Retour à la page d'accueil IUFM

Préparation à l'épreuve de "montage et traitement de l'information" du CAPES de Sciences Physiques

 retour à la page d'accueil du collège de Sciences Physiques

Le convertisseur Numérique - Analogique R-2R

Principe de fonctionnement
Simulation interactive
Retour à la page ExAO

Principe de fonctionnement

Fonction:
Il s'agit de convertir un mot binaire en tension électrique; cette tension de sortie Vs est proportionnelle à la valeur écrite en base 2 de ce mot binaire.

Principe du convertisseur R-2R:
Le circuit R-2R

Premier noeud A0
  • Elément de base: le circuit ci-contre est équivalent à une résistance de valeur 2R. Au noeud A0, le courant d'intensité I1 se partage en deux courants d'intensité égales I0 = I1/2
Deuxième noeud A1
  • On ajoute au circuit précédent unensemble R-2R; la résistance équivalente de la branche horizontale sortant du noeud A1 (partie en grisée sur le schéma ci-contre) vaut 2R
  • Les deux branches sortant du noeud A1 ayant la même résistance, l'intensité du courant sortant dans chaque branche vaut I1 = I2/2
  • La résistance équivalent de l'ensemble de ce circuit vaut 2R
  • Et ainsi de suite; si on rajoute un ensemble R en série, 2R en parallèle on ne change pas la résistance équivalente de l'ensemble et l'intensité sortant de chaque branche issue d'un noeud est la moitié de l'intensité du courant entrant.
  • On monte ainsi le circuit à l'aide de résistances de précision. La tension d'entrée vaut Vref.
  • A chaque noeud, la résistance équivalente dans la branche horizontale à sa droite vaut 2R quelque soit le noeud.
  • La résistance équivalente dans la branche verticale vaut aussi 2R.
  • L'intensité du courant sortant dans chaque branche vaut donc la moitié de l'intensité du courant entrant dans le noeud p.
  • Donc I(p-1)=I(p)/2
  • L'intensité du courant entrant dans le circuit à n noeuds vaut Iref = Vref/2R (sur la figure ci-contre Iref est I4)
  • L'intensité du courant sortant dans la branche verticale du noeud p vaut donc I(p)=Iref/2(n-p)


Réalisation du convertisseur
Pour chaque branche verticale, un interrupteur électronique dirigera ce courant soit vers la masse (bp=0) soit vers l'entrée inverseuse d'un AO (bp=1) dont l'entrée non inverseuse est au potentiel 0, ou il s'additionnera aux courant venant des autres branches.
L'intensité totale passant dans R' vaudra donc Is= Iref* S bp/2(n-p) . bp valant 0 ou 1
Pour un convertisseur sur 8 bits, la tension de sortie de l'AO vaudra donc Vs= -R'*Iref*(b7/2 + b6/22 + b5/23 + b4/24 + ... + b0/28)

début de la page

Simulation

Le convertisseur simulé ci-dessous permet de convertir un mot de 4 bits en une tension électrique entre 0 et 5V. Il y a donc 16 valeurs possibles avec un pas de 0.33V.
Cliquer d'abord sur le bouton de remise à 0 RAZ
Cliquer sur les interrupteurs correspondant pour mettre les bits b(p) à 0 ou 1
Observer la valeur de l'intensité totale Is et la tension de sortie de l'AO Vs

début de la page