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Fonction Echantillonnage/Blocage

Auteur : Stéphane Picco

Dans une conversion analogique-numérique, le résultat de la conversion peut-être complètement faussé si la tension analogique d’entrée change pendant la durée de la conversion.

Pour maintenir constante la tension appliquée à l’entrée du convertisseur, il est nécessaire d’utiliser un échantillonneur-bloqueur qui mémorise la tension à convertir et la maintient constante pendant toute la durée de conversion.

En fait, la conversion se fait sur des échantillons de la tension analogique d’entrée.

Pour que l’acquisition soit possible, il faut que le temps de conversion t_c soit inférieur à la période d’échantillonnage :

A partir de ces conversions successives sur des valeurs de tension échantillonnées il faut retrouver le signal analogique d’origine.

Cette condition dépend de la valeur de la fréquence d’échantillonnage F_E = 1/T_E .

Le théorème de Shannon montre que la reconstitution correcte d’un signal nécessite que la fréquence d’échantillonnage F_E soit au moins deux fois plus grande que la plus grande des fréquences F_Mdu spectre du signal.

Application :

Sur la figure ci-contre, le signal analogique à convertir varie continuellement dans le temps. L’échantillonnage de ce signal à une fréquence Fe permet donc de « prélever » à des instants réguliers sa valeur analogique et de la maintenir constante pendant le temps de blocage ; période pendant laquelle la conversion analogique/numérique pourra être effectuée sans problème. Le signal réellement converti sera en fait une suite successive de valeurs analogiques constantes.

Exemple : Pour une communication téléphonique dont F_M = 4kHz, le message peut être échantillonné avec une fréquence d’échantillonnage F_E = 8 kHz.

1. Principe d’un échantillonneur-bloqueur :

L’échantillonneur-bloqueur contient :

un amplificateur d’entrée (A1) qui offre une haute impédance d’entrée au signal analogique et une basse impédance de sortie pour une charge rapide du condensateur de mémorisation C, après la fermeture de K, c’est la phase mémorisation de la tension par C,
un amplificateur de sortie (A2) qui présente une haute impédance d’entrée et permet, après l’ouverture de K, une décharge très lente de C, d’où une tension pratiquement constante appliquée par sa sortie à l’entrée du C.A.N.

2. Fonctionnement de la structure par simulation :

Dans la structure ci-dessus, la fréquence d’entrée étant de 1 kHz, le souhait d’obtenir au moins 10 valeurs « bloquées » nous incite à choisir une fréquence d’échantillonnage 10 fois plus élevée que la fréquence fondamentale d’entrée soit Fe=10 kHz.

Ainsi, le signal échantillonné/bloqué (et indirectement la conversion analogique / numérique) reflète au mieux le signal analogique.