliser et faire vérifier le montage du schéma n°1.

Faire un tableau de mesures montrant U_S=f(U_E).

Conclure.

Remplacer le voltmètre en sortie par deux DEL montées "tête bêche" en série avec une résistance de 1kW .

Conclure.

2°) Le convertisseur à niveaux.

On utilise plusieurs montages comparateurs comme l'indique le schéma n°2.

Déterminer les tensions U_AM, U_BM, U_CM. Comparer aux valeurs théoriques attendues.

Déterminer les tensions U₁, U₂, U₃ pour des valeurs croissantes de U_E. Rassembler les résultats dans un tableau de mesures. Conclure.

Reprendre ce montage en rajoutant une diode de redressement entre la sortie de chaque comparateur et la masse (anode de la diode à la masse). Reprendre les mesures. Conclure.

C) Utilisation de CAN

1°) Réalisation d'un convertisseur CAN simplifié.

a) Porte Nand.

Rappeler la table de vérité de la porte Nand.

Réaliser le circuit logique du schèma n°3.

Penser à alimenter correctement le circuit intégré.

Faire des mesures donnant U₁ et U₂ en fonction des valeurs de U_S1, U_S2, et U_S3 (deux valeurs 0 et 15V) et les rassembler dans un tableau.

b) Convertisseur 2 bits en partie thématique.

Réunir en un seul montage les sorties des comparateurs C₁, C₂, C₃ et les entrées S₁, S₂, S₃ correspondantes du schéma n°3.

Faire varier U_E et noter les valeurs de U₁ et U₂.

Faire le tableau correspondant. Conclure.

Que faudrait-il modifier sur le montage si on voulait décomposer le signal en quatre parties ?

2°) Utilisation d’un CAN sur 8 bits.

On utilise cette fois-ci un convertisseur analogique numérique du commerce (l’ADC 0804), équivalent à celui dont on dispose sur les cartes d’acquisition de données sur nos micro-ordinateurs, monté sur une plaquette mise à disposition.

Injecter une tension réglable et vérifier que le CAN remplit bien son office.

Schéma n°2