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Open in new tab CHAPITRE IV Echantillonneur Bloqueur
Olivier Français, 2000
Echantillonneur – Bloqueur ESIEE – Olivier Français
Acquisition de données IV.2
SOMMAIRE
I RÔLE…………………………………………………………………………………………………………………………………………..
II UTILITÉ……………………………………………………………………………………………………………………………………….
III PRINCIPE……………………………………………………………………………………………………………………………………
INTERRUPTEUR FERMÉ :………………………………………………………………………………………………………………………4 INTERRUPTEUR OUVERT :…………………………………………………………………………………………………………………….4
IV CAS RÉEL…………………………………………………………………………………………………………………………………..
PRÉSENCE D’UNE RÉSISTANCE D’ENTRÉE : RON………………………………………………………………………………………..5
V CONSTITUTION DE L’E/B…………………………………………………………………………………………………………….6
VI ERREUR INTRODUITE PAR L’E/B………………………………………………………………………………………………6
VI.1 ECHANTILLONNAGE …………………………………………………………………………………………………………………….7 VI.2 ECHANTILLONNAGE BLOCAGE………………………………………………………………………………………………………7 VI.3 BLOCAGE …………………………………………………………………………………………………………………………………..8 VI.4 BLOCAGE ECHANTILLONNAGE ………………………………………………………………………………………………………8 VI.5 SYNTHÈSE………………………………………………………………………………………………………………………………….9
VII EXEMPLE DE CARACTÉRISTIQUES…………………………………………………………………………………………9
Echantillonneur – Bloqueur ESIEE – Olivier Français
Acquisition de données IV.3
ECHANTILLONNEUR – BLOQUEUR
I Rôle Le rôle d’un échantillonneur bloqueur (E/B) est de maintenir constante l’amplitude de l’échantillon prélevé tous les Te durant le temps nécessaire à sa conversion. Te représente la période d’échantillonnage.
Samp. / Hold Ve Vs
Figure 1 : représentation symbolique de l’E/B En général on considère que le signal est bloqué durant un temps nettement supérieur au temps de conversion.
Sample
Hold
S
H
S
H
Ve
Vs (S/H)
0
0
t
t
Figure 2 : Evolution des tensions en entrée et sortie d’un E/B (Sample and Hold) II Utilité On peut se demander si un E/B est réellement nécessaire. En effet, sous certaines conditions, l’emploi d’un E/B peut ne pas être nécessaire. Pour le montrer, nous allons considérer : – un signal d’entrée : tension sinusoïdale ft 2 cos E )t(e . Ce qui nous donne comme variation maximum du signal : fE 2 dt de
Max
– une conversion sur n bits, ce qui correspond à une résolution de :
n
2 E 2 q – un temps de conversion Tc. Si pendant le temps de conversion le signal d’entrée varie d’une tension inférieure à la résolution du convertisseur (CAN), alors l’emploi d’un E/B n’est pas nécessaire. Ce qui s’exprime par la formule : q Tc * dt de
Max
Ce qui nous donne une fréquence maximum du signal d’entrée vis à vis du temps de conversion :
n
2 Tc 1 f
Echantillonneur – Bloqueur ESIEE – Olivier Français
Acquisition de données IV.4
Exemple : Cas d’une conversion sur 8 bits sans utilisation de bloqueur : Tc=1ms f<1.2Hz Tc=1µs f<1.2kHz Dans le cas de signaux variant très lentement, ne nécessitant pas de grandes précisions temporelles (cas de la température), on peut envisager de ne pas utiliser d’E/B. Mais de manière générale, les échantillonneurs – bloqueurs sont pratiquement nécessaires dans toute opération de conversion. III Principe Réaliser un échantillonneur bloqueur consiste à associer un interrupteur à une capacité. Ch
Zsource Zcharge
Analogswitch
Figure 3 : structure de l’échantillonneur bloqueur La capacité joue le rôle d’élément mémoire, l’interrupteur est là pour réactualiser la valeur mémorisée ou bien l’isoler vis à vis de l’entrée. Dans le cas idéal :Interrupteur fermé :
Veb=Ve
La sortie V eb suit les variations de l’entrée V e. On transmet directement l’entrée sur la
sortie. On dit que l’on est en phase d’échantillonnage (Sample).Interrupteur ouvert :
Veb=Cste
La sortie reste constante et égale à la dernière valeur transmise du signal d’entrée. On dit que l’on est en phase de blocage (Hold). La figure suivante montre l’évolution du signal de sortie durant les différentes phases de fonctionnement.
Sample
Hold
S
H
S
H
Ve
Vs (S/H)
0
0
t
t