Le schéma électrique du circuit réalisé est donné figure 18-b.

5. 2. - ESSAI DE FONCTIONNEMENT

a) Mettez le digilab sous tension.

b) Préparez le contrôleur pour les mesures de tensions continues sur le calibre 10 volts.

c) Mettez la pointe de touche positive en contact avec le point A correspondant au curseur du potentiomètre (figure 18-a) et la pointe de touche négative à la masse.

d) En agissant sur le curseur du potentiomètre P, amenez l'aiguille du voltmètre sur 5 volts.

e) Reliez un instant à la masse la broche 5 du convertisseur en effectuant momentanément la liaison indiquée en pointillé sur la figure 18-a. Le convertisseur est ainsi prêt à fonctionner.

f) Enlevez la liaison précédemment placée entre la broche 5 et la masse.

Le convertisseur commence la conversion.

g) Les deux afficheurs indiquent une valeur voisine de FF. Donc, en sortie du convertisseur, on a un nombre binaire voisin de 1111 1111.

h) Agissez sur le curseur du potentiomètre P, de façon à diminuer la tension à l'entrée du convertisseur. Pour chaque nouveau nombre binaire, notez la tension correspondante.

Vous pouvez ainsi tracer la caractéristique de transfert du convertisseur (ou une partie seulement).

Il y a 256 combinaisons à la sortie du convertisseur, donc la caractéristique de transfert est "un escalier de 256 marches".

A la figure 19, la partie initiale de cette caractéristique est représentée.

Vous pouvez noter les tensions correspondantes aux bits de poids les plus faibles (LSB, Bits 7, 6 et 5).

Avec la caractéristique complète, il est possible de déterminer tout nombre binaire correspondant à une tension donnée.

Par exemple, pour une tension d'entrée de 156 mV, la sortie indique le nombre binaire 0000 1000 ou bien 08 en hexadécimal. Pour 78 mV, le nombre binaire correspondant est 0000 0100 ou bien 0416.

Les tableaux des figures 20 et 21 vous permettent facilement de convertir la valeur affichée, en tension analogique correspondante.

Pour cela, il suffit de lire les indications des deux afficheurs, puis de regarder la tension analogique correspondante dans les deux tableaux.

Il suffit pour déterminer d'effectuer la somme des deux tensions relevées dans les tableaux.

Par exemple, si les afficheurs indiquent C3 (C pour DIS1 et 3 pour DIS0), on peut relever dans le premier tableau que 3 correspond à 0,0585 volt et dans le deuxième que C correspond à 3,75 volts.

La tension analogique d'entrée vaut :

3,75 + 0,0585 = 3,8085 volts

Généralement, vous ne trouverez pas la même valeur pour l'indication du voltmètre et l'indication des afficheurs.

Tout d'abord, la précision du voltmètre intervient.

Ensuite, il y a deux causes imputables au convertisseur.

      La première peut être une erreur de la tension de référence appliquée à la broche 9 du circuit intégré (figure 18-b).

Dans le cas présent, la tension théorique doit être de 2,5 volts. On utilise pour cela un pont de résistances constitué par R1 et R2.

Or, la tension d'alimentation peut être un peu différente de 5 volts et les deux résistances R1 et R2 peuvent avoir des valeurs également différentes.

Il en résulte que la tension de référence peut être légèrement différente de 2,5 volts.

      La seconde est la précision du convertisseur qui est égale à   ± 1 LSB dans le cas présent.

Nous allons définir cette notion.

Rappelons le "poids" de chaque bit.

En observant la figure 19, vous remarquez qu'à chaque valeur numérique correspond un palier dont la valeur centrale est exprimée en volts.

Chaque palier est large de 19,5 mV, ce qui correspond à la plage analogique du LSB.

Ainsi, pour chaque palier, de part et d'autre de la valeur centrale, il y a 1 / 2 LSB.

Toutes les valeurs de tension analogique comprises entre ces deux extrêmes (valeur centrale - 1 / 2 LSB et valeur centrale + 1 / 2 LSB) correspondent au même nombre binaire.

La figure 22 représente une caractéristique de transfert réelle.

Chaque palier n'est plus centré par rapport à la valeur centrale d'une part, et la largeur des paliers n'est plus constante d'autre part.

Ainsi, pour une tension correspondant à une zone hachurée, la valeur binaire sera inexacte. Un exemple est indiqué sur cette figure.

Toute tension située entre 68,25 mV et 87,75 mV devrait correspondre à 0000 0100 dans le cas idéal. Or, le palier est réduit à la plage de 71,5 mV à 84,5 mV dans le cas réel. Il s'ensuit qu'à une tension comprise entre 68,25 mV et 71,5 mV correspondra à 0000 0011 et non à 0000 0100.

Nous allons maintenant définir la précision d'un convertisseur.

Elle s'exprime en fraction de LSB (exemple : précision de ± 1 / 4 LSB).

Pour un convertisseur analogique / digital, la précision, exprimée en fraction de LSB est l'écart maximum existant entre un segment vertical qui relie deux paliers successifs et la position théorique de ce segment vertical.

Examinons le cas du convertisseur ayant ± 1 / 4 LSB.

En regardant la caractéristique de transfert de la figure 22, vous observez que de part et d'autre de la valeur centrale 78 mV se situent théoriquement deux segments verticaux à 68,25 mV et 87,25 mV respectivement.

La précision ± 1 / 4 LSB correspond à ± 1 / 4 x 19,5 mV, soit ± 4,875 mV.

Le premier segment réel ne doit donc pas se situer à plus de 4,875 mV de la valeur théorique, soit 68,25 mV.

Il doit se trouver dans une zone comprise entre 68,25 - 4,875, soit 63,375 mV et 68,25 + 4,875, soit 73,125 mV.

Le calcul est analogue pour le deuxième segment vertical.

La figure 23 représente la caractéristique de transfert d'un convertisseur à ± 1 / 4 LSB.

Les flèches indiquent les zones où doivent se situer les segments verticaux.

Plus un convertisseur est précis, plus la largeur de ces zones est faible.

S'il était possible de concevoir un convertisseur avec une précision de 0 LSB, la largeur de cette zone serait nulle et la caractéristique de transfert serait celle de la figure 19 (caractéristique idéale).

La figure 24 représente la caractéristique d'un convertisseur à ± 1 / 2 LSB.

Le convertisseur ADC 0804 a une précision de ± 1 LSB. La largeur de la zone où se situe un front vertical vaut 2 LSB soit 39 mV.

Il existe des convertisseurs plus précis, le type ADC 0801 est précis à ± 1 / 4 LSB, les types ADC 0802 et ADC 0803 sont précis à ± 1 / 2 LSB.

Vous venez calculer la précision du convertisseur en votre possession à l'aide de la caractéristique de transfert. Il suffit de calculer l'écart maximum entre les segments verticaux réels et les valeurs théoriques correspondantes.

En principe, il faut calculer l'écart pour tous les segments verticaux et prendre celui qui est le plus grand pour déterminer la précision.

i) L'expérience étant terminée, mettez le digilab hors tension.

Nous allons résumer les principales caractéristiques du circuit examiné.

      La tension analogique est appliquée à l'entrée VIN (+), l'autre entrée VIN (-) est reliée à la masse.

      Les deux composants externes R3 et C3 définissent une fréquence d'horloge égale à :

      Les condensateurs C1 et C2, reliés aux broches 9 et 6, servent à éliminer d'éventuels parasites.

      La tension de référence est obtenue grâce à un pont diviseur constitué par R1 et R2.

      Le convertisseur fonctionne de façon répétitive. Dès qu'une conversion est terminée, une autre recommence. Pour cela, la sortie (broche 5) est reliée à l'entrée (broche 3).

Avec une impulsion négative sur l'entrée , la conversion débute et la sortie passe au niveau L à la fin de la conversion. Or, cela a pour conséquence de porter l'entrée au niveau L et une nouvelle conversion recommence.

      La conversion nécessite huit cycles d'horloge plus quelques cycles supplémentaires pour le circuit de commande.

Le montage expérimenté est peu pratique car la lecture se fait en code hexadécimal.

Pour la réalisation d'un voltmètre digital, ce type de convertisseur n'est donc pas adapté.

Pour ce type de réalisation, on adopte généralement la technique de conversion à double rampe qui permet d'obtenir une précision de mesure très élevée. Cependant, cette technique est plus lente et n'est pas adaptée aux convertisseurs devant travailler à des fréquences élevées.

En conclusion, on peut dire que chaque application nécessite un convertisseur adapté. Celui que nous avons examiné est très rapide et il fonctionne en code binaire, aussi il peut facilement être raccordé à un microprocesseur.

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