ECUE XSE822 - Convertisseurs CNA/CAN

UE Sciences de spécialité S8 - 1 ECTS



 Structure & Enseignants
Type
Heures
Enseignants Associés
CM 6 (x1)
 Mariane Comte 6h


 Description
Enseignant Responsable Mariane Comte
THE 3
Description ECUE

Ce cours présente les principes fondamentaux, les caractéristiques et les principales architectures des Convertisseurs Analogiques-Numériques (CAN) et Numériques-Analogiques (CNA).

Mots clés Conversion analogique-numérique et numérique-analogique
Echantillonnage et quantification
Architectures de convertisseurs
Test de convertisseurs
Modalités de contrôle
  • Examen théorique écrit
Contexte

Ce cours s'inscrit dans le cadre du traitement des signaux. Il fait suite au cours de traitement analogique du signal et vise à introduire le cours de traitement numérique du signal. Ses applications sont multiples dans le contexte des systèmes embarqués puisque les convertisseurs constituent par essence l'interface fondamentale entre l'environnement naturel (analogique) et les systèmes numériques embarqués.

Ce cours présente les principes fondamentaux de conversion (échantillonnage, quantification, codage), les caractéristiques des Convertisseurs Analogiques-Numériques (CAN) et Numériques-Analogiques (CNA) (paramètres statiques et dynamiques, jitter, linéarité...) ainsi que les principales architectures de CAN et de CNA.

Contenu
  • Introduction : chaîne de traitement nuémrique
  • Convertisseurs Analogiques-Numériques (CAN)
    • Echantillonage - Quantification - Codage
    • Caractéristiques des CAN (statiques, dynamiques, jitter)
    • Architectures de CAN (flash, double rampe, approximations successives, pipeline, sigma-delta, multi-step, folding & interpolation)
  • Convertisseurs Numériques-Analogiques (CNA)
    • Caractéristiques spécifiques des CNA (monotonie, temps de réponse, diaphonie et séparation de canaux)
    • Architectures de CNA (parallèles : échelles de résistances uniformes et pondérées, sources de courant unitaires et pondérées, redistribution de charges, association de CNA et subranging ; série : transfert de charges, sigma-delta)
  • Test des convertisseurs
    • Battement de fréquence et enveloppe
    • Régression sinusoïdale
    • Test par histogramme
    • Test par FFT (Fast Fourier Transform)
Ressources
  • Transparents de cours
Prérequis
  • Bases des mathématiques
  • Notions de base en traitement du signal
+ XSE501 - Mathématiques pour l'ingénieur
+ XSE601 - Fourier
+ XSE712 - Traitement du signal 1 : Signaux
+ -


 Connaissances
#
Libellé
N
A
M
E
1
Echantillonnage : théorèmes de Shannon et de Nyquist, repliement spectral, transformée de Fourier discrète, fenêtrage, échantillonnage cohérent x
2
Quantification : fonction de transfert des convertisseurs, erreur de quantification x
3
Codage : binaire naturel, binaire décalé, complément à 2, décimal codé binaire (BCD) x
4
Caractéristiques des convertisseurs : * paramètres statiques (erreurs d'offset, de gain, non-linéarités différentielle et intégrale, codes manquants) * performances de l'échantillonnage (jitter) * paramètres dynamiques (SINAD, THD, SFDR, IMD...) x
5
Architectures des CAN x
6
Architectures des CNA x
7
Test des convertisseurs x


 Compétences
#
Libellé
N
A
M
E
1
Choix de la fréquence d'échantillonnage en fonction du signal à convertir x
2
Compréhension du fonction des principales architectures de CAN et de CNA x
3
Choix d'une architecture adaptée à une application visée x
4
Compréhension des paramètres d'une datasheet et de leur importance par rapport à une application x


 Capacités
#
Libellé
Non
Oui
1
Rédiger x
2
Communiquer x
3
Travailler en équipe x
4
Animer et piloter un groupe, un projet x
5
Rigueur et organisation x
6
Sens pratique x
7
Sens critique x
8
Ouverture d'esprit x
9
Capacité d'analyse et de synthèse x
10
Capacité d'abstraction, logique x
11
Capacité d'initiative x
12
Créativité x


 Compétences RNCP
Type
#
Libellé
0
1
2
CTI
1
Aptitude à mobiliser les ressources d'un large champ de sciences fondamentales. x
CTI
2
Connaissance et compréhension d'un champ scientifique et technique de spécialité. x
CTI
3
Maîtrise des méthodes et des outils de l'ingénieur : identification et résolution de problèmes, même non familiers et non complètement définis, collecte et interprétation de données, utilisation des outils informatiques, analyse et conception de systèmes complexes, expérimentation. x
CTI
4
Capacité à s'intégrer dans une organisation, à l'animer et à la faire évoluer : engagement et leadership, management de projets, maîtrise d'ouvrage, communication avec des spécialistes comme avec des non-spécialistes. x
CTI
5
Prise en compte des enjeux industriels, économiques et professionnels : compétitivité et productivité, innovation, propriété intellectuelle et industrielle, respect des procédures qualité, sécurité. x
CTI
6
Aptitude à travailler en contexte international : maîtrise d'une ou plusieurs langues étrangères, sûreté, intelligence économique, ouverture culturelle, expérience internationale. x
CTI
7
Respect des valeurs sociétales : connaissance des relations sociales, environnement et développement durable, éthique. x
POL
1
Aptitude à participer aux actions de recherche et développement des entreprises, éventuellement en lien avec les acteurs de la recherche publique, et à apporter l’esprit d’innovation favorisant l’évolution technologique. x
MEA-SE
1
Spécifier et modéliser dans leur environnement des systèmes embarqués, sous contrainte de cahier des charges, en intégrant les évolutions de l'état de l'art. x
MEA-SE
2
Concevoir, simuler, prototyper et programmer des systèmes embarqués. x
MEA-SE
3
Réaliser, industrialiser, tester et maintenir des systèmes embarqués. x
MEA
4
Spécifier et concevoir des circuits et systèmes intégrés en vue de leur production industrielle. x
MEA
5
Modéliser un système physique, puis concevoir et mettre en œuvre une architecture de contrôle/commande adaptée. x