Dernière mise à jour :
10/10/2009
Présentation
CNA =
Convertisseur
Numérique
Analogique
DAC =
Digital to
Analog
Converter
Ce convertisseur numérique / analogique (CNA ou DAC) permet de convertir une donnée
numérique codée sur 8 bits, en une tension continue. Les
entrées de données sont compatibles TTL (+5V) ou CMOS
(+6V à +15V). Il est possible d'ajuster la plage
(l'échelle) de tension de sortie et de la centrer, pour obtenir
par exemple une tension comprise entre 0V et +15V pour un code
d'entrée de 00 à FF. Contrairement au
convertisseur N/A 002, aucun circuit spécialisé n'est utilisé, seuls sont requis des
composants assez classiques, construction basée sur un
réseau de résistances R/2R.
Le schéma
Le voici, tout en largeur et tout en hauteur.
Etage d'entrée
Les données codées sur 8 bits arrivent sur les
entrées d'un ULN2803 (niveau d'entrée TTL, +5 V) ou
ULN2804 (niveau d'entrée CMOS, +6 V à +15 V), et
ressortent
du ULN280x avec une tension qui est celle du montage, en l'occurence
+15 V, via les résistances du réseau de
résistances RP1. Les sorties du ULN280x sont en effet de type
collecteur ouvert,
et des résistances de rappel au +V sont nécessaires. Il
en
faut 8, et pour simplifier le schéma et la réalisation
pratique, j'ai choisi d'utiliser un réseau de
résistances. Mais personne ne vous force à faire de
même, vous pouvez utiliser 8 résistances classiques de
même valeur ou même un peu différentes (entre 10 KO
et 100 KO). Le
brochage du ULN2803 (ou ULN2804) est le suivant, les diodes internes
raccordées au commun (broche 10) ne sont pas exploitées :
Conversion
La conversion numérique vers analogique est assurée par
un réseau de résistances R/2R. Je vous laisse le soin de
cherchez sur internet comment ce type de réseau fonctionne, ce
n'est pas la doc qui manque. Disons simplement que la tension
analogique issue de la conversion est disponible au point commun R1 /
R1'.
Etendue de la tension de
sortie
Afin de ne pas charger le réseau R/2R, un étage
d'adaptation d'impédance à AOP a été
ajouté (haute impédance d'entrée, basse
impédance de sortie). L'AOP utilisé ici n'est pas aussi
connu
que les LM324 ou TL081, son choix a été dicté
pour permettre de faire descendre la tension min en sortie aussi proche
que possible du zéro volt, sans recours à une
alimentation
symétrique. Si vous utilisez un TL071, la tension min est de
l'ordre de 1V à 1,5V, pour un LM358 ou un LM324, le min est de
l'ordre de 200 mV. Avec le TLC271 (de type rail-to-rail), on arrive
à descendre à quelques mV seulement. A vous de voir en
fonction de vos besoins. RV1 permet de définir l'amplitude de la
tension de sortie (5V ou
12V par exemple), et RV2 permet de centrer la plage de variation
(variation de 5V centrée entre 0 et 5V ou variation de 5V
centrée entre
2V et 7V, par exemple).
Amplitude de sortie
L'amplitude de sortie peut être limitée à une plage
comprise entre 0V et +5V, tout comme elle peut s'étendre de 0V
à +28V. Cela est rendu possible par le fait que l'étage
de sortie (AOP et transistor TIP122) sont alimentés avec une
tension qui peut être plus élevée que la tension
maximale pouvant être délivrée en sortie du
réseau R/2R. Comme les circuits logiques CMOS utilisés
pour tamponner le réseau R/2R ne suporteraient pas longtemps la
présence d'une tension supérieure à +15V (allez,
18V max), un régulateur de tension de type 7815 (ou sa version
miniature 78L15 qui suffira amplement) est ajouté pour assurer
une plus longue vie à tout ce beau monde. Le transistor
darlington TIP122 ne doit sa présence que pour disposer d'une
sortie plus "robuste". La sortie Out2 est en effet un reflet de la
tension présente en Out1, avec 0,8V environ en moins mais comme
ça se ratrappe avec les potentiomètres RV1 et RV2, on
s'en fiche. Là où la différence est de taille,
c'est du point de vue courant de sortie. Grace à ce transistor,
le courant débité peut atteindre 1A à 5A en
continu (8 à 10A en pointe), à condition bien
évidement que l'alimentation utilisée puisse suivre, et
que le transistor soit monté sur un bon radiateur pour le
reffroidir. La résistance R9 n'est là que pour permettre
d'ajuster correctement la tension de sortie sur Out2 en absence de
charge (c'est à dire quand rien n'est raccordée sur cette
sortie). Si vous n'avez que faire d'un tel courant en sortie, oubliez
le TIP122 et gardez le reste. Si vous n'avez que faire d'une excursion
de tension supérieure à 12V, supprimez aussi le
régulateur de tension 7815 et alimentez tout le monde en 15V.
Variation du sens Données
/
Tension
Vous désirez que la tension max de sortie corresponde au mot
d'entrée 00 et non FF, et que la tension min de sortie
corresponde au mot d'entrée FF et non 00 ? Changez simplement le
CD4050 (buffer non inverseur) par un CD4049 (buffer inverseur).
Utilisation sur un port parallèle (port imprimante) d'un PC
Il est possible de raccorder directement ce montage en sortie d'un port
parallèle, en utilisant un ULN2003 (ça peut fonctionner
aussi avec le ULN2004 mais ce n'est pas garanti). Pour cela relier
l'entrée D0 du montage sur la ligne D0 du port parallèle,
l'entrée D1 du montage sur la ligne D1 du port parallèle,
etc, et relier la masse du port parallèle à la masse du
montage. Notez cependant l'absence d'isolation
galvanique, alors prudence tout de même avec les cablages...
