Modulation d`amplitude

TP PH 12 : MODULATION D’AMPLITUDE
1. Le circuit multiplieur. (AD633J).
Ce circuit est monté sur une plaquette où on trouve les bornes suivantes :
3 bornes à relier à une alimentation symétrique +15V, 0V,-15 V .
2 bornes de l’entrée X, notées X1 et X2.
2 bornes de l’entrée Y, notées Y1 et Y2.
1 borne de l’entrée Z
1 borne de sortie S.
3 bornes de masse M (au potentiel 0 V).
Par construction, la tension de sortie est telle que :
1 2 1 2
.
10
X X Y Y
SZ
uu
uu
+ 15 V 0 V - 15 V
X1
X2
Y1
Y2
3 bornes de masse.
S
AD633JN
ATTENTION :Ce composant doit être alimenté en premier (avant de lui appliquer toute autre
tension) et être débranché de l’alimentation en dernier.
Les tensions appliquées aux entrées ne doivent pas dépasser 12 V.
2. Expérience.
SUIVRE DANS L’ORDRE ET A LA LETTRE LES CONSIGNES !
a) réglage des tensions uX1X2 = u1 et uY1Y2 = u2 :
- Alimenter le composant à l’aide de l’alimentation symétrique +15V, 0V, -15V. Mettre celle-ci sous
en marche.
- Régler le GBF sur 100 kHz signal sinusoïdal et visualiser cette tension à l’oscilloscope en voie A
en utilisant deux fils . Choisir la sensibilité 2 V / div
- A l’aide du bouton level du GBF , faire en sorte que le signal ne dépasse pas la valeur Um = 8 V
soit +- 4 divisions sur l’écran
- Sur la voie B , appliquer ( en utilisant deux fils ) le signal alternatif provenant de l’alimentation
( + 15 V , 0 , - 15 V ) dont la fréquence est sensiblement de 1 kHz ( sur la gamme 25 V )
- A l’aide du potentiomètre , effectuer les mêmes réglages de sensibilité verticale que pour la voie A
( Um = 8 V )
- Choisir comme balayage 0,2 ms / div et synchroniser l’oscilloscope sur la voie B
b) application des tensions au composant
- Entre X1 et X2 appliquer la tension de 100 kHz ( H.F. ) en retirant les deux fils de la voie A et en
les reliant au composant. ( X2 correspond à la masse du GBF )
- Entre Y1 et Y2 appliquer la tension de 1 kHz ( B.F. ) en retirant les deux fils de la voie B et en les
reliant au composant ( Y2 correspond au neutre de l’alimentation )
- Relier la borne Z à X1
- Visualiser à l’oscilloscope le signal de sortie uS en reliant les bornes S et M à la voie A de
l’oscilloscope.
- On observe une tension HF modulée en amplitude par la tension BF . Changer le balayage pour
retrouver la période du signal HF )
- Augmenter l’amplitude du signal BF ( potentiomètre de l’alimentation ) Qu’observe-t-on ?
c) Observations .et interprétations.
La tension observée a l’allure ci-contre.
On note u1 et u2 les tensions sinusoïdales appliquées,
F = 100 kHz et f = 1 kHz les fréquences correspondantes
U1m = 8V et U2m = 8V les amplitudes de ces tensions.
Avec ces conventions :
- La haute fréquence est u1 = U1m sin (2 Ft) ou bien
uHF = UHFmax sin (2 Ft) (= porteuse)
(ms)t
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1 .6 1 .8
uSM
-8
-6
-4
-2
0
2
4
6
8
Figure 1
- La basse fréquence est u2 = U2msin ( 2 ft) ou uBF = UBFmax sin(2 f t) (= signal modulant).
- La tension appliquée en Z est uZ = u1
D’après la relation donnant uS (= tension modulée en amplitude) on a :
max
max .sin(2 )
.( 1) sin(2 )( 1)
10 10 10
BF
HF BF BF
S HF HF HF U ft
u u u
u u u U Ft
a) Donner l’expression de l’amplitude US de la tension de sortie uS = US sin (2 F t )
b) La fonction sinus varie entre 2 valeurs extrêmes +1 et –1 .En déduire entre quelles valeurs varie
l’amplitude de la tension modulée ? Vérifier avec la courbe obtenue.
c) La valeur
max
10
BF
u
m
est le taux de modulation. En faisant varier les tensions uHF et uBF ,
constater que si m >1 , il y a surmodulation et le signal n’est plus transmis fidèlement.
d) Retirer à nouveau les deux paires de fils fournissant les tensions uHF et uBF et les appliquer à
nouveau en voie A et B de l’oscilloscope. Avec la même sensibilité sur les deux voies, passer en
mode XY . Faire à nouveau varier les tensions uHF et uBF . Observer et interpréter .
e) Diminuer la fréquence F du signal de haute fréquence et constater l’effet sur le signal modulé.
Que peut-on conclure ?
3. Emission radio en modulation d’amplitude
Refaire sur une table le montage avec le circuit multiplieur.
Régler par exemple la porteuse HF sur 200 kHz.
Remplacer l’alimentation BF par un générateur de mélodie
On relie un simple fil à la borne S (qu’on tient éventuellement à la main) Il constitue l’antenne
émettrice .
Un poste récepteur reglé sur 200 kHz (GO) capte l’émission .
En modifiant la fréquence de la tension HF on peut capter l’émission en P.O.(exemple sur 1 MHz)
Gamme de G.O. : 150kHz < F < 260 kHz
Gamme des P.O. : 510 kHz < F < 1600 kHz
Avant de débrancher le circuit procédez par ordre :
- éteindre le GBF
- mettre à zéro la BF ( potentiomètre )
- en dernier : éteindre l’alimentation (+15V, 0V, -15V ) et retirer les fils.
4. Simulation de la tension obtenue .
Dans regressi , choisir : fichier ; nouveau ; simulation .
Choisir pour la variable t , 256 valeurs comprises entre 0 et 0,15 s
Puis introduire les fonctions sinusoïdales correspondant aux tensions suivantes :
uHF : tension HF correspondant à l’onde porteuse uHF = UHFmax sin ( 2  F t )
uBF : tension BF correspondant à l’onde qui transmet l’information uBF = UBFmax sin (2  f t )
uSM : tension modulée obtenue à la sortie du circuit multiplieur ( voir formule plus haut )
USM : amplitude de la tension modulée uSM . ( formule trouvée en 2. a) )
US : amplitude de la tension USM dans laquelle on aura supprimé la composante continue .
Afin de pouvoir mieux observer le phénomène, on fait une simulation avec les fréquences suivantes :
Tension HF : F = 100 Hz Tension BF : f = 10 Hz
On prendra la même amplitude pour les deux signaux : UHFmax = UBFmax = 6V