Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Il est toujours plus difficile de convertir un signal analogique en signal numérique que le contraire. Ainsi les CAN, convertisseurs analogiques numériques, sont plus difficiles à réaliser que les CNA, convertisseurs numériques analogiques, qui sont aussi souvent plus rapides. Cet article décrit l'architecture et la technique des différents types de CAN et de CNA. Puis il présente comment on peut atteindre des performances plus élevées en combinant les deux types d'équipements.
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Claude PRÉVOT : Responsable des produits de conversions analogique-numérique et numérique-analogique à Thales Research & Technology France
INTRODUCTION
La symétrie qui existe entre conversion analogique-numérique (AN) et numérique-analogique (NA), lorsque l’on prend en compte la troncation du nombre réel vers le code binaire pour la conversion NA, disparaît en partie dans les architectures des convertisseurs [sauf pour les Sigma-Delta (ΣΔ)].
Les convertisseurs AN sont toujours plus difficiles à réaliser que les convertisseurs NA. Les CNA sont comparativement plus faciles à réaliser et, à technologie égale, les CNA sont un ordre de grandeur plus rapides.
De nombreuses architectures ont été inventées pour essayer de réaliser au mieux la conversion AN. Ces solutions ont évolué avec les technologies de réalisation pour donner le meilleur compromis fonction/coût/performances. Beaucoup de CAN contiennent un ou plusieurs CNA en rebouclage (SAR, subranging, ΣΔ...).
Un des critères les plus fréquemment rencontrés pour comparer ces convertisseurs est le facteur de mérite qui est le produit de 2 à la puissance du nombre de bits (effectif) multiplié par la fréquence d’échantillonnage divisé par la puissance consommée (voir Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 3)) :
Cet article sur les conversions analogique-numérique et numérique-analogique se compose de trois parties :
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Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 1) : Principes ;
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[E 371] : Description technique et architectures ;
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Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 3) : Marché, technologie et applications.
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Présentation
Description technique et architectures des CAN
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3. Combinaison de CAN ou de CNA
Pour atteindre des performances plus élevées, on peut être amené à combiner un ou plusieurs convertisseurs élémentaires. La réalisation peut être au niveau d’une carte ou du circuit intégré « circuit multi-chip ».
Les buts visés sont souvent d’aller plus vite, d’avoir plus de résolution, d’améliorer le rapport signal à bruit, etc., pour des applications haut de gamme, ayant un faible volume de production, tout en bénéficiant de composants standards, à un prix industriel.
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Combinaison temporelle entrelacée
C’est la solution la plus intuitive : on combine par exemple 3 CAN pour aller 3 fois plus vite. Il faut donc distribuer le signal aux 3 CAN, soit par un multiplexeur qui précède les échantillonneurs- bloqueurs, soit par mise en parallèle directe. Chaque circuit reçoit alors une horloge décalée à f éch / 3. En général, à cause des écarts entre les circuits, du bruit induit par la proximité des deux autres circuits (qui exprimés en LSB sont importants), etc., on n’obtient pas des performances 3 fois plus élevées.
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Combinaison fréquentielle
Le signal à numériser couvrant une bande trop large, une série de filtres découpe cette bande en sous-bandes, chacune des sous-bandes est ensuite échantillonnée de façon adéquate (par sur- ou sous-échantillonnage) et on recombine l’ensemble en numérique. De même que précédemment, à cause des écarts entre les circuits, du bruit induit, etc., on n’obtient pas l’amélioration des performances en proportion directe avec le nombre de convertisseurs utilisés.
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