Qu’est-ce qu’un convertisseur DA ?
Les convertisseur DA pour digital-analog sont des circuits électroniques qui convertissent les signaux numériques en signaux analogiques.
Dans les appareils numériques tels que les PC, les tablettes et les smartphones, divers processus sont exécutés à l’aide de signaux numériques. Toutefois, lorsque les résultats sont émis sous forme de son ou de lumière, il s’agit de grandeurs analogiques qui doivent être converties de signaux numériques en signaux analogiques.
Les quantités analogiques sont des valeurs continues et la conversion d’une quantité numérique discrète en une quantité strictement analogique nécessite un nombre infini de chiffres, de sorte que la valeur de sortie d’un convertisseur DA est inévitablement une valeur approximative. À l’inverse, un circuit qui convertit une quantité analogique en une quantité numérique est appelé convertisseur AD.
Utilisations des convertisseurs DA
Les convertisseurs DA sont utilisés dans tous les équipements numériques qui doivent émettre un signal analogique.
Ils sont utilisés non seulement dans les PC, les smartphones, les appareils audio numériques et les téléviseurs équipés de haut-parleurs, mais aussi dans les appareils dotés de fonctions de synthèse vocale, tels que les haut-parleurs intelligents, pour convertir les données numériques en signaux vocaux analogiques. Récemment, des convertisseurs numériques-analogiques externes, tels que ceux dotés de connexions USB, ont également été mis au point et sont utilisés pour une sortie sonore de haute qualité, comme les sources sonores à haute résolution.
De plus, certains équipements vidéo tels que les moniteurs PC et les projecteurs sont équipés de bornes VGA et RCA pour l’entrée de données analogiques, et les signaux vidéo analogiques convertis à partir de données numériques par des convertisseur DA sont entrés.
Dans les équipements industriels, les signaux analogiques émis par les convertisseurs numériques-analogiques sont nécessaires, en particulier dans les situations où un contrôle continu de haute précision est requis.
Principe des convertisseurs DA
Il existe plusieurs méthodes de conversion pour les convertisseurs DA, mais la méthode la plus simple et la moins coûteuse est la méthode de division de la résistance. Elle est parfois appelée “chaînes de résistances”.
Dans la méthode de division de résistance, 2^n résistances équivalentes sont connectées en série entre la tension de référence et la masse, et le nœud entre les résistances est la sortie, créant une tension qui est un multiple entier de 1/2^n de la tension de référence. N’importe quelle tension peut être émise en décodant le signal numérique et en sélectionnant l’un de ces nœuds de sortie. La résolution est déterminée par n, ce qui signifie qu’un signal numérique de n bits peut être converti en un signal analogique.
La méthode de division résistive est très simple et garantit la monotonicité, elle est donc linéaire et très précise, mais elle présente l’inconvénient que l’échelle du circuit augmente de manière exponentielle lorsque le nombre de bits est augmenté pour accroître la résolution.
Les méthodes de conversion autres que la méthode de division résistive comprennent des méthodes utilisant des condensateurs, des sources de courant et des filtres passe-bas.
Autres informations sur les convertisseurs DA
1. Précautions à prendre lors de l’utilisation
En principe, la sortie d’un convertisseur DA est une valeur discrète, de sorte que même si la précision de la conversion est accrue, elle sera différente du signal analogique d’origine. Cette différence devient du bruit et affecte la qualité du signal analogique. La qualité des composants électroniques tels que les haut-parleurs connectés au-delà du convertisseur DA affecte également la qualité du signal analogique.
Ainsi, il peut y avoir des parties qui ne peuvent pas être représentées par les seuls paramètres du schéma de circuit, et les composants utilisés doivent être examinés et ajustés en gardant à l’esprit l’équilibre global.
2. Précision des convertisseurs DA
Ils sont utilisés dans divers cas, tels que les systèmes industriels, les systèmes IoT, divers systèmes de mesure et divers systèmes médiatiques, et à mesure que chaque système devient plus sophistiqué, une plus grande précision est requise.
Plusieurs erreurs se produisent dans les convertisseurs DA, dont les principales sont les suivantes :
- l’erreur d’offset (OE)
- l’erreur de gain (GE)
- l’erreur de non-linéarité intégrale (INL).
La précision d’un convertisseur numérique-analogique est évaluée en incluant ces trois types d’erreur et l’erreur totale non corrigée est exprimée comme la racine carrée de (OE^2+GE^2+INL^2).
Parmi les trois erreurs, OE et GE peuvent être calibrées à l’aide de codes simples sur le système, mais INL est généralement un code complexe qui nécessite le stockage de nombreux paramètres en mémoire, car l’erreur elle-même est une erreur qui ne peut pas être exprimée sous la forme d’une fonction.
Il est également important de maintenir les erreurs INL à un faible niveau, car le code d’étalonnage lui-même peut représenter une charge non négligeable pour l’ensemble du système.