Le convertisseur reçoit un signal numérique sur autant de bornes d'entrée qu'il y a de bits dans le nombre binaire.

En bas, il y a les bits les moins significatifs (LSB = Least Significant Bit) et en haut (figure 5), arrivent les bits les plus significatifs (MSB = Most Significant Bit).

Le signal binaire d'entrée détermine en sortie une tension VA proportionnelle à la valeur numérique que représente le signal d'entrée, tout comme dans le circuit potentiométrique, VA dépend de la position du curseur.

Le convertisseur reçoit également une tension de référence VR. Dans la comparaison, cette tension correspond à VR existant entre les bornes extrêmes du potentiomètre. Dans les deux cas, VR représente un niveau par rapport auquel sont référencées les tensions de sortie VA.

Dans le système potentiométrique, VA peut prendre toutes les valeurs comprises entre 0 volt et VR.

Dans le convertisseur, on observe un comportement similaire, mais en sortie, VA progresse par bonds ou en «escalier». Chaque élévation d'une marche correspond à une augmentation unitaire de la valeur numérique d'entrée.

On peut donc dire que la tension VA du convertisseur est encore de type numérique, mais comparativement aux signaux binaires sur les bornes d'entrée, elle acquiert déjà une allure analogique.

Pour déterminer la valeur de la tension VA délivrée par le convertisseur, on utilise la formule : VA = D x VR.

D représente un coefficient fractionnaire correspondant à la valeur numérique présente aux bornes d'entrée.

Un convertisseur comportant quatre bornes d'entrée, peut recevoir seize combinaisons binaires différentes allant du nombre 0000 au nombre 1111.

Chaque augmentation unitaire du nombre binaire d'entrée correspond à une progression de 1 / 16 de VR sur la sortie VA.

Le tableau de la figure 6 donne la valeur du coefficient D pour un convertisseur à quatre bits d'entrée.

Le bit de rang 1 (LSB), lorsqu'il prend la valeur 1, détermine une valeur VA égale à 1 / 16 de VR.

Dans les mêmes conditions (bit = 1), le bit de rang 2 correspond à 1 / 8 de VR, le bit de rang 3 à 1 / 4 de VR et le bit de rang 4 (MSB) à 1 / 2 de VR.

Pour trouver la valeur du coefficient D correspondant à un nombre binaire quelconque, il suffit d'additionner les coefficients affectés aux rangs dans lesquels on trouve la valeur 1.

Exemple : 1001 correspond au coefficient D = 1 / 2 + 1 / 16 = 9 / 16.

En pratique, il convient de représenter l'allure de rapport VA / VR en fonction du nombre binaire d'entrée. La figure 7 représente la caractéristique de transfert d'un convertisseur à 3 bits d'entrée.

Il faut noter que la valeur maximale VR (8 / 8) n'est pas atteinte. La combinaison la plus haute que l'on peut avoir est 111. Le coefficient D que l'on obtient dans ce cas est :

• 1 / 2 pour le MSB

• 1 / 4 pour le 2ème bit

• 1 / 8 pour le LSB.

La somme D pour la combinaison la plus élevée est en conséquence égale à : 1 / 2 + 1 / 4 + 1 / 8 = 7 / 8, valeur au-delà de laquelle on ne peut aller, ou plutôt au-delà de laquelle on peut aller seulement en ajoutant d'autres bits, donc d'autres niveaux d'entrée.

Par exemple avec 4 bits, on obtient 16 niveaux de 0000 à 1111 et, comme nous l'avons vu précédemment, chaque niveau ou marche est distant du précédent de 1 / 16 de VR.

La figure 8 donne la caractéristique de transfert pour un convertisseur D / A à 4 entrées. De cette façon, on réussit à atteindre les 15 / 16 du haut d'échelle. Dans les cas de ce genre, on dit habituellement que l'on a augmenté la résolution nominale du circuit.

La résolution nominale est l'amplitude des marches et coïncide avec le poids du bit le moins significatif (LSB) : 1 / 16 dans le cas d'une entrée à 4 bits.

NOTE : Il ne faut pas confondre la résolution avec la précision du convertisseur qui sera examinée un peu plus loin.

2. 1. - CONVERTISSEUR DIGITAL / ANALOGIQUE A PONT DIVISEUR DE TENSION

La figure 9 montre le principe d'un convertisseur digital / analogique à pont diviseur de tension.

L'entrée numérique est constituée par un nombre d'interrupteurs égal au nombre de combinaisons possibles avec trois bits, moins un c'est-à-dire :

2³ - 1 = 8 - 1 = 7

On suppose que, dans ce circuit, on ne peut fermer qu'un seul interrupteur à la fois.

Ainsi, à chaque interrupteur fermé, correspond une tension analogique VA proportionnelle au nombre binaire représenté par l'interrupteur.

Notons que la valeur binaire affectée à chacun des interrupteurs est égale au nombre de résistances connectées entre l'interrupteur considéré et la masse.

Ce circuit présente deux inconvénients. Le premier réside dans le fait qu'il est nécessaire de disposer d'autant d'interrupteurs moins un qu'il y a de combinaisons binaires possibles (rappelez-vous que pour seulement 8 bits, il y a déjà 256 combinaisons ce qui nécessiterait 255 interrupteurs). D'autre part, la résistance de charge RL, de valeur non infinie, déséquilibre tout le pont diviseur et les tensions de sortie ne sont plus exactement proportionnelles aux valeurs numériques d'entrée.

Pour ces raisons, on se sert en pratique d'un circuit plus complexe utilisant un amplificateur opérationnel. Ouvrons une parenthèse pour donner quelques précisions essentielles sur ce type de circuit.

Cliquez ici pour la leçon suivante ou dans le sommaire prévu à cet effet.	Haut de page
Page précédente	Page suivante

Nombre de pages vues, à partir de cette date : le 15 JUILLET 2019