TD CAN flash

A2 Analyser le système
Etude d’un Convertisseur Analogique
Numérique
Date :
TD
1h
Nom :
Convertisseur analogique numérique parallèle ou flash
Ce convertisseur est le plus rapide des convertisseurs analogique numérique d’où son appellation flash.
Il est utilisé dans les applications où le critère de rapidité est important (numérisation des images vidéo).
Un convertisseur de n bits est constitué de 2n résistances alimentées par une tension de référence Uref,
de 2n-1 comparateurs et d’une logique de transcodage afin de fournir l’information numérique N sur n
bits (Dn-1, Dn-2,…D1, D0) en binaire naturel. L’entrée analogique Ve à convertir est comparée
simultanément aux 2n-1 tensions de seuils Vi afin d’obtenir les informations logiques intermédiaires Ci.
Uref
Le circuit que nous étudions (voir ci-contre)
Ve
est un CAN flash 3 bits.
R8
V7
C7
Les sept amplificateurs opérationnels sont
R7
+
alimentés entre VCC = 5 V et GND = 0 V
V6
C6
comme les composants de la logique de
R6
+
codage.
D2
V5
C5
La correspondance entre niveaux de tension
R5
Logique
+
et états logiques des informations Ci est :
C4
V4
de
D1
0V
0
R4
+
transcodage
5V
1
C3
V3
Les résistances ont pour valeurs :
D0
R3
+
R1 = 1/2R
C2
V2
R2 = R3 = R4 = R5 = R6 = R7 = R
R2
+
R8 = 3/2R
C1
V1
avec R = 1 k
R1
+
La tension de référence : UREf = 8 V.
0V
▷
▷
▷
▷
▷
▷
▷
 Donner le régime de fonctionnement des AOP et justifier l’appelation donnée dans la description du
fonctionnement du CAN.
 Exprimer et calculer la tension de seuil V1.
V1 =
V1 =
 Exprimer et calculer le quantum q (variation de tension minimale sur Ve qui fait incrémenter (ou
décrémenter) d’une unité la valeur du mot de sortie N.
q=
q=
 Compléter le tableau de fonctionnement ci-dessous :
Ve
Ve > V7
V7  Ve > V6
V6  Ve > V5
V5  Ve > V4
V4  Ve > V3
V3  Ve > V2
V2  Ve > V1
V1  Ve  0 V
Ci (V)
C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1
TD CAN flash
C7
Ci (états logiques)
C6 C5 C4 C3 C2
C1
1/2
 En vous aidant de l’évolution de l’information Ci en fonction de Ve, justifier le terme de code
thermomètre donné à ces informations.
 Compléter la table de vérité du transcodeur (code thermomètre  code binaire naturel).
Rappel : la fonction de transfert d’un CAN idéal est N’10 = k.Ve
Ci
C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
0
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
1
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
N
D2
D1
D0
N10
 Donner les équations logiques de D0, D1 et D2 en fonction des Ci.
D0 =
D1 =
D2 =
 Tracer la caractéristique de transfert N10 = f(Ve).
N10
7
6
5
4
3
2
1
UREF Ve (V)
0 0,5 1
2
3
4
5
6
7
8
 Tracer en vert la caractéristique de transfert idéale N’10 = f(Ve).
 Exprimer N’10 en fonction de Ve, UREF et n, puis en fonction de Ve et q.
N’10 =
N’10 =
 A l’aide de votre tracé et de l’extrait de la documentation
technique de l’ADC0808 (ci-contre), donner la valeur de
l’erreur de quantification q qui correspond au plus grand
écart entre les courbes réelle et idéale (hors dernier palier)
en fonction de q.
q =
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