Erreur de quantification et précision CAN

[Pilou81]

Bonjour je cherche à faire un voltmètre haute tension (1200Vmax) avec une précision de 2%. J'ai un convertisseur 10 bits avec un vref de 3.3V et je voudrais prendre en compte "l'erreur de non linéarité intégral" dans mon calcul du quantum. Cette erreur est de 2LSB. Dois-je l'ajouter simplement à la valeur du quantum ce qui me donnerais q=0.5*(1200/1024) + 2 = 2.58 ? Ou est-ce plus compliqué que cela?

Mon problème en fait est que je cherche à atténuer ma tension d'entrée (calibres) de manière à rester dans les 2% d'incertitude (q < Vin * 2%). De 1200V jusqu'à 100V ça passe mais pour les valeurs inférieures je respecte plus cette incertitude. Ais-je fais une erreur dans mon calcul de q?

Merci
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[vincent66]

Bonjour,
Cette erreur est de plus ou moins 2 lsb, ce qui veut dire que vous avez une valeur de 8 bits précise et stable, les 8 msb, et que les 2 lsb ne sont pas fiables...
Il ne faut donc pas ajouter 2 à la valeur 10 bits mesurée pour avoir la valeur réelle...
Parcontre pour avoir une valeur 10 bits fiable vous pouvez faire une moyenne sur n échantillons, c'est une technique courante...
2 lsb d'erreur sur un can 10 bits c'est énorme, nous atteignons là les limites de can intégré dans un microcontroleur, le bruit digital est trop élevé...
Courage !
Vincent

[Pilou81]

Donc si j'ai bien compris, j'ai plutôt l'erreur de quantification qui est égal à +/-0.5LSB dans mon cas plus les +/-2 LSB de l'erreur intégral non linéaire. Ce qui me ramène à un quantum incluant les erreurs de q(erreurs) = 0.5*q + 2*q et donc si je prend ma pleine échelle à 1200V => q(erreurs) = (1200/1024)*(0,5+2) = 2.93V ? Suis-je sur la bonne voie?

Merci

[Antoane]

Bonjour,
j'ai peut-être zappé un passage, mais pour moi, les 1200V n'ont pas besoin d'apparaitre ici : 2% d'erreur sur 1k2, c'est comme 2% d'erreur sur 3V3, à la précision du diviseur près. Le plus simple est donc de voir quelle erreur tu trouves sur une pleine échelle de 3,3V, puis d'y ajouter l'erreur dûe à la conversion 1200->3V3.
Beaucoup (La plupart ?) des voltmètres donnent une erreur en % de la valeur mesurée (erreur du diviseur de tension...) + une erreur absolue (erreur de quantification...) : ex : 1% + 2LSB. De là, il apparait que spécifier une erreur uniquement en terme de % de la valeur implique d'avoir une précision bien meilleure que garantie en haut de l’échelle. Et ça, c'est ballot. D'où l’intérêt d'utiliser plusieurs gammes.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Pilou81]

Oui effectivement je peux parler simplement avec une pleine échelle de 3,3V mais bon cela ne m'avance pas beaucoup, cela revient à ce que je pose la question suivant cette formes: q(erreurs) = (3,3/1024)*(0,5+2) = 8mV? En fait j'ai l'impression que j'ai du mal à passé de l'unité LSB à des % à condition que mon hypothèse sur la somme des erreurs de quantification et de non linéarité soit vrai...
Pour info je compte par la suite utiliser 3 voir 4 gammes (calibre ou pont diviseur comme vous voulez...), mais se sera fonction de ce fameux LSB ou pourcentage erreurs incluses) que je déterminerai mes gammes pour garantir 2% à chaque calibre.
Help, je suis sure que c'est gros comme le nez au milieu de la figure mais je ne le vois pas

[Antoane]

Il ne faut pas demander 2% d'erreur sur toute la gamme 0-1200V, mais sur la plage 120-1200V pour le 1er calibre, 2% d'erreur sur le calibre 12-120V... (par exemple). Tout simplement parce que l'erreur du CAN est comptée en bits, donc en absolu : tu as 8mV d'erreur, soit seulement 8/3300~0,24% d'erreur en haut de l'échelle, mais 8/1650~0,48% d'erreur en milieu d'échelle, et une erreur qui tend vers l'infini quand la tension mesurée se rapproche de 0.

PS : je suis pas sûr à 100% de ce que j'écris.

[Pilou81]

Moi j'étais plus parti sur un premier calibre de 0/20V puis 0/150 puis 0/1200 à condition que mon histoire d'erreur absolue sur le quantum soit bonne. Moi je résonne plus sur cette relation: 0,5q + 2q < Vin*0,02 pour que je sois dans l'incertitude de 2%. En gros il faut que ma résolution (erreur comprise) soit inférieure à 2% de la tension d'entrée. Et avec mes calibres ça à l'air de fonctionner mais là encore uniquement si ma relation avec les erreurs soit bonne???

[Antoane]

Moi je résonne plus sur cette relation: 0,5q + 2q < Vin*0,02 pour que je sois dans l'incertitude de 2%. En gros il faut que ma résolution (erreur comprise) soit inférieure à 2% de la tension d'entrée. Et avec mes calibres ça à l'air de fonctionner mais là encore uniquement si ma relation avec les erreurs soit bonne???

Justement, non : avec cette relation ça ne fonctionne pas : 0,5q+2q=cste, donc si tu veux que Vin puisse devenir très petit, il faut que que q tende vers 0.

Cf PJ : tu veux que toute l'air bleue rentre dans la verte. Ce n'est possible que si la distance entre les limites de l'aire bleu est nulle. Comme c'est physiquement pas faisable, tu as le choix : ouvrir le cône vert (mais tu l'as fixé à 2%), ou ne t'intéresser qu'à la plage de Vi rouge et utiliser une gamme inférieure en dessous.
Si je ne m'abuse

[Pilou81]

ça c'est ce qui s’appelle une explication claire et limpide. Mais tout cela résulte d'une hypothèse qui est peu être fausse, cette fameuse équation q(erreurs) = 0,5q + 2q je l'ai déduite de docs où ils disent que l'erreur absolue est la somme des erreurs de quantification, de non linéarité intégrale, de gain et d'offset (mais ces 2 dernières sont corrigées par calibration).
Je cherche juste à savoir si cette relation est correcte afin de ne pas m'aventurer dans des calculs qui serait faut à la base...