Convertisseur analogique-numérique double rampe
Le convertisseur analogique-numérique double rampe permet de transformer une tension en une durée qui lui est proportionnelle. À l'aide d'un compteur, cette durée peut être transformée en nombre et, éventuellement, être affichée.
Ce type de convertisseur fonctionne en deux étapes :
- Première étape : intégration de la tension à mesurer vx (t) pendant une durée Tint fixe (la période d'intégration).
CAN_double_rampe,_étape_1.jpg
- Comme on peut le constater en observant le schéma et les courbes ci-dessus, cette intégration a pour effet de fournir une tension en sortie de l'intégrateur qui est égale à la tension aux bornes du condensateur et qui a pour expression :
CAN_double_rampe,_formule-1.jpg
- Si cette tension vs atteint une valeur égale à UCmax , un circuit logique impose, soit un changement de calibre pour les appareils à calibration automatique (en anglais : autorange), soit l'affichage d'un signal de dépassement.
- Deuxième étape : décharge à courant constant du condensateur.
CAN_double_rampe,_étape_2bis.jpg
- C'est lors de cette seconde étape qu'a lieu la conversion analogique-numérique proprement dite : un compteur échantillonne la durée ∆tx nécessaire à la décharge complète du condensateur. Les courbes montrent bien que cette durée est proportionnelle à la valeur de la tension atteinte à la fin de l'étape 1.
- Si certaines conditions (fréquence de la tension vx suffisante, ...) sont respectées, cette durée est proportionnelle à la valeur moyenne de la tension d'entrée.
Ce type de convertisseur ne peut numériser que la valeur moyenne d'une tension, et ceci à condition que l'une des relations Tint >> T ou Tint = nT avec n entier soit vérifiée. De ce fait, ces appareils sont toujours limités dans le domaine des basses fréquences à quelques dizaines de Hz. C'est aussi une des raisons qui a conduit les constructeurs à utiliser comme durée d'intégration (généralement 100 ms) un multiple commun aux deux périodes de distribution utilisées dans le monde : 100 ms = 5 x 20 ms = 6 x 16,66 ms.
Ce convertisseur constitue le circuit de base des voltmètres numériques