Quel est le rôle du convertisseur analogique-numérique?

Quel est le rôle du convertisseur analogique-numérique?

Valeur Adc en tension

Les microcontrôleurs sont capables de détecter des signaux binaires : le bouton est-il enfoncé ou non ? Ce sont des signaux numériques. Lorsqu’un microcontrôleur est alimenté par cinq volts, il comprend le zéro volt (0V) comme un 0 binaire et le cinq volts (5V) comme un 1 binaire. Cependant, le monde n’est pas aussi simple et aime utiliser des nuances de gris. Que se passe-t-il si le signal est de 2,72 V ? Est-ce un zéro ou un un ? Nous avons souvent besoin de mesurer des signaux qui varient ; on les appelle des signaux analogiques. Un capteur analogique de 5V peut émettre 0,01V ou 4,99V ou n’importe quoi entre les deux. Heureusement, presque tous les microcontrôleurs intègrent un dispositif qui nous permet de convertir ces tensions en valeurs que nous pouvons utiliser dans un programme pour prendre une décision.

Un convertisseur analogique-numérique (CAN) est une fonction très utile qui convertit une tension analogique sur une broche en un nombre numérique. En convertissant le monde analogique en monde numérique, nous pouvons commencer à utiliser l’électronique pour nous interfacer avec le monde analogique qui nous entoure.

Toutes les broches d’un microcontrôleur n’ont pas la capacité d’effectuer des conversions analogiques-numériques. Sur la carte Arduino, ces broches ont un ‘A’ devant leur étiquette (A0 à A5) pour indiquer que ces broches peuvent lire des tensions analogiques.

Convertisseur numérique-analogique

Vous vous dites peut-être : quand aurais-je besoin d’un convertisseur analogique-numérique (CAN) dans mon application ? Mais savez-vous que le CDA est bien plus courant que vous ne le pensez ! Examinons d’abord ce qu’est exactement un CDA.

Lorsque nous construisons des projets à l’aide d’un Arduino ou d’un Raspberry Pi, nous connectons normalement différents capteurs pour obtenir des informations sur le monde physique et effectuer un traitement sur la base de ces informations. Ainsi, lorsque nous parlons de communication, il existe deux types de signaux que nous rencontrons souvent :

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Les signaux analogiques sont un type de signaux continus qui varient dans le temps. La plupart des capteurs environnementaux tels que les capteurs de température, de lumière, de pression et de son communiquent avec les microcontrôleurs à l’aide de signaux analogiques. Ces capteurs analogiques émettent des valeurs dans une plage spécifique en fonction de ce qu’ils détectent. Les signaux analogiques prennent normalement la forme d’ondes sinusoïdales et peuvent être définis par l’amplitude, la fréquence et la phase, l’amplitude désignant la hauteur maximale des signaux, la fréquence désignant le taux de variation des signaux analogiques et la phase désignant la position du signal dans le temps.

Adc pdf

Toutes les quantités sont physiques dans le monde réel, par exemple la température, l’humidité, la pression, etc. Les capteurs convertissent les quantités physiques en quantités analogiques comme la tension ou le courant. Les ordinateurs numériques ou microcontrôleurs ne comprennent que les valeurs numériques, c’est-à-dire 0 ou 1. C’est pourquoi les ADC, c’est-à-dire les convertisseurs analogiques-numériques, sont nécessaires pour que les microcontrôleurs puissent comprendre la représentation numérique des valeurs analogiques et que nous, en tant que programmeurs, puissions les utiliser pour construire une logique.

Pour un ADC, l’entrée est un signal analogique et la sortie est une valeur numérique correspondant au signal analogique. Pour convertir un signal analogique en numérique, l’ADC utilise une tension de référence, c’est-à-dire une tension connue à laquelle les circuits internes de l’ADC peuvent comparer le signal d’entrée pour calculer la valeur numérique de sortie. Une horloge est nécessaire pour l’échantillonnage des données d’entrée. L’étoile de conversion est basée sur le matériel ou sur le logiciel de l’ADC et il y aura un drapeau de signal de fin de conversion ou une interruption.

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Lorsque vous appliquez un signal analogique d’entrée à l’ADC, la première chose que fait l’ADC est d’échantillonner le signal d’entrée.  La vitesse à laquelle il échantillonne le signal d’entrée dépend de la fréquence d’échantillonnage.    Si la fréquence d’échantillonnage est de 10 HZ, l’ADC prend 10 échantillons du signal d’entrée en 1 seconde.  Par conséquent, tous les 100 ms (1/10 Hz = 0,1 seconde = 100 ms), l’ADC prend un échantillon du signal d’entrée, comme le montre la figure 2. Plus la fréquence d’échantillonnage est élevée, plus le nombre d’échantillons collectés est important, ce qui permet de capturer précisément les variations du signal d’entrée. Si la fréquence d’échantillonnage est inférieure, l’ADC ne pourra pas capturer correctement le signal analogique d’entrée et les variations seront perdues. La fréquence d’échantillonnage doit être choisie en fonction du critère de Nyquist (la fréquence d’échantillonnage doit être égale à deux fois la composante de fréquence maximale du signal d’entrée).

Calculateur de convertisseur analogique-numérique

Image manquanteAd_wandler.jpg AD on USBEn électronique, un convertisseur analogique-numérique (abrégé ADC, A/D, ou A to D) est un dispositif qui convertit des signaux continus en nombres numériques discrets. En général, un CAN convertit une tension en un nombre numérique. Le convertisseur numérique-analogique ou DAC effectue l’opération inverse.

La résolution du convertisseur indique le nombre de valeurs discrètes qu’il peut produire. Elle est généralement exprimée en bits. Par exemple, un CAN qui code une entrée analogique en une des 256 valeurs discrètes a une résolution de huit bits, puisque

La résolution peut également être définie électriquement, et exprimée en volts. La résolution en tension d’un CAN est égale à sa plage de mesure de tension globale divisée par le nombre de niveaux de quantification. Quelques exemples peuvent vous aider :

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En pratique, la résolution du convertisseur est limitée par le rapport signal/bruit du signal en question. S’il y a trop de bruit dans l’entrée analogique, il sera impossible de résoudre avec précision au-delà d’un certain nombre de bits de résolution. Bien que le CAN produise un résultat, celui-ci n’est pas précis, puisque ses bits inférieurs ne font que mesurer le bruit. Le rapport S/B doit être d’environ 6 dB par bit de résolution requis.