Présentation
Auteur(s)
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Claude Prévot : Responsable des produits de conversions analogique-numérique et numérique-analogique à Thales Corporate Service
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Lire l’articleINTRODUCTION
Se marché et les applications à fort volume et faible coût ont permis et obligé l'industrie à développer, pour chaque application, le meilleur produit possible. Au fur et à mesure de l'amélioration des technologies, du développement du marché, les solutions évoluent et les produits sont en général de plus en plus intégrés. Par exemple, on peut voir les modems xDSL qui passent d'une carte complète avec de multiples composants de différentes familles à un seul composant en quelques années et ajoutent un grand nombre de fonctionnalités : l'accès à l'Internet à haut débit, la téléphonie fixe (voix sur IP) et la télévision (par ADSL) (cette offre est souvent appelée « triple play »). Il en est de même pour le téléphone portable qui voit sa réalisation en un seul composant et ajoute des services tels que télévision, messagerie électronique (« mail »)...
Les principaux critères à satisfaire pour suivre le marché, offrir de nouveaux services et assurer la baisse des coûts sont : vitesse, consommation, précision, taille, intégration. Dans les produits complexes, on retrouve, presque toujours, les interfaces avec le monde extérieur en analogique. Les signaux d'entrée viennent en général des capteurs et les signaux de sortie vont, en général, vers les actionneurs. Les convertisseurs AN sont le plus souvent associés aux capteurs et les NA aux actionneurs.
Cet article est une mise à jour du précédent article écrit en 2004 et la suite des articles [E370] et [E371].
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VERSIONS
- Version archivée 1 de févr. 2004 par Claude PRÉVOT
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État de l'art des CAN et CNA1. Marché
1.1 Répartition des besoins et solutions
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Besoins
Les besoins sont pratiquement illimités, en termes de fréquence, de bande passante et de résolution.
Il est évident qu'un CAN et/ou un CNA ayant 120 dB de dynamique, des vitesses au-delà du gigahertz pour une consommation d'un dixième de watt et un coût inférieur à 1 € résoudrait beaucoup des problèmes de conversion. Ces composants n'existent pas encore, mais il faut se rappeler qu'il existe d'autres limitations comme le transfert des données et le traitement (processing) qui, au-delà de plusieurs centaines de mégahertz ou millions de conversions par seconde (MIPS), deviennent cher, voire difficile vers 1 GHz et coûtent en puissance dissipée.
Une approche des limites théoriques et pratiques des convertisseurs peut être résumée par le facteur de mérite F : nombre de LSB converti divisé par l'énergie utilisée (LSB Less Significant Bit ; bits de poids faible). F est le produit de 2 à la puissance du nombre de bits (soit de résolution, soit effectif) multiplié par la fréquence d'échantillonnage, divisé par la puissance consommée :
![]()
Unité : LSB : Hz / W ou encore LSB / J (joule).
Dans d'autres publications c'est l'inverse de cette valeur qui est utilisée :
![]()
Unité : J / pas de conversion (on utilise souvent une sous-unité en picojoules (10-12 J) ou femtojoules (10-15 J) par exemple : 4,4 fJ/conversion-step)
C'est un constat, sur ces trois paramètres résultant des contraintes multiples de la conception des convertisseurs, et même par exemple en sacrifiant complètement la puissance dissipée, on ne peut pas atteindre n'importe quelle vitesse.
De plus, les convertisseurs sont en dessous d'une courbe typiquement limitée à 24 bits, puis en décroissance de 1 bit par décade de fréquence, à partir d'une centaine de kilohertz.
Selon les possibilités techniques, les efforts de développement des fabricants, on s'approche plus...
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