Comment fonctionne un convertisseur A/N (CAN) et le rôle du connecteur BNC dans les transmissions numériques et vidéo

Le connecteur BNC (Bayonet Neill-Concelman) est un type de fiche spécialisé utilisé à l’extrémité des câbles coaxiaux. Le connecteur BNC doit son nom à son mécanisme de verrouillage à baïonnette et à ses deux inventeurs : Paul Neill des Bell Labs, qui ont inventé le connecteur N, et Carl Concelman, ingénieur chez Amphenol qui a inventé le connecteur C. Le génie du BNC résidait dans sa simplicité et son efficacité. Il améliorait les connecteurs filetés antérieurs, qui pouvaient être difficiles à serrer dans les espaces restreints et avaient tendance à se desserrer avec le temps.

Un connecteur BNC est un type de fiche coaxiale dont le mécanisme de verrouillage est à baïonnette, permettant une connexion rapide, fiable et à faible perte. Les connecteurs BNC existent en différentes tailles et configurations, y compris les connecteurs mâles et femelles, et ils se terminent sur des câbles coaxiaux par sertissage ou par soudure. Les valeurs d’impédance courantes pour les câbles BNC utilisés dans les applications vidéo et RF sont 50 ohms et 75 ohms. Les signaux SDI,HD-SDI et d’autres flux vidéo haute fréquence transitent fréquemment par des câbles et connecteurs BNC, garantissant une perte de signal minimale sur la distance.

Qu’est-ce que l’impédance et pourquoi est-elle cruciale pour les BNC ?

L’impédance mesure l’opposition au flux du courant alternatif et constitue une caractéristique essentielle du trajet du signal. Les connecteurs BNC 50 Ohms et 75 Ohms répondent à des usages différents: 50 Ohms pour les signaux RF et les réseaux de données, 75 Ohms pour les signaux vidéo et la plupart des systèmes SDIHD. Une correspondance d’impédance est cruciale: si l’on connecte un câble 50 Ohms à une prise 75 Ohms, la différence d’impédance provoque des réflexions et des pertes qui dégradent le signal et peuvent provoquer des erreurs de données ou des images fantômes en analogique.

Terminaison et méthodes de terminaison des BNC

La terminaison consiste à fixer le connecteur BNC à l’extrémité d’un câble coaxial. Il existe plusieurs méthodes: à sertir, à souder et par compression. Le sertissage est la méthode la plus courante sur le terrain, utilisant un outil spécial pour presser le manchon métallique sur le blindage du câble. La soudure peut être nécessaire dans des environnements où les vibrations sont fortes. La compression offre une étanchéité complète et est privilégiée dans les installations professionnelles.

Terminaison et composants clés d’un BNC

Un connecteur BNC typique comprend :

Conducteur extérieur (blindage) entourant l’isolant diélectrique;
Cosses de baïonnette et bague de verrouillage pour l’assemblage;
Le mécanisme de verrouillage permettant d’enfoncer la fiche mâle et de tourner d’un quart de tour pour sécuriser la connexion.

Un terminateur BNC est un petit dispositif qui peut être utilisé pour terminer une connexion BNC ouverte dans une chaîne vidéo ou de données, afin d’éviter les réflexions du signal.

Utilisation des BNC dans les systèmes vidéo et les réseaux

Les BNC constituent la norme pour connecter caméras vidéo, moniteurs, mélangeurs et enregistreurs dans les studios de télévision. Dans les systèmes de sécurité filaires, les caméras renvoient souvent la vidéo vers l’enregistreur numérique via des connecteurs BNC. Le BNC est apprécié pour sa durabilité et sa conception métallique robuste qui résiste à une usure importante dans des environnements professionnels.

Les câbles coaxiaux utilisés avec BNC, comme le RG-59 et le RG-6, transportent des signaux à haute fréquence avec une perte minimale. Le RG-59 est couramment utilisé dans la vidéosurveillance et les systèmes plus anciens, tandis que le RG-6 est préféré pour la vidéo HD moderne et la télévision par satellite. Cependant, un câble conçu pour RG-59 ne s’adaptera pas correctement à un câble RG-6, et inversement.

Les connecteurs BNC et les câbles coaxiaux prennent en charge des résolutions SD, HD et même UHD dans certains cas, en fonction de la qualité du câble et des exigences du système. SDI transmet des signaux SD, HD-SDI transmet les signaux HD, et des capacités UHD peuvent être supportées lorsque les câbles et connecteurs à large bande passante sont utilisés.

Convertisseurs analogique-numérique (CAN) et leurs types

Le convertisseur analogique-numérique (CAN) est l’un des éléments fondamentaux des systèmes modernes d’acquisition de données (DAQ). Ces systèmes se composent de capteurs, du conditionnement du signal, du CAN lui-même et d’un ordinateur avec logiciel DAQ pour l’enregistrement et l’analyse des signaux. Les CAN jouent un rôle crucial en transformant des signaux analogiques conditionnés en flux de données numériques.

Deux grandes familles dominent les CAN dans le monde DAQ moderne: les CAN à approximation successive (SAR) et les CAN delta-sigma (ΔΣ). Les autres types (double rampe, flash, pipeline) existent mais ne dominent pas les systèmes DAQ courants en raison de compromis vitesse/résolution ou coût.

CAN SAR (Approximation Successive)

Les CAN SAR offrent un excellent équilibre entre vitesse et résolution. Ils sont fiables, économiques et permettent des configurations multiplexées ou individuelles par voie. Le principe de fonctionnement implique une comparaison itérative entre une référence et l’entrée analogique, jusqu’à déterminer la valeur numérique qui correspond le mieux au signal d’entrée. Attention toutefois au manque de filtrage anti-repliement (AAF) inhérent, ce qui peut provoquer des alias si l’échantillonnage n’est pas suffisamment rapide ou si un pré-filtrage adéquat n’est pas utilisé.

CAN Delta-sigma (ΔΣ)

Les CAN ΔΣ exploitent le sur-échantillonnage et le filtrage numérique via DSP pour obtenir une résolution en amplitude élevée et un excellent rapport signal/bruit. Ils intègrent généralement des AAF avancés à plusieurs étages, rendant quasi impossible la numérisation de faux signaux. Cette approche est particulièrement adaptée aux applications audio, vibration et autres domaines nécessitant une très haute dynamique et une faible noise de quantification.

Des systèmes modernes, comme DualCoreADC, combinent deux CAN sur chaque voie d’entrée pour améliorer la plage dynamique, atteignant des niveaux de 160 dB dans certains cas. Cette technologie est bénéfique même pour des signaux lents, comme des thermocouples, lorsque la résolution d’amplitude est primordiale.

Tableau comparatif simplifié

Type CAN	Avantages	Inconvénients	Applications typiques
SAR	Bon compromis vitesse/résolution, économique, multiplexable	AAF pas inhérent	Cartes DAQ économiques, multiplexage
ΔΣ	Haute résolution (souvent 24 bits), faible bruit, AAF intégré	Plus coûteux et complexe, taux d’échantillonnage potentiellement plus faible	Audio, vibrations, mesures dynamiques hautes performances

Fréquence d’échantillonnage et choix entre SAR et ΔΣ

La fréquence d’échantillonnage détermine la vitesse à laquelle les signaux sont numérisés. Certaines applications, comme les vibrations ou les signaux rapides, nécessitent des taux élevés. Le choix entre SAR et ΔΣ dépend du besoin en résolution et en dynamique: les SAR conviennent lorsque l’échantillonnage rapide est crucial et que la résolution en amplitude peut être moindre; les ΔΣ conviennent lorsqu’une résolution élevée et une dynamique importante sont requises, même si cela peut limiter la vitesse d’échantillonnage.

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Autres notions liées aux BNC etCAN

Qu’est-ce qu’un convertisseur A/N et comment les systèmes DAQ les utilisent-ils? Le CAN prend un signal analogique et le convertit dans le domaine numérique pour traitement, stockage et analyse. Les avancées comme le DualCoreADC améliorent la plage dynamique et la précision, et Dewesoft illustre ces concepts avec des exemples et diagrammes. La différence entre les câbles et connecteurs (RG-59, RG-6, 75 Ω vs 50 Ω) influence directement la fiabilité et la qualité du signal dans les chaînes BNC et CAN.

Les connecteurs BNC peuvent être utilisés avec des signaux analogiques et numériques et ils restent pertinents pour les liaisons vidéo et les tests RF. Pour assurer une performance optimale, il faut veiller à l’adéquation entre l’impédance du câble et celle des connecteurs, ainsi qu’à la bonne terminaison et à l’intégrité mécanique des connexions.

Vidéo fonctionnement CAN

Questions fréquentes et solutions pratiques

Qu’est-ce qu’un connecteur BNC en T et un adaptateur BNC? Ils permettent respectivement de diviser une connexion et d’adapter BNC à d’autres types de connecteurs (RCA, F, SMA).
Les connecteurs BNC résistent-ils aux intempéries? Des versions résistantes peuvent être utilisées en extérieur.
Peut-on utiliser des BNC pour la transmission 4K? Oui, avec des câbles et des connecteurs adaptés à la bande passante required.
Comment terminer un connecteur BNC sur un câble? Utiliser sertir, souder ou compression selon les exigences et le contexte d’installation.

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