Brevet FR2560724A1 — publié le 19850906

DISPOSITIF CONVERTISSEUR NUMERIQUE-ANALOGIQUE. La présente invention concerne un dispositif convertisseur numériqueanalogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique-analogique du type fournissant à sa sortie une tension de sortieV(n') telle que: ni (1) V'(n') = k.E. r o k est une constante, E une tension appliquée à une entrée pour tension de référence, n' un nombre binaire appliqué à une enirée pour signaux binaires et M' la valeur maximum que peut atteindre n'. 1O Ce genre de dispositif trouve d'importantes applications en traitement de signal. Du fait de la linéarité de l'équation (1), Les pas par lesquels la tension V évolue donnentune imprécision relative plus grande pour Les petites amplitudes de la valeur V que peur les grandes. Si L'on recherche une grande précision à faible amplitude il faut utiliser un circuit convertisseur numérique-anaLogique avec "n" formé de beaucoup d'éléments binaires. L'invention propose un dispositif convertisseur numériqueanaLogique procurant une bonne précision pour une tension de sortie de faible amplitude sans utiliser un nombre binaire "n"' formé de beaucoup d'éléments binaires. Pour cela un dispositif convertisseur numérique- analogique du genre précité est remarquable en ce qu'il comporte un réseau de contre-réaction disposé entre la sortie et l'entrée pour tension de référence. Un tel réseau peut amener des non-Linéarités entre la tension de sortie et le nombre "n'"; ces non- linéarités ne sont pas toujours souhaitables. Selon une caractéristique importante de l'invention un dispositif convertisseur numériqueanalogique selon l'invention est en outre remarquable en ce qu'il. est prévu des moyens de transcodage qui, à partir d'un nombre "n" dont la valeur maximale peut atteindre M, font correspondre un nombre "n'" tel qu'il existe une relation "pseudo-linéaire" entre le nombre "n" et la tension V': V'(np) = K.-M (2) o K est une constante et np des valeurs particulières de n. Ce qu'on entend par relation "pseudo-Linéaire" est une relation qui n'est linéaire que pour certaines valeurs np de "n". Cette notion sera explicitée plus profondément dans la suite du présent mémoire. La description suivante, en regard des dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est un schéma d'un dispositif convertisseur numérique-analogique conforme à L'invention. La figure 2 représente l'allure de la courbe en "marches d'escalier" représentant La tension V en fonction du nombre "n". A la figure 1, on a représenté le dispositif convertisseur numériqueanalogique de l'invention. Il est bâti autour d'un circuit convertisseur numérique-analogique 10, par exemple, Le circuit intégré immatriculé NE5020 fabriqué par Signetics. A un nombre binaire n' appliqué à ses entrées pour signaux numériques 12 il fait correspondre une tension V' à sa sortie 13.: n' V' = k.E. - r o k est une constante et E est la tension appliquée à son - entrée pour signaux de référence 14, M' est la valeur maximale que peut prendre Le nombre n'. M' est de la forme: M' = 2b _ 1 o b est Le nombre d'éléments binaires du nombre n'. En guise d'exemple on suppose qu'un tel dispositif convertisseur est utilisé en radionavigation pour fournir une tension de commande à un indicateur d'attitude à partir d'une information numérique éLaborée par un radioaLtimètre. On se propose donc de fournir une tension entre O et 25 Volts pour des altitudes comprises entre O et 1525 m avec une résolution meiLLeure que 0,15 m au voisinage de O, c'est-à-dire que la tension doit à ce niveau évoLuer par échelon de 2,5 mV. Selon les pratiques de l'art connu cela impose d'utiliser un convertisseur à 14 éléments binaires. L'invention permet avec un circuit convertisseur numérique-analogique traitant des nombres n' de 10 éléments binaires (M' = 1023) de fournir une tension précise à 2,5 mV près pour des valeurs basses de V. Pour cela le dispositif convertisseur numérique- analogique est remarquable en ce qu'il comporte un réseau de contreréaction (20) disposé entre la sortie o apparaît la tension V' et l'entrée pour signaux de référence. Ce réseau (20) est formé d'un montage en série de deux résistances RI et R2. A une première extrémité de ce montage est appliquée une tension U de 10 Volts et à la seconde extrémité la tension de sortie V. Le point commun de ces deux résistances R1 et R2 est relié à l'entrée 14. A cette entrée les constructeurs de circuit convertisseur numérique-analogique imposent que la valeur de La tension soit limitée de sorte que pour obtenir les 25 Volts requis,on utilise un amplificateur à courant continu 35 de gain égalà 2,5; la tension de sortie V de l'amplificateur 30 est donc V = 2,5 V'. La tension E s'écrit alors (3) E = U R1 + R2 + V R1 I R2 Ri + R2 RI +R2 R2 En posant a = R1 + R2 on obtient: (4) v,, a.U.n'.k (4 V'= M,' - (1 - a).n'.k on supposedans lasuitepour lasimplicitédesexplicationsquek = 1; avec a =0,1 on se rend compte que V évolue pour n' = O, 1, 2 par pas de 2,4 mV. IL va de soi que cette précision n'est atteinte que pour Les faibles valeurs de n'; pour n' = 1020, 1021 les pas deviennent de l'ordre de 290 mV. La formule (4) montre que la grandeur V n'est pas une fonction linéaire de la variable n'. Dans l'exemple d'utilisation le calcul de l'altitude est évidemment évalué au moyen du nombre n avec la précision la meilleure, ce qui fait que le nombre "n" est défini par 14 éléments binaires (M = 16-383). On a prévu un circuit de transcodage 30 qui permet d'obtenir une tension V proportionnelle au nombre "n" tout en ayant les précision exigées aux basses amplitudes. Le circuit de transcodage peut être une mémoire morte faisant correspondre à tout code "n" un code "n"' par la formule: i n.M pLusieurs valeurs de "n" correspondra une seule valeur de "n'. C'est pour cela que l'on dit qu'il existe une relation pseudo-linéaire entre V ou V' et la valeur "n". On a représenté, bien schématiquement/ à la figure 2 l'aLlure de la courbe en marches d'escaLier faisant correspondre V à La valeur n. On voit que les erreurs absolues sont inférieures, pour les faibles valeurs de n et V, aux erreurs absolues à fortes valeurs de V et n'pour lesquelles les marches d'escalier sont plus importantes. Les paliers horizontaux sont plus larges par le fait que le circuit de transcodage donne la même valeur i"n" pour plusieurs valeurs de "n". Ainsi sur la figure 2 lorsque n = ni, n2, n3 on obtient la même vaLeur de tension VKaLors que pour n = O, 1, 2 on a différentes valeurs de V. Le réseau de contre-réaction 20 provoque des écarts entre les paliers qui varient de AVm à AVM. Les valeurs particulières npl, np2... de la formule (2) sont prises à peu près sur le miLieu des paliers de sorte qu'une droite D puisse passer par ces points et Le point O d'origine. C'est cette droite D qui représente La fonction linéaire idéale entre "n" et "V". Ilt convient de noter que L'utilisation de réseaux de contre-réaction autres que celui décrit entre évidemment dans te cadre de L'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif convertisseur numérique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique-anaLogique du type fournissant à sa sortie une tension de sortie V(n') telle que V'(n') = k.E. o k est une constante, E une tension appliquée à une entrée pour tension de référence, n' un nombre binaire appliqué à une entrée pour signaux binaires et M' la valeur maximum que peut atteindre n', caractérisé en ce qu'il comporte un réseau de contre-réaction disposé entre La sortie du circuit convertisseur numérique-analogique et l'entrée pour tension de référence. 2. Dispositif convertisseur numérique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique-analogique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu des moyens de transcodage qui; à partir d'un nombre "n" dont la valeur maximale peut atteindre M, font correspondre un nombre "n"' tel qu'il existe une relation "pseudolinéaire" entre le nombre "in" et La tension V': V'(np) = K. P * M o K est une constante et n des valeurs particulières de n. P - 3. Dispositif convertisseur numérique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique-analogique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le réseau de contre-réaction est formé d'un montageen série de deux résistances RI et R2 dontuneextrémité (celledeRl) reçoitunetension fixeUet l'autre (celle de R2), la tension V' tandis que lepoint commun de ces deux résistancesest reliéà l'entréepour tension de référence. 4. Dispositif convertisseur numérique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique-analogique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de transcodage font correspondre n et n' selon la formule n' = n.M' Mc + (1 - a))n R2 oả RR1 + R2' 5. Dispositif convertisseur numerique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique- analogique selon l'une des revendications i à 4, caractérisé en ce que les moyens de transcodage sont formés par une mémoire morte. 6. Dispositif convertisseur numérique-analogique formé à partir d'un circuit convertisseur numérique- analogique selon l'une des revendications 1 à 5, carac- térisé en ce qu'il est prevu en outre un amplifica- teur à courant continu pour augmenter la tension de sortie du circuit convertisseur numérique-analogique.