Description du convertisseur Analogique Numérique de l'Atmega2560/328

1. Définition
Un Convertisseur Analogique-Numérique(CAN), ADC pour
Analog to Digital Converter est un circuit dont la fonction
est de générer à partir d'une valeur analogique, une valeur
numérique (codée sur plusieurs bits), proportionnelle à la
valeur analogique entrée.
Le Convertisseur Analogique Numérique(1/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 1

2. Le Convertisseur Analogique Numérique(2/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 2

3. Le Convertisseur Analogique Numérique(3/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 3
Aliasing ou repliement
• Le repliement consiste en le « repli » d'une fréquence supérieure à la fréquence de Nyquist vers une
fréquence inférieure à celle-ci.
• Par exemple dans le cas d’un signal sonore ceci est particulièrement gênant puisque • Par exemple
dans le cas d’un signal sonore, ceci est particulièrement gênant puisque ce phénomène peut
transformer une harmonique d'un son en une fréquence anharmonique, déplaisante à l'oreille.
Repliement d'un signal sinusoïdal de fréquence f = 0,9 qui est interprété comme un signal de fréquence
f = 0,1 lors d'un échantillonnage de période T = 1,0.

4. Le Convertisseur Analogique Numérique(4/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 4
Configuration typique

5. Le Convertisseur Analogique Numérique(5/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 5
Technologies de conversion
Analogique-Numérique:
Autres technologies :
- CAN pipeline
- CAN Sigma-Delta ( Σ−δ) à sur-échantillonnage

6. Le Convertisseur Analogique Numérique(6/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 6
Caractéristiques principales de l’ADC de l’Atmega2560
• Convertisseur analogique numérique de 10 bits à approximations
successives
• Jusqu’à 15 kSPS: 15’000 échantillons par seconde à 10 bits
• Contrôle du démarrage des conversions par software, comparateur
analogique ou par Timer
• 16 canaux d’entrée configurables individuellement
• Possibilité de mesures différentielles
• Contrôle des séquences d’acquisition (unique ou répétitive)
• Buffer de stockage des entrées analogiques

7. Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 7
Le Convertisseur Analogique Numérique(6/20)
Convertisseur à
approximations successives

8. Le Convertisseur Analogique Numérique(7/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 8
Structure du Convertisseur A/D
de l’Atmega2560

9. Le Convertisseur Analogique Numérique(8/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 9
Sources de déclenchement du Convertisseur A/D
de l’Atmega2560

10. Le Convertisseur Analogique Numérique(9/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 10
Prédiviseur de l’horloge du Convertisseur A/D
de l’Atmega2560
: Fréquence ADC: 50 à 100kHz

11. Le Convertisseur Analogique Numérique(10/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 11
Chronogramme de fonctionnement du Convertisseur A/D de l’Atmega2560:
1ère conversion (conversion unique)

12. Le Convertisseur Analogique Numérique(11/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 12
Chronogramme de fonctionnement du Convertisseur A/D de l’Atmega2560:
conversion unique

13. Le Convertisseur Analogique Numérique(12/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 13
Chronogramme de fonctionnement du Convertisseur A/D de l’Atmega2560:
conversion auto re-déclenchable
Redémarrage auto des conversions par la source choisie

14. Le Convertisseur Analogique Numérique(13/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 14
Chronogramme de fonctionnement du Convertisseur A/D de l’Atmega2560:
conversion répétitive (auto)

15. Le Convertisseur Analogique Numérique(14/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 15
Fonction de conversion mesure non
différentielle
4 choix possibles pour la tension de référence VREF
𝑁𝐴𝐷𝐶 = 𝑉𝑖𝑛
1023
𝑉𝑅𝐸𝐹

16. Le Convertisseur Analogique Numérique(15/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 16
Choix des canaux à convertir et gain associé
Choix de la référence de tension
Justification du résultat à gauche ou à droite
(ADLAR = 0 = Aligné à droite par défaut)
Valeurs possibles pour la tension de référence VREF

17. Le Convertisseur Analogique Numérique(16/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 17
Choix des canaux à convertir et gain associé
Choix de la référence de tension
Justification du résultat à gauche ou à droite

18. Le Convertisseur Analogique Numérique(17/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 18
Justification du résultat à droite
Justification du résultat à gauche

19. Le Convertisseur Analogique Numérique(18/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 19
Choix du facteur de prédivision
Activation du convertisseur
Activation des interruptions
Drapeau de fin de conversion; doit être
remis à 0 manuellement
Activation du mode auto ré-déclenchable
(1 = actif), (0 = désactivé)
Mise à 1 = Démarrage des
conversions; reste à 1 tant
que la conversion n’est pas
terminée.

20. Le Convertisseur Analogique Numérique(19/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 20
Analog Comparator Multiplexer Enable:
Utilisation d’une des voies d’entrée
analogique comme entrée inverseuse
pour le comparateur analogique
Choix de la source de ré-
déclenchement

21. Le Convertisseur Analogique Numérique(20/20)
Pr F. I. Barro, Microcontroleur AVR 21
Désactivation des E/S numériques pour
les voies ADC0 à ADC7
Désactivation des E/S numériques pour
les voies ADC8 à ADC15
Désactivation des E/S numériques pour
les entrées du comparateur analogique