TD CNA R-2R

A2 Analyser le système
Etude d’un Convertisseur Numérique
Analogique
Date :
TD
1h
Nom :
Convertisseur numérique analogique à réseau de résistances R-2R
I Présentation du CNA AD7524
Le circuit intégré AD7524 est un convertisseur N/A à
réseau de résistances R-2R. Le bus de données DBi et
les signaux de contrôle CHIPSELECT et WRITE sont
conçus pour être interfacés avec un microprocesseur et
leur étude sort du cadre de cet exercice. L’information
analogique de sortie est fournie par le CNA sous la forme
de deux courants OUT1 et OUT2.
Un simple amplificateur opérationnel externe permet
d'avoir une sortie en tension unipolaire.
Schéma d’application unipolaire
Tableau de correspondance unipolaire
Le montage étudié permet d’obtenir une tension de sortie VOUT, unipolaire et négative pour une tension
VREF positive.
 Donner le format du CAN (nombre de bits n) ainsi que les noms des informations numériques d’entrée.
n=
 Indiquer la valeur des résistances du réseau R-2R constituant ce convertisseur.
R=
2R =
 Donner la plage de variation de la tension de référence VREF.
< VREF <
II Etude d’une structure limitée à quatre bits
Le nombre N à convertir est codé
sur les quatre bits b3b2 b1 b0.
II. 1 Schéma structurel
IREF
A
VREF
b3
IA R B IB R C IC
R D ID
2R
2R
2R
2R
I3
I2
I1
I0
b2
b1
2R
 bi = 0, l’interrupteur correspondant
est connecté à OUT2 (masse 0 V),
 bi = 1, l’interrupteur correspondant
est connecté à OUT1.
Rs
b0
OUT1
La position indiquée sur le schéma correspond
au code d’entrée b3b3b1 b0 = 0000.
TD CNA R-2R
OUT2
Is
+
▷
Vs
1/2
 Pour la situation initiale du schéma structurel, donner la valeur du courant de sortie Is.
Is =
 Déterminer le régime de fonctionnement de l’amplificateur opérationnel et en déduire le potentiel
de la borne OUT1.
Le fonctionnement de l’amplificateur opérationnel
étant idéal nous pouvons poursuivre l’étude avec le
schéma équivalent ci-contre :
 Déterminer les relations liant I0 à ID et à IC.
I0 =
I0 =
Le nouveau schéma équivalent est le suivant :
 Compléter la valeur de la résistance grisée.
 Déterminer les relations liant I1 à IC et à IB.
I1 =
I1 =
Le nouveau schéma équivalent est le suivant :
 Compléter la valeur de la résistance grisée.
 Déterminer les relations liant I2 à IB et à IA.
I2 =
I2 =
IREF
A
VREF
IA R B IB R C IC
R D ID
2R
2R
2R
2R
I3
I2
I1
I0
IREF
VREF
A
IA R B IB R C IC
2R
2R
2R
I3
I2
I1
IREF
VREF
Le nouveau schéma équivalent est le suivant :
 Compléter la valeur de la résistance grisée.
 Déterminer les relations liant I3 à IA et à IREF.
I3 =
I3 =
2R
R
IA R B IB R
A
2R
2R
I3
I2
IREF
A
IA R
2R
VREF
I3
IREF
Le nouveau schéma équivalent est le suivant :
 Compléter la valeur de la résistance grisée.
VREF
 Déterminer les relations liant IREF à VREF et à R.
IREF =
 Exprimer I0, I1, I2 et I3 en fonction de VREF et R.
I3 =
I2 =
I1 =
I0 =
 En utilisant le schéma structurel de la page 1, exprimer IS en fonction de I0, I1, I2, I3, b0, b1, b2 et b3.
IS =
 Exprimer Vs en fonction de VREF, RS, R, b0, b1, b2 et b3.
VS =
 Déterminer Rs pour satisfaire l’équation Vs   VREF (b3 / 21  b2 / 22  b1 / 23  b0 / 24 ) .
RS =
III Fonctionnement unipolaire CNA AD754 (voir schémas page 1)
 Justifier la valeur de la résistance de contre réaction (FeedBack) RFB intégrée au composant.
 Pour une tension de pleine échelle VREF = 10 V, calculer la valeur du quantum q du convertisseur.
q=
 Calculer alors la tension de sortie VOUT pour l’octet 10010010 appliqué à l’entrée de ce convertisseur.
VOUT =
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