Qu’est-ce qu’un convertisseur AD ?
Un convertisseur AD est un dispositif qui convertit des données analogiques en données numériques. Il est également connu sous le nom de convertisseur A/N, acronyme de Analog and Digital (analogique et numérique).
La plupart des informations dans le monde réel sont des données analogiques continues. Elles doivent être converties en données numériques exprimées uniquement par des 0 et des 1 pour être traitées par un ordinateur. Le convertisseur AD, quant à lui, convertit les données numériques en données analogiques.
Les convertisseurs AD sont disponibles dans différentes architectures, ou méthodes de conversion, avec différents taux d’échantillonnage et résolutions. Il est donc nécessaire de choisir le convertisseur approprié en fonction de l’utilisation prévue.
Utilisations des convertisseurs AD
Les convertisseurs AD sont utilisés dans de nombreux domaines de notre vie quotidienne. Ils sont notamment utilisés dans les appareils photo numériques et les équipements audio. Les données analogiques telles que la vidéo et le son sont converties en données numériques pour la sortie.
Divers appareils électroniques doivent utiliser des signaux analogiques comme informations d’entrée mais le traitement interne est effectué à l’aide de signaux numériques. Des convertisseurs AD sont donc nécessaires. Les convertisseurs AD sont installés dans des appareils qui gèrent la lumière, la température, etc.
Des convertisseurs AD à haute vitesse avec des taux d’échantillonnage élevés ont été développés pour les appareils photo numériques et les équipements audio, qui nécessitent une transmission à grande vitesse.
Principe des convertisseurs AD
Les convertisseurs AD convertissent les données analogiques en données numériques en trois étapes principales.
- L’échantillonnage est effectué en coupant périodiquement un signal analogique continu.
- L’amplitude du signal échantillonné est assimilée à une valeur discrète.
- Le codage est effectué pour représenter le signal approximatif en 0 et 1 binaires.
Le circuit qui effectue le codage est appelé codeur.
La fréquence d’échantillonnage et la résolution sont des indicateurs de la performance d’un convertisseur AD. Le taux d’échantillonnage représente la vitesse de conversion : plus la valeur est élevée, plus la conversion est rapide.
La résolution est un indicateur de la finesse d’expression des données et est exprimée en bits (nombre de chiffres binaires dans le codage). Plus la valeur est élevée, plus la précision est grande et plus la représentation est fluide.
Il existe un compromis entre le taux d’échantillonnage et la résolution : ceux qui peuvent être échantillonnés à grande vitesse sacrifient la résolution, tandis que ceux qui peuvent atteindre une haute résolution nécessitent un taux d’échantillonnage plus lent.
Autres informations sur les convertisseurs AD
1. Résolution des convertisseurs AD
La résolution est un indicateur pour les convertisseurs AD : la résolution d’un convertisseur AD est le concept de la finesse avec laquelle le signal analogique d’entrée peut être quantifié. L’unité est exprimée en bits : dans le cas de données de 8 bits, elle est ramenée à la huitième puissance de deux et exprimée sous la forme d’un nombre compris entre 0 et 255. En général, le nombre de bits est souvent un multiple de 8.
Si l’entrée analogique est un nombre compris entre 0 et 2 et que le convertisseur AD a une résolution de 8 bits, alors 2/(2^8-1) = 2/255 = 0,007843. D’après ce qui précède, la capacité de résolution minimale d’un convertisseur AD 8 bits qui peut entrer de 0 à 2 est de 0,007843. En tant que convertisseurs AD de haute précision, les produits 32 bits et 64 bits sont utilisés dans la pratique.
2. Taux d’échantillonnage des convertisseurs AD
Le taux d’échantillonnage des convertisseurs AD est un indicateur aussi important que la résolution : le taux d’échantillonnage des convertisseurs AD fait référence à la fréquence d’échantillonnage d’une quantité analogique. Il s’agit de la vitesse de fonctionnement du convertisseur AD.
D’après le théorème de Nyquist, l’on sait qu’un convertisseur AD a besoin d’une fréquence qui est au moins le double de la fréquence du signal analogique d’entrée. La fréquence d’échantillonnage du convertisseur AD est donc fixée à au moins 2,2 fois la fréquence du signal analogique d’entrée.
3. Précision du convertisseur AD
Les convertisseurs AD sont sujets à des erreurs. Par exemple, l’erreur d’un convertisseur AD 16 bits avec une entrée analogique de 0 à 2 dans la conception est 2/(2^16-1)=0,0000030518. Le degré de précision qui doit être échantillonné est déterminé par le calcul ci-dessus.
Il convient de noter que les performances du convertisseur AD ne se traduisent pas toujours directement par les performances de l’équipement : des circuits de protection d’entrée, des amplificateurs et des atténuateurs sont prévus avant les bornes d’entrée du convertisseur AD, où des signaux infimes sont traités.
Si les circuits périphériques du convertisseur AD ne sont pas soigneusement sélectionnés, ses performances de haute précision risquent de ne pas être pleinement démontrées.