Notice de l`amplificateur différentiel

Maquette LED/photodiode
(ENSC 349)
Cette maquette comporte deux parties.
La première partie (à gauche du boîtier) est un circuit destiné à alimenter en courant une LED trois couleurs
(rouge, vert, bleu… en fait quatre LED différentes sur le même support, une rouge, une verte et deux bleues).
Pour le bleu et le vert, le courant ne peut être contrôlé que manuellement, au moyen d’un potentiomètre. Pour la
rouge, il est possible de moduler le courant de le LED et donc le flux émis, par un signal électrique.
La seconde partie (à droite du boîtier), comporte deux solutions (un simple résistance ou un montage à
amplificateur opérationnel) pour transformer le photocourant d’une photodiode en une tension observable à
l’oscilloscope. Le circuit permet de faire varier la tension de polarisation inverse de la photodiode. Il faut noter
que pour brancher une photodiode sur le circuit BNC prévu à cet effet, il faut que l’anode soit reliée à la partie
externe du BNC et la cathode à l’âme (si on inverse, avec une tension de polarisation non nulle, on risque de
détruire la photodiode !).
L’ensemble se présente de la façon suivante
La maquette s’alimente avec une alimentation +15V/0/-15V qui permet d’assurer un bon fonctionnement de
tous les composants actifs (amplificateurs opérationnels TL081 et TL082, régulateurs et transistors). La LED est
dans le boîtier noir monté sur pieds. La photodiode utilisée est celle présentée dans le support en PVC blanc. Elle
se connecte à la partie droite de la maquette par un câble BNC.
Première partie : l’alimentation de l’émetteur
• Pour la diode verte et les diodes bleues (un seul circuit pour ces dernières), le système de contrôle de
courant est réalisé de la façon suivante :
Pour les LED verte et bleues, on a respectivement
Vreg − V2
I led verte =
Ro
et
I led bleue =
Vreg − V3
Ro
Différentes bornes de test donnent accès à des grandeurs caractéristiques. Les bornes « V2 » et « V3 »
donnent respectivement accès à V2 et V3 (tout comme « E2 » et « E3 »). Les bornes « aV » et « aB » donnent
respectivement accès à la tension aux bornes des LED verte et bleue.
• Pour la diode rouge, on dispose d’une possibilité de modulation électrique d’intensité lumineuse, en
réalisant la structure suivante :
Ce circuit permet d’obtenir un courant Iled, tel que
~
I led rouge =
Vreg − (V1 − V in )
Ro
Avec V1, on va contrôler le flux moyen, et on modulera autour de cette valeur avec Vin. La borne de test
« aR » donne accès à la tension aux bornes de la LED rouge. La borne « E1 » donne accès à V1-vin. La borne
« V1 » donne accès à V1.
Pour chaque diode, la tension Vreg est une tension de 12V environ délivrée par un régulateur, qui va permettre
d’assurer une protection du photoémetteur.
Seconde partie : conversion du courant de la photodiode en une tension.
La photodiode se branche sur la connexion BNC (ATTENTION ! il faut impérativement que la
photodiode utilisée soit branchée de telle sorte que l’anode soit reliée à la borne extérieure du connecteur
BNC et l’âme à l’intérieur, sous peine de destruction du composant).
Il faut prendre un fil souple pour relier la douille élastique « K » à la douille « Vpol » afin de pouvoir
appliquer une tension inverse à la photodiode. La tension Vpol est réglée au moyen du potentiomètre situé audessus de la douille « Vpol ».
Avec un autre cavalier, on peut choisir deux circuits différents pour récupérer une tension image du
photocourant :
• Si la borne (A) est reliée à (m1), alors le photocourant est envoyé dans une simple résistance de 100kΩ aux
bornes de laquelle on pourra récupérer la tension.
En sortie, on obtient vm1(t) = Rm.ir(t). Pour avoir accès à la tension vm1, on dispose d’une prise de test.
• Si la borne (A) est reliée à (m2), alors le photocourant est envoyé dans le circuit suivant
La résistance Rm est fixe et vaut 100kΩ. Une capacité C peut être placée entre deux douilles élastiques (sa
valeur est laissée au choix de l’utilisateur). Les deux étages sont réalisés avec un composant TL082.
Si Ir est le photocourant et Vout la tension de sortie du montage transconductance, on a
−R m
v out (p) =
.i r (p)
1 + R m .C.p
Les deux résistances R valent 10kΩ. L’étage amplificateur inverseur permet simplement d’obtenir vs = - vout.
Ces deux tensions sont accessibles par des bornes BNC.