Les convertisseurs à double rampe.

Certain peuvent se poser la question : existe-t-il des convertisseurs à simple rampe ? La réponse est oui ! Mais ils sont maintenant très peu utilisé (ils sont presque aussi lent que les double rampe et bien moins précis). On ne les étudiera donc pas…

Le principe du convertisseur à double rampe repose sur la charge et la décharge d'une capacité, à courant constant. On peut décomposer un cycle de conversion en 3 étapes.

 Dans un premier temps, le convertisseur va charger la capacité pendant un temps fixe (T₀ = 2ⁿ x T, où T est la période de l'horloge du convertisseur et n son nombre de bits) avec un courant proportionnel à la tension à convertir. La tension que l'on atteint est donc :

Dans un second temps, on décharge la capacité par un courant fixe proportionnel à la tension de référence (V_REF). On compte donc pendant cette décharge (de V_MAX à 0) le nombre de périodes d'horloge (P) du convertisseur.

On obtient donc un nombre de période proportionnel au rapport entre la tension d'entrée et la tension de référence. On constate aussi que grâce aux deux rampes, on peut éliminer beaucoup des erreurs liées aux composants utilisés (la capacité, le gain du convertisseur tension-courant et la période de l'horloge du convertisseur).

Dans un troisième temps, on va décharger la capacité pour permettre de démarrer un nouveau cycle.

Les principales erreurs que l'on rencontre avec les convertisseurs à double rampe sont liées à la précision et à la stabilité de la référence de tension, mais aussi à la tension initiale du condensateur au début du cycle de conversion.

Par exemple si n = 12 alors, pour que l'erreur de mesure soit inférieure au quantum, on doit avoir (pour V_REF = 5V et V_IN = 5V, ce qui correspond à P=2ⁿ) une précision sur la référence de tension précise à 122 ppm, c'est-à-dire que ΔV_REF < 610 µV et donc une tension initiale inférieure à cette même tension (610 µV).