TP Etude de la conversion analogique numérique

Thèmes abordés :

- Conversion analogique numérique

- Conversion numérique analogique

- Echantillonnage

- Quantifi cation

- Fidélité du convertisseur

- Mot binaire

Principes et objectifs :

La maquette CAN/CNA permet à vos élèves d’étudier progressivement les

bases de la conversion de tout type de signal y compris sonore, en évaluant l’influence des diff érents paramètres (résolution, fréquence d’échantillonnage) sur la qualité de restitution du signal.

a) L’échantillonnage

Brancher en entrée de la maquette CAN/CNA un générateur basse fréquence et configurer un signal périodique simple (triangulaire) de fréquence, par exemple,

100 Hz et d’amplitude maximale 5V. Sélectionner le mode de conversion direct (la fréquence d’échantillonnage sera alors de 20kHz) et régler une résolution quelconque.

Raccorder l’entrée et la sortie de la maquette sur les entrées directes 1

et 2 de la console d’acquisition. Dans le logiciel Atelier Scientifique, lancer l’acquisition pour obtenir les relevés des signaux d’entrée et de sortie de manière à les

comparer. On observe que l’échantillonneur-bloqueur bloque la tension pendant une durée Te mesurable avec l’outil pointeur. Cette durée est appelée période d’échantillonnage.

b) Quantification

Modifier la valeur de la résolution (2, 4, 8 et 10 bits) et réaliser l’acquisition des signaux d’entrée et de sortie. On distingue sur le graphique des niveaux de tension avec un pas dépendant de la résolution réglée, c’est le quantum qui définit un ensemble de niveaux de tension. Pour une tension d’entrée bloquée, on détermine la valeur la plus proche appartenant à cet ensemble de données discrétisées.

c) Numérisation

Lors de la numérisation, le temps et la tension sont associés à un couple de valeurs numériques. Par modification de la valeur de résolution, l’élève comprend que celle-ci désigne le nombre de bits nécessaires permettant d’associer une tension mesurée à une grandeur numérique. Pour 10 bits, le nombre total de combinaisons est donc de 1024 (1024=210). Un bit est un signal pouvant prendre 2 valeurs, 0 ou 1. Plusieurs bits combinés (10 dans le cas d’une résolution

10 bits) forment un mot (binaire) représentant ces valeurs numériques.

d) Un microphone jack 3,5mm peut être branché en entrée et un haut-parleur 8Ohms en sortie afin d’évaluer la fi délité de la conversion en fonction de la résolution

et de la fréquence d’échantillonnage.

- Maquette CAN/CNA (réf 185020)

- Console Foxy (réf 485000)

- Logiciel A.S. Sup (réf 000131)

- Microphone (réf 221023)

- Haut-parleur protégé 10W ( réf 292049)