Tout support numérique ne stocke que des 0 ou des 1.
Par exemple, la surface d'un CD est balayée par un laser. Si
localement la surface du CD est plate, cela peut correspondre à
un "0", et si elle est creuse à un "1".
Comment transformer la musique en cette succession de 0 et de 1, c'est
ce que vous devriez avoir compris à la suite des
dernières séances, qui ont été
consacrées à la conversion analogique / numérique.
Se pose maintenant le problème inverse: comment transformer à nouveau cette succession de "0" et de "1" en musique, c'est à dire comment convertir un signal numérique en signal analogique?
C'est l'objet de cette séance au cours de laquelle vous allez simuler puis réaliser un Convertisseur Numérique Analogique (C.N.A.)
Réseau R-2R / CNA 2 bits
Tous les CNA que vous réaliserez aujourd'hui sont basés
sur la technique appelée "réseau R-2R". Vous n'aurez
aucun mal à comprendre l'origine de ce nom.
Réalisez la simulation du convertisseur suivant:
Chacun des deux interrupteurs peut être connecté soit à la terre (0), soit au potentiel de référence (1).
L'interrupteur de droite est appelé A0 et celui de gauche A1.
La tension de référence est prise égale à Uref=5V pour une première série de mesures, puis à Uref=12V pour une seconde série.
Pour chaque série de mesures, complétez le tableau suivant:
A1
A0
Valeur décimale
Tension mesurée (V)
0
0
0
1
1
0
1
1
Combien peut-on coder de valeurs sur 2 bits?
Quelle est, pour chaque série, la valeur du pas de conversion (également appelé "résolution")?
Amélioration du dispositif
Complétez la simulation précédente de manière à en faire un CNA à 3 bits puis 4 bits.
Vous pourrez à chaque fois vous contenter d'une seule série de mesure avec Uref=12V.
Pour chacun de ces CNA complétez un tableau du même type que celui déjà réalisé pour le CNA 2 bits.
Répondez aux mêmes questions que précédemment, en exprimant finalement les résultats en fonction de Uref et du nombre de bits n.
Quel type de relation existe-t-il entre la tension mesurée et la valeur décimale correspondant au nombre binaire choisi?
Prévoyez, sans réaliser la simulation, les résultats que l'on obtiendrait avec un CNA à 8 bits.
Réalisation d'un CNA 4 bits
Réalisez le montage sur une plaquette LAB.
Les interrupteurs seront remplacés par des fils de connection
que l'on pourra faire basculer d'une position à l'autre.
Les résultats obtenus sont-ils conformes à la simulation?
Réalisation d'un CNA 8 bits
Réalisez ce nouveau CNA par association de 2 CNA à 4 bits.
Les mesures sont-elles conformes à vos prévisions de la partie 2. ?
Ré-expliquez, à partir de cette nouvelle manipulation, pourquoi il est préférable d'avoir un signal codé sur 8 bits plutôt que sur 4.
Pouvez-vous maintenant expliquer comment les "0" et les "1" d'un CD sont convertis en musique?
