1) Introduction générale

COLLADO Sylvain
COUQUE Matthieu
L2
Groupe B
Projet de transmission
de l’information
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Projet d’electronique n°2
GBF
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SOMMAIRE
1)
INTRODUCTION GENERALE ......................................... - 3 -
2)
CAHIER DES CHARGES ................................................... - 4 -
3)
SCHEMA FONCTIONNEL ................................................. - 5 -
4)
SCHEMA STRUCTUREL ................................................... - 6 -
5)
EXPLICATION DES DIFFERENTS MODULES ............ - 7 -
1.
LE VCO ...................................................................................................................... - 7 a. Génération du signal carré : le trigger.......................................................... - 7 b. Génération du signal triangulaire : l’intégrateur ........................................... - 8 c. Circuit de commande de la fréquence : le suiveur/inverseur ....................... - 9 d. Commande du rapport cyclique ................................................................. - 10 2. APPROXIMATION D’UN SIGNAL SINUSOÏDAL .................................................................. - 11 3.MULTIPLEXAGE ET SIGNAL DE COMMANDE ................................................................... - 12 -
6)
DOSSIER DE TEST ............................................................ - 13 -
7)
ESTIMATION DES COUTS ............................................. - 14 -
8)
PERSPECTIVES D’AMELIORATION ........................... - 15 -
9)
CONCLUSION .................................................................... - 16 -
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1)
Introduction générale
Cette année nous avons commencé a étudier la tranmission de l’information.
Cette matière s’intéresse à l’émission et la réception d’onde magnétique transmettant
des données. Mais avant d’émettre il faut pouvoir coder ces données pour ne pas les
perdre ni les mélanger. Ceci implique de les décoder après la réception pour pouvoir
les lire.
Lors de ce projet de transmission de l’information nous devons réaliser une
simulation d’un codage de signal en émission à partir d’un courant créneau. Puis
nous allons ensuite effectuer différents filtrages en réception pour arriver à le
décoder.
Nous avons aussi programmé un exécutable capable de décoder un texte en
ascii. L’émission à lieu depuis le bureau de M Achvar et nous la recevons grâce à
un petit récepteur branché sur le port parallèle de l’ordinateur.
Nous avons donc réalisé, en simulation, un système électronique d’émission
réception complété par un programme informatique facilitant sa lecture.
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2)
Cahier des charges
-
Le circuit réalisé doit être capable de coder un signal carré en un signal variant
en fréquence.
-
Un filtre passe très bas doit nous permettre de voir les changements de phase du
signal initial.
-
Un programme capable de retrouver le code attaché a notre numéro de binôme
émis depuis une autre pièce et reçu par le port parallèle.
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3)
Schéma fonctionnel
Tension de commande
Vk
Le trigger inverseur
Le suiveur / inverseur
Intégrateur
Génération d’un signal carré
compris entre +6 et -6
Génération d’un signal
carré d’amplitude Vk
Génération d’un signal
triangulaire
Signal sinusoïdal
Approximation de la
fonction sin (x)
Signal carré
Signal sinusoïdal
Signal triangle
Interrupteurs de
commande des signaux
Multiplexeur
Portes NAND
Sortie du GBF
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4)
Schéma structurel
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5)
Explication des différents
modules
Comme tout montage électronique le générateur basse fréquence que nous
avons monté est composé de plusieurs modules que nous allons étudier un par un
Le GBF est constitué d’un VCO comprenant un trigger permettant de générer le
signal carré, un suiveur inverseur permettant le traitement du signal de commande de
fréquence Vk, et d’un intégrateur qui génère le signal triangulaire, enfin un circuit
effectuant une approximation de la fonction sin(x) branché en sortie de l’intégrateur
génère le signal sinusoïdal.
1. Le VCO
a. Génération du signal carré : le trigger
Le montage utilisé pour générer le signal carré est celui du trigger inverseur.
C’est un comparateur à hystérésis.
Ce montage est un comparateur, c’est un montage instable, et la tension de sortie
passe de Vcc+ à Vcc- en fonction de la valeur de la tension d’entrée. L’AO est
alimenté en +6v -6v, le signal carré va donc varier entre +6v et-6v. Les seuils de
basculement peuvent soit être obtenu par le calcul soit expérimentalement en
entrant un signal sinusoïdale dans ce module.
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Une fois intégré dans le VCO, le signal en entrée provient de la sortie de
l’intégrateur c’est donc un signal triangulaire.
Le signal de sortie du trigger est donc un signal carré ayant une amplitude de
6v et de même fréquence que le signal entrant.
b. Génération du signal triangulaire : l’intégrateur
L’intégrateur permet d’obtenir un signal triangulaire à partir d’un signal carré.
Cette intégration du signal est possible grâce à l’association de la résistance avec le
condensateur. Mais il faut vérifier que la constante RC soit suffisamment grande
devant la période des signaux générés.
A résistance Rp sert à débarrasser le condensateur de la composante
continue de sa charge due à la tension d’offset et sa valeur est calculée de manière à
se comporter comme un circuit ouvert pour les fréquences générées.
Comme pour le trigger l’intégrateur à un signal de sortie qui a la même
fréquence et la même amplitude que le signal d’entrée.
Voilà la réponse de l’intégrateur à un signal carré :
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c. Circuit de commande de la fréquence : le suiveur/inverseur
C’est cette partie du VCO qui va nous permettre de pouvoir modifier la
fréquence des différents courants. La modification de la fréquence de ces signaux se
fait en modifiant la valeur d’une tension continue en entrée du suiveur/inverseur : Vk.
L’utilisation du transistor permet le passage d’un montage suiveur à un
montage inverseur :
-quand Ve < 0,6V le circuit est équivalent à un suiveur, donc Vs = Vk
-quand Ve > 0,6V le circuit est équivalent à un inverseur, donc Vs = -Vk
Ceci est du au fonctionnement du transistor, on a déterminé que le seuil de
basculement est de 0,6V, donc : pour Ve < 0,6V le transistor est bloqué et aucun
courant ne circule dans RC, et pour Ve > 0,6 le transistor est saturé donc le transistor
conduit.
Ainsi nous obtenons un signal carré d’amplitude égal à la valeur de vK mais
aussi un signal en phase avec le triangulaire à la sortie de l’A0.
Ce montage nous permet de modifier la fréquence des signaux générés : en
modifiant la valeur de Vk, on modifie le temps de charge du condensateur du circuit
RC dans le montage intégrateur, ce qui modifie la fréquence des signaux générés.
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d. Commande du rapport cyclique
L’intégrateur à besoin d’une modification pour mieux s’adapter au rapport
cyclique.
La résistance en entrée est remplacée par un potentiomètre de 10kOhm
associé à deux diodes antiparallèles. La résistance totale du potentiomètre se
partage en deux parties égale à α.R sur la branche D1 et une autre fraction égale à
(1 – α).R sur la branche D2 selon le sens du courant.
On peut ainsi modifier la transmittance isochrone du montage en manipulant la
valeur du potentiomètre.
L’utilisation des diodes permet d’obtenir une résistance d’entrée différente
selon le signe de Ve. Cette modification permet donc de modifier le rapport cyclique
en manipulant le potentiomètre.
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2. Approximation d’un signal sinusoïdal
Cette partie du GBF est située à l’extérieur du VCO, elle reçoit le signal
triangulaire en entrée et le transforme en signal sinusoïdal.
Cette transformation correspond à une fonction non linéaire f(x). Cette
fonction non linéaire est réalisée grâce à la caractéristique naturelle d’une paire de
diodes anti-parallèles.
La fonction f(x) est une approximation de la fonction sinus sur l’intervalle [-/2,
/2] qui peut être réalisée par à l’aide d’une paire de diodes. En effet l’association de
ces 2 diodes permet de synthétiser un sinus hyperbolique. De plus une entrée en
courant produisant déjà une tension de sortie en sh-1 , nous allons ainsi approcher la
fonction sin(x) au moyen d’une polarisation appropriée des deux diodes.
Cependant, comme nous le verrons dans le dossier de test, le signal obtenu
n’est pas parfait et que cette méthode n’est pas la meilleure.
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3.Multiplexage et signal de commande
Le mutliplexage permet grâce à deux interrupteurs d’obtenir les trois signaux
sur la même sortie en les selectionnant auparavant.
Les deux interrupteurs nous permettent grâce à un réseau de porte NAND
d’obtenir trois signaux liés à l’ouverture des interrupteurs.
Grâce à cette table de vérité nous avons fait un schéma de porte NAND nous
permettant d’avoir Vc ,Vt, Vs en sortie de trois portes différentes.
En branchant correctement ces trois sorties sur le multiplexeur nous pouvons
commandé quel sera le signal en sortie du multiplexeur et donc du GBF. Il suffit de
relier les trois sorties utilisés par le multiplexeur et ainsi nous obtenons le signal carré
ou triangulaire quand juste une des interrupteurs est sur ON et le sinusoïdale quand
les deux le sont.
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6)
Dossier de test
Comme dans tout les projets nous avons du tester un à un les différents modules
pour chercher d’où venait les diverses pannes que nous avons eu.
-Trigger inverseur
On applique à l’entrée du montage un signal triangulaire ou sinusoïdal. En sortie
nous devons voir un signal carré en opposition de phase avec le signal d’entrée mais
qui a les mêmes amplitudes.
-Le suiveur inverseur
On attaque le montage avec un signal sinusoïdal en Ve et en Vk avec un signal TTL
continue. On récupère un signal carré de même amplitude que Vk mais en opposition
de phase avec Ve
-L’intégrateur
En prenant un signal carré à partir du GBF du laboratoire nous devons obtenir un
signal triangulaire de même fréquence et de même amplitude.
-Génération du signal sinusoïdal
Nous faisons entrer un signal triangulaire pour obtenir une sinusoïde ayant même
amplitude et même phase.
-Analyse harmonique par Wobulation
On commence par déterminer la fréquence de résonance du circuit, puis on attaque
le circuit avec le signal de sortie de l’intégrateur du VCO, la tension de commande de
fréquence du VCO est une tension continue à laquelle on superpose un signal
sinusoïdal de manière à générer la résonance du circuit.
On câble la sortie du filtre avec un détecteur d’enveloppe et on observe Vk et le
signal de sortie du filtre en mode XY.
On doit observer la courbe de réponse du filtre. Ici on doit trouver la courbe d’un filtre
passe-bande.
-Circuit de portes NAND
En faisant entrer un courant de 5 volts dans les interrupteurs il nous suffisait de les
ouvrir et de les fermées à tour de rôle et d’observer les sorties finales Vs,Vt,Vc.
-Multiplexeur
Il suffit de regarder les différentes sorties en fonction des valeurs des interrupteurs
Tous ces tests ont été effectués lors de la réalisation de ce projet et on été validés
avec succès.
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7)
Estimation des coûts
Voilà la liste et le prix des différentes pièces du circuit. Nous ne prenons pas en
compte le prix de la plaquette, les fils utilisés ni les composants grillés.
74HC00N
: 2 pièces = 0.61*2 = 1.22
TL084
: 2 pièces = 1.27*2 = 2.54
74HC4066N : 1 pièce = 0.71*1 = 0.71
Potentiomètre : 1 pièce = 1.09*1 = 1.09
N4148A52A : 1 pièce = 2.13*1 = 2.13(paquet de 100)
Condensateur : 1 pièces = 0.81*1 = 0.81(paquet de 50)
Transistor
: 1 pièce = 0.99*1 = 0.99
Commutateur : 1 pièce = 2.75*1 = 2.75
TOTAL
12.24
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8)
Perspectives d’amélioration
Le signal sinusoïdal peut être amélioré car sa qualité n’est pas très bonne.
Limité à certaines fréquences (entre 100 Hz et 10 kHz), le générateur pourrait couvrir
une bande de fréquence plus élevée afin d’étendre ses possibilités.
De plus il faudrait intégrer un afficheur pour visualiser la valeur de la fréquence
en temps réel car nous pouvons la faire varier mais sans voir sa valeur.
Il faudrait aussi diminuer le nombre d’entrée car nous en utilisons 3(+6v,-6v et
le TTL) en faisant un petit module qui à partir du 6 volts nous permet d’obtenir les
autres tensions désirées.
Finalement on pourrait faire permettre au générateur de varier en amplitude car
jusqu’à présent la variation d’amplitude provoquée par le changement de Vk entraîne
une variation de la fréquence, il faut donc que l’amplitude puisse varier seule.
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9)
Conclusion
Ce projet nous a permis de mettre en pratique une large partie des
connaissances acquises lors des séances de TP, notamment sur les AO mais aussi
les portes logiques.
Il a pu être mené a terme en ne travaillant que pendant les séances de qui prévu par
l’emploi du temps contrairement au 1er projet ou nous avons du venir faire des heures
supplémentaires pour pouvoir le finir.
Ceci est sûrement du à une meilleure connaissance théorique et pratique mais aussi
grâce à une certaine habitude du travail en binôme.
Ce projet nous a permis de mieux connaître un objet que nous utilisons à chaque
séance de TP qu’est le GBF.
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