Comparateur numérique

Rôle dans la chaîne

Le comparateur reçoit la valeur ADC 12 bits et produit un signal binaire 1 bit sig_bin. Il constitue le pont entre le monde analogique (grandeur continue) et le monde logique (0 ou 1).

Principe du seuillage avec hystérésis

Sans hystérésis, un signal bruité autour du seuil provoquerait des oscillations rapides de sig_bin (chattering), qui génèreraient de faux fronts montants dans l’étage suivant.

L’hystérésis introduit une zone morte de largeur \(\pm H\) :

\[\text{sig\_bin} = \begin{cases} 1 & \text{si } \text{adc\_val} \geq T + H \text{ (montée)} \\ 0 & \text{si } \text{adc\_val} < T - H \text{ (descente)} \\ \text{inchangé} & \text{sinon (zone morte)} \end{cases}\]

où \(T\) est le seuil (threshold) et \(H\) l’hystérésis.

comparator.v — version complète

module comparator #(
    parameter [11:0] THRESHOLD = 12'h800,  // 50 % pleine échelle ≈ 0,5 V
    parameter [11:0] HYST      = 12'd50    // ±50 LSB ≈ ±12 mV
) (
    input  wire        clk,
    input  wire [11:0] adc_val,
    input  wire        adc_valid,
    output reg         sig_bin
);
    always @(posedge clk) begin
        if (adc_valid) begin
            if      (adc_val >= THRESHOLD + HYST) sig_bin <= 1'b1;
            else if (adc_val <  THRESHOLD - HYST) sig_bin <= 1'b0;
            // zone morte : sig_bin conserve sa valeur précédente
        end
    end
endmodule

Chronogramme

adc_val  ────╮ bruit ╭───────────────╮ bruit ╭───────
             ╰───────╯               ╰───────╯
                     T+H ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
                     T   ──────────────────────  ← seuil
                     T-H ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─ ─

sig_bin  ────────────────┌─────────────────┐───────
         0               1   (pas de chattering)   0

Choix du seuil et de l’hystérésis

Paramètre	Valeur recommandée	Justification
THRESHOLD	12'h800 (2048 = 0,5 V)	Centre de la plage 0–1 V du XADC
HYST	12'd50 (≈ 12 mV)	Quelques LSB au-dessus du bruit thermique du XADC (~1–2 LSB RMS)

See also

Détecteur de front montant — étape suivante : détection du front montant sur le signal sig_bin produit par ce comparateur.