ISSLg - Cours d'électronique
Les convertisseurs digitaux vers analogiques
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L'interrupteur statique
Le
schéma ci-dessous permet de réaliser un interrupteur uniquement avec
des transistors CMOS (pas de pièce mécanique = statique) :
Lorsque l'entrée "Control" est à 0, les deux transitors sont bloqués : le circuit est ouvert.
Lorsque
l'entrée "Control" est à 1, le transitor N permet de faire passer le
courant de "In/Out" vers "Out/In" ou bien le transitor P permet de
faire passer le courant de "Out/In" vers "In/Out" : le circuit est
fermé et bidirectionnel.
CI : CD4016 et CD4066 (4 interrupteurs statiques)
Le (dé)multiplexeur analogique
En
plaçant plusieurs interrupteurs reliés ensemble d'un côté et en
commandant un seul interrupteur à la fois via un décodeur logique, nous
obtenons un démultiplexeur analogique :
L'entrée IOC est aiguillée vers la sortie d'adresse "BA" codée en binaire (00=OI0 ; 01=OI1 ; 10=OI2 ; 11=OI3).
Comme les interrupteurs statiques sont bidirectionnels, ce circuit fait à la fois office de multiplexeur et de démultiplexeur.
Son symboles :
CI : CD4051 (mux 8 voies).
Le potentiomètre numérique
En branchant le multiplexeur analogique sur un diviseur résistif, nous obtenons un potentiomètre commandé numériquement.
Ce genre de circuit est utilisé pour faire varier le volume d'une TV via la commande à distance...
CI : sera vu lors du protocol I2C
Le DAC (Digital to Analog Converter)
Le shéma suivant permet de générer une tension proportionnelle à un code binaire :
Les
entrées numériques D0(LSB) à D4(MSB) sont converties en courants au
moyen des résistances R, 2R, 4R, 8R et 16R et de la référence de
tension Vref. L'amplificateur opérationnel A1 fonctionne en sommateur
de courants : à sa sortie sa tension varie de 0V (D=00000) à -2Vref
(D=11111). L'amplificateur opérationnel A2 fonctionne en inverseur de
tension : Vout peut varier de 0V (D=00000) à +2Vref (D=11111).
Si D est la valeur digitale (commande des interrupteurs statiques) convertie en décimal : Vout = Vref * D/16
La précision de la tension de sortie de ce convertisseur est de Vref/16
Pour générer des tensions négatives ou positives (ex: signal audio), nous pouvons utiliser le schéma suivant :
L'inverseur
A3 permet de créer une tension -Vref qui va tirer un courant négatif
dans le sommateur A1 via la résistance *R. Vout peut varier de -Vref
(D=00000) passer par 0V (D=10000) et aller jusqu'à +Vref (D=11111).
Si D est la valeur digitale convertie en décimal : Vout = Vref * (-1 + D/16)
La précision de la tension de sortie de ce convertisseur est de Vref/16
Pour augmenter la précision il faut augmenter le nombre de contacts et de résistances du sommateur :
5 bits => 32 niveaux de tension (exemples ci-dessus)
8 bits => 256 niveaux de tension
12 bits => 4096 niveaux de tension
16 bits => 65536 niveaux de tension
NB
: à partir de 10 bits, il faut utiliser des sommateurs plus complexes
(réseau R/2R) pour limiter l'effet de l'imprécision de ses résistances.
CI : DAC0808 (Convertisseur 8 bits) ; AD7945 (Convertisseur 12 bits)
Pour en savoir plus : http://www-lemm.univ-lille1.fr/physique/physicie/lec15.htm
Auteur : Philippot Marc - 02/02/2011