Échantillonnage et Nombre de Bits du Convertisseur

I Introduction

• D’une part la traduction en états discrets (discontinus) d'une grandeur variable au cours du temps ;
• D'autre part le suivi de son évolution temporelle.

La maîtrise de ces facteurs "aggravants" lors de la réalisation d'une chaîne d'acquisition de mesure, doit déboucher sur la compréhension des limites d'un convertisseur analogique-numérique, pour mieux le paramétrer et ainsi fiabiliser l'outil informatique. Apparaissent enfin, comme pour tout appareil de laboratoire, les notions de sensibilité, de précision, de domaine d'utilisation ...

II Manipulation 1 : la discrétisation.

Une tension analogique de 300 Hz (~ 12 V, sinusoïdale) est acquise en EA0 (± 15 V, REF ~).

Elle est « discrétisée » en sélectionnant le nombre des bits de conversion puis en appuyant sur le bouton de numérisation. On constate une amélioration du graphe obtenu, avec l'augmentation de ce nombre de bits.

Quelles sont les difficultés liées à ce processus de discrétisation ?

On remarque que ce processus a une sensibilité liée au nombre de bits du Convertisseur Analogique-Numérique : le « pas de la comparaison » dépend de ce facteur. Cependant cette donnée constructeur ne peut être modifiée, elle dépend de la technologie du convertisseur.

Seule la tension de la « pleine échelle » résulte du choix du calibre de la voie d’acquisition : comme pour tout appareil de mesure, il faut adapter ce calibre au phénomène observé en le diminuant au maximum. Pour une sensibilité supérieure (V/bit), on couvre ainsi la pleine échelle du comparateur

1. Sinon, qu’adviendrait-il d’un signal analogique dont l’évolution temporelle ne serait convertie que sur « deux » états ?
2. Du capteur à l’ordinateur, y-a-t-il cohérence de la chaîne de mesure ?
3. Quel est le rôle de l’adaptateur (ou conditionneur) entre le capteur et le convertisseur ?

III Manipulation 2 : l'échantillonnage

Principe de l'échantillonnage Le signal échantillonné est constitué par "multiplication" d'un peigne échantillonneur de période T, caractéristique du CAN, avec le signal analogique acquis sur l'une de ses voies. Cette opération peut conduire dans certains cas à une interprétation erronée du signal acquis.

Comme par exemple :

Par différents réglages de l'échantillonnage, la tension précédente est désormais « échantillonnée ». Les déformations du signal numérique apparaissent ainsi clairement.

Pour l’acquisition sur une seule voie du signal analogique, différentes situations sont présentées :

paramétrage de l’acquisition	f = 10 kHz	f = 5 kHz	f = 2,5 kHz
signal analogique 300 Hz   peigne échantillonneur   signal échantillonné

paramétrage de l’acquisition	f = 1,25 kHz	f = 625 Hz	f = 312,5 Hz
signal analogique 300 Hz   peigne échantillonneur   signal échantillonné

La restitution du signal échantillonné dépend du « paramétrage ». Bien que l’échantillonnage soit lui aussi fixé par le fabricant, on règle l’acquisition temporelle sur un sous-multiple de l’échantillonneur, en respectant :

• un choix suffisamment élevé du paramètre de l’acquisition afin de fidéliser la restitution,
• un nombre raisonnable de mesures pour éviter d'en alourdir les traitements ultérieurs,
• une prise en compte du nombre des voies d’acquisition utilisées.

IV Résumé des connaissances révisées ou découvertes