TP CNA - MP Star

Approche expérimentale
CONVERTISSEUR NUMERIQUE-ANALOGIQUE
(CNA)
Objectifs :
- mettre en œuvre des convertisseurs numérique-analogique,
- adapter le vocabulaire descriptif des CAN aux CNA,
- poursuivre la familiarisation à l’utilisation des amplificateurs opérationnels,
- déterminer les valeurs des composants d’un montage.
Justifier le symbole d’un CNA :
a7
a6
a5
a4
a3
a2
a1
a0
#/∩
Quel est son rôle dans une chaîne de traitement numérique des signaux ?
Vs
1 – CNA à résistances pondérées :
Le montage de principe est le suivant :
R0/4
a2
Le nombre à convertir est :
R
I2
•
VRef
R0/2
a1
I1
R0
•
N = 20 a 0 + 21 a 1 + 2 2 a 2
I
-
∞
+
a0
vS
I0
’
VRef = 15 V
11 - Etude théorique ; détermination des résistances :
Déterminer les courants Ii en fonction de VRef , R0 et ai :
Calculer la valeur à donner à la résistance R0 pour que la valeur maximale du courant I soit IMax = 0,35 mA :
’
Déterminer la tension vS en fonction de N, R, R0 et VRef :
Quelle est la fonction du montage à amplificateur opérationnel ?
’
Calculer la valeur à donner à R pour avoir une valeur absolue de tension maximale de vS égale à environ 8V :
Comment compléter le montage pour que la tension de sortie vS soit positive et proportionnelle à N ?
12 - Réalisation :
* Réaliser le montage. On dispose des résistances suivantes : 22 kΩ ; 75 kΩ ; 150 kΩ ; 300 kΩ ; 2 résistances de
10 kΩ.
* Comment définir la caractéristique de transfert d’un CNA ? La tracer expérimentalement.
* Que valent la tension pleine échelle et la résolution analogique (ou quantum) ?
On pourra, si le temps le permet, tester un CNA 4 bits sur Crocodile Physics (fichier « CNA 4bits »)
2 – CNA à réseau R – 2R :
21 – Montage de principe :
R
I
I2
Vref
2R
R
A
B
I1
I0
2R
2R
2R
Déterminer les courants I2, I1 et I0 en fonction de VRef et R :
22 – Montage du CNA :
I
R
R
I2
I1
I0
2R
2R
2R
2R
R0
a2
a1
a0
Vref
Is
Vs’
Déterminer le courant IS en fonction de VRef , R et ai :
On donne VRef = 15 V. Calculer la valeur à donner à la résistance R pour que la valeur maximale du courant IS soit
de l’ordre de 0,25 mA :
’
Calculer la valeur à donner à R0 pour avoir une valeur absolue de tension maximale de vS égale à environ 8V :
23 – Réalisation :
* Réaliser le montage, en le complétant de manière à ce que la tension de sortie soit positive et
proportionnelle à N.
* Tracer expérimentalement la caractéristique de transfert, et déterminer la tension pleine échelle et la
résolution analogique.

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