CAN

Le CAN : Convertisseur Analogique-Numérique

Qu’est-ce qu’un CAN ?

Un convertisseur analogique-numérique (CAN) est un circuit intégré permettant de transformer un signal analogique en signal numérique. Il s’agit d’un composant électronique indispensable dans de nombreux domaines, notamment l’audio, l’imagerie et les télécommunications.

Le principe du CAN repose sur l’échantillonnage et la quantification. Le signal continu (par exemple, une onde sonore captée par un microphone) est converti en une séquence de valeurs discrètes, exprimées sous forme de bits. Cette transformation permet l’exploitation du signal par des systèmes numériques comme les ordinateurs et les processeurs de signal.

Historique du CAN

Les débuts de la conversion analogique-numérique

Les premiers systèmes de conversion analogique-numérique sont apparus au milieu du XXe siècle avec le développement des télécommunications. Les CAN étaient alors utilisés pour transmettre des signaux audio et vidéo sur des lignes téléphoniques et des réseaux de radiodiffusion.

Dans les années 1960-1970, avec l’essor de l’informatique, les CAN sont devenus des composants essentiels pour la conversion des données dans les ordinateurs et les premiers systèmes de traitement du son numérique. Les premiers CD audio des années 1980 ont renforcé l’importance des CAN en permettant un enregistrement numérique de haute qualité.

L’évolution vers la haute résolution

Avec l’amélioration des technologies de traitement du signal et l’augmentation des capacités de stockage, les CAN ont progressé en termes de précision et de rapidité. Aujourd’hui, on trouve des CAN capables de fonctionner à des fréquences d’échantillonnage très élevées (192 kHz et plus) avec des résolutions de 24 bits, offrant une qualité sonore exceptionnelle.

Comment fonctionne un CAN ?

Le processus de conversion

Le processus de conversion analogique-numérique repose sur plusieurs étapes clés :

1. Échantillonnage : Le signal analogique est prélevé à intervalles réguliers définis par la fréquence d’échantillonnage (ex. : 44,1 kHz pour un CD audio).

2. Quantification : Chaque valeur échantillonnée est arrondie à l’un des niveaux de quantification disponibles, déterminés par la résolution en bits (ex. : 16 bits = 65 536 niveaux possibles).

3. Codage : Les valeurs quantifiées sont converties en code binaire utilisable par un système numérique.

Types de CAN

Il existe plusieurs types de CAN, dont les plus courants sont :

• CAN à approximation successive (SAR) : Fréquemment utilisé en audio et instrumentation.
• CAN sigma-delta (Σ-Δ) : Offrant une grande précision, présent dans les interfaces audio haut de gamme.
• CAN flash : Extrêmement rapide, mais peu précis, utilisé dans des applications hautes fréquences.

Les applications des CAN

En audio et musique

Les CAN sont omniprésents dans le domaine de l’audio. Ils sont intégrés dans :

• Les cartes son des ordinateurs pour la capture et la lecture de son.
• Les microphones numériques pour une transmission sans perte du signal.
• Les tables de mixage numériques, permettant une manipulation précise des signaux audio.

Dans l’imagerie et la vidéo

Les CAN sont également utilisés dans les capteurs d’image des appareils photo numériques et des caméras vidéo, où ils convertissent la lumière captée en signaux numériques exploitables.

Dans les télécommunications

Dans les réseaux modernes, les CAN jouent un rôle fondamental en permettant la transmission de signaux analogiques (voix, radio) sous forme numérique, réduisant ainsi les interferences et améliorant la qualité du signal.

En industrie et médecine

Les CAN sont présents dans les appareils de mesure industriels et médicaux, tels que les oscilloscopes numériques et les scanners IRM, permettant une analyse précise des signaux.

Comparaison entre CAN et CNA

Un convertisseur numérique-analogique (CNA) effectue l’opération inverse du CAN : il convertit un signal numérique en signal analogique. Cette conversion est essentielle pour la restitution du son ou de la vidéo sur des systèmes analogiques.

En bref

• Le CAN est un composant clé dans l’électronique moderne, convertissant les signaux analogiques en données numériques exploitables.
• Il repose sur un processus d’échantillonnage, de quantification et de codage.
• Ses applications vont de l’audio aux télécommunications en passant par l’imagerie et l’industrie.
• Il est souvent associé aux CNA, qui assurent l’opération inverse.

Quelques liens utiles

• Wikipedia – Convertisseur analogique-numérique

• Wikipédia – Convertisseur numérique-analogique