Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Dans la plupart des cas, l'environnement d'un système électronique est composé de matériel à fonctionnement analogique. Or, les progrès réalisés en termes de coût, de possibilités et de consommation l'ont été dans le domaine du numérique. Des convertisseurs analogique-numérique (CAN) et des convertisseurs numérique-analogique (CNA) sont donc chargés d’assurer l’interface entre ce « monde extérieur » et le cœur numérique du matériel. Vitesse, consommation, précision, taille, intégration : autant de caractéristiques qui définissent les performances des convertisseurs produits sur le marché. Cet article présente ces caractéristiques, les différentes technologies ainsi que les évolutions du marché. Les critères de choix des CNA et des CAN sont également exposés, de manière à opter pour la technologie la plus adaptée à l'utilisation souhaitée.
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In most cases, the environment of an electronic system is composed of analogical devices. However, progress has been made in the digital field in terms of cost, possibilities and consumption. Analogue to digital converters (ADCs) and digital to analogue converters (DACs) ensure the interface between this "exterior world" and the digital core of the material. Speed, consumption, precision, size, integration: so many characteristics that define the performances of the converters that are to be found on the market. This article presents the characteristics, various technologies and evolutions of the market. The criteria of choice for the ADCs and the DACs are also presented, in order to assist in the choice of the most adapted technology to the desired use.
Auteur(s)
-
Claude Prévot : Responsable des produits de conversions analogique-numérique et numérique-analogique à Thales Corporate Service
INTRODUCTION
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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Marché5. Utilisation des CAN et des CNA
Entre les deux domaines continu (analogique) et discret (numérique), l'utilisateur potentiel de CAN et de CNA est habituellement confronté à trois problèmes principaux : il lui faut, tout d'abord, être en mesure d'interpréter correctement les spécifications ; Il lui faut, ensuite, faire le bon choix et enfin, que ce soit à titre d'évaluation ou de contrôle, il pourra être amené à tester le convertisseur.
Ces trois tâches, dans le cas des produits de conversion de données, sont particulièrement délicates notamment dans le cas des hautes vitesses et/ou des hautes résolutions.
Les spécifications ne sont pas aisées à interpréter parce que les fabricants, souvent, spécifient leurs produits sur des cas simples, tels que sinus pur, alors que l'utilisation porte sur des signaux complexes et/ou transitoires. Mais, même bien spécifiés, les convertisseurs présentent des difficultés car ils supposent la maîtrise des deux domaines techniques analogique et numérique. Le choix du bon convertisseur est délicat, pour ces raisons.
Le test, quant à lui, présente de nombreuses difficultés dues à la grande précision, la vitesse élevée et la complexité de la mise en œuvre. Les progrès réalisés sur les convertisseurs sont difficiles et chers à suivre au niveau des tests dans les méthodes et dans les testeurs.
Pour tester un convertisseur 12 bits et 400 MSPS, il faut générer une horloge ayant (cf. figure 10 de l'article [E 370] moins de 0,2 ps de bruit et encore pour ne mesurer que 0,1 LSB de sa DNL. Il y a peu d'horloges et d'oscilloscopes qui soient meilleurs que 0,2 ps en ce qui concerne le jitter.
Les fabricants, qui sont conscients de ces problèmes, proposent de nombreux moyens de choix tels que recherche paramétrique sur leur site web, tableaux résumés de spécifications et performances.
En plus des cartes d'évaluation, ils proposent les cartes de traitement de données ainsi que la partie logiciel et transfert sur un PC pour mesurer soi-même les performances.
De...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - R.H. WALDEN, - ‘Analog-to-digital converter survey and analysis,' - IEEE Journal on Selected Areas in Communications, vol. 17, no. 4, pp. 539-550, April 1999.
-
(2) - KESTER, WALT, - The Data Conversion Handbook, ISBN 0-7506-7841-0, - http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/39-06/data_conversion_handbook.html (Ce Hand-book peu être téléchargé, sur le site d'Analog-Devices, à l'adresse ci dessus.)
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Sur le site de la société Analog Devices Inc., un certain nombre d'outils et de modèles de simulation sont disponibles dans les domaines analogique-numérique et numérique-analogique. Cela va de la simple simulation théorique ‘en ligne' sur leur site, jusqu'à des modèles complexes qui peuvent être interfacés avec des outils tels que Mathlab, Simulink de la société The MathWorks ainsi que ADS de la société Agilent.
Les domaines temporels et spectraux sont accessibles.
Les cartes de démonstration sont aussi le plus souvent associées à des cartes d'acquisition (ou d'envoi) des données numériques acquises, vers un PC via un port USB. Des logiciels de traitement permettent de faire des FFT, affichage temporel, histogrammes.
Presque toutes les autres sociétés ont aussi ces logiciels associés aux cartes de démonstration, mais peu de simulation de plus haut niveau.
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