L'intérêt de ce genre de convertisseur réside dans sa grande résolution de sortie possible (16, 24, 32 bits voire plus) pour des signaux d'entrée avec une bande passante modérée.
La résolution q (ou p) d'un convertisseur analogique/numérique de n bits travaillant sur un domaine en tension électrique est donnée par : En effet, avec n bits, il est possible de coder valeurs différentes, donc on divise la longueur du domaine par le nombre de valeurs possibles.
Un CAN 10 bits permet d'obtenir 1024 codes de sortie différents. Il s'agit ici d'un CAN dont la PE vaut 0 , 10V et la résolution 4 bits. Le quantum est donc de 10V/16=0.625V.
La résolution p correspond à la quantité de nombres binaires que l'on peut obtenir à partir de n bits sur un signal converti et permet d'exprimer la qualité d'une conversion analogique-numérique. Un signal électrique qui s'étend de 0 V à 6 V est numérisé à l'aide d'un convertisseur 8 bits.
La résolution correspond à la variation d'une unité du code binaire ; cette unité est égale à la variation du bit de poids le plus faible (LSB = least significant bit en Anglais).
Dans le cas d'une carte Arduino UNO, il y a 6 entrées analogiques, pouvant mesurer des tensions comprises entre 0 et 5 volts, avec une précision de 10 bits (soit 1024 points). Si on fait rapidement le calcul, 1024 points sur une plage de 5 volts donne une précision absolue de 0,0048828125 volt, soit environ 4,9mV.
C'est exactement la différence entre analogique et numérique : les formats audio analogiques enregistrent l'intégralité du signal audio, tandis que les formats numériques restituent le signal à partir d'une multitude de mesures de la valeur du signal dans le temps.
On retrouve communément les valeurs suivantes : 44 100 Hz, 48 000 Hz, 96 000 Hz, 192 000 Hz. Le standard CD et digital mondial est de 44 100 Hz. Ce qui veut dire que pour chaque seconde, il y a 44 100 échantillons (samples) joués.
Le principe de fonctionnement est le suivant : la tension analogique à convertir entre sur un comparateur qui peut être un simple ampli-op alimenté en disymétrique et qui fonctionne en régime saturé. Le cycle de conversion commence par la remise à 0 du compteur qui entre sur le CNA.
1 – Traitement analogique. Converter). Le rôle d'un CAN est de convertir un signal analogique en un signal numérique pouvant être traité par une logique numérique, et le rôle d'un CNA est de reconvertir le signal numérique une fois traité en un signal analogique (cf.
De manière générale, la valeur de sortie (par exemple dans le cas d'une tension) est VS = n.q ou n représente le nombre binaire. Un CNA est définit par sa résolution N (par exemple 12 bits); connaissant la sortie pleine échelle (10V par exemple) on peut alors calculer le quantum (q = 10/(2N-1) dans notre exemple).
Le passage de l'analogique au numérique repose sur trois étapes successives : l'échantillonnage, la quantification, et le codage.
u(t) = U0 cos(2π f0 t + ϕ) de fréquence f0 = 1,00 kHz (soit T0 = 1 ms) avec une amplitude U0 = 0,50 V. En conservant le signal sur l'oscilloscope, brancher la sortie du GBF entre la masse et l'entrée EA0 de la carte d'acquisition de l'ordinateur.
Donc la moitié de la longueur d'onde correspond au pouvoir de résolution ultime que peut donner un instrument. Ainsi, pour la microscopie optique, avec un pouvoir de résolution d'approximativement 0.25 m, le grossissement limite (utile) est de ~250 m/0.25 m = 1000X.
On applique sur l'entrée V+ le signal à convertir (Vmesurée) et sur l'entrée V- la valeur de référence qui sert à la comparaison. A la sortie des comparateurs, des diodes électroluminescentes s'allument si la sortie du comparateur indique +15 V ce qui permet rapidement de savoir si Vmesurée > V+.
Afin de respecter une qualité minimale, un DAC ne doit pas descendre sous 16 bits (résolution dans laquelle sont codés les CD), au risque de dégrader le signal. Les DAC proposant un débit natif de 192 kHz à 24 bits s'approchent fortement du débit des studios d'enregistrement.
L'opération de quantification consiste à attribuer un nombre binaire à toute valeur prélevée au signal lors de l'échantillonnage. C'est le CAN (convertisseur analogique numérique) qui réalise cette opération. Chaque niveau de tension est codé sur p bits, chaque bit pouvant prendre deux valeurs (0 ou 1).
Le DAC transforme le son numérique en son analogique, grâce à une puce numérique conçue pour la conversion numérique vers l'analogique. Le son numérique amène des 0 et des 1 par le biais de câbles optiques, USB, coaxiaux ou HDMI. Les câbles HDMI peuvent aussi transporter le son des vidéos.
La plage de fréquence utile est la fréquence max moins la fréquence min. L'oreille humaine peut percevoir les sons de 20Hz jusqu'à 20 kHz. Il faut donc échantillonner au delà de 2 x 20 kHz soit au delà de 40 kHz pour coder l'ensemble du spectre audible.
Un signal analogique est un signal continu qui peut prendre une infinité de valeurs, alors que le signal numérique est un signal discret (discontinu), qui se résume en une succession de « 0 » et de « 1 ».
Expliquer pourquoi les sons des CD sont échantillonnés à 44,1 kHz. Le domaine de fréquences audibles par l'Homme est limité à 20 kHz. Il faut donc, dans un son, conserver les fréquences proches de 20 kHz si l'on veut le numériser correctement. D'où le choix de 44,1 kHz (supérieur au double du 20 kHz).
De part ces deux états bien distincts, le signal numérique présente l'avantage d'être facilement et fidèlement reproductible. Un signal peut être copié des milliers de fois et restera toujours conforme à l'original. Par contre le signal analogique est sensible aux parasites et peut s'altérer dans le temps.
Un signal analogique transmet des données sous la forme d'une onde, tandis qu'un signal numérique transmet les données sous la forme binaire, c'est-à-dire sous la forme de bits.
3) Signal analogique :
Un signal analogique varie de façon continue dans le temps. Il peut prendre une infinité de valeurs dans une plage donnée. Exemple : la sortie (0/10V) d'un thermostat transmet l'image de la température de l'enceinte.
La carte Arduino Uno possède 6 entrées analogiques, reliées à un convertisseur analogique/numérique qui renvoie un code numérique sur 10 bits, soit une valeur comprise entre 0 et 1023. La pleine échelle est de 5V, c'est à dire que la valeur numérique 0 correspond à 0V et la valeur numérique 1023 correspond à 5V.