Circuit RC → Retard/Filtre → ET234-1
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Version : Juin2011 Tronc commun Niveau : Prof Taxonomie : 4 Lycée Emilie de Breteuil Circuit RC Retard/Filtre ET234-1 Ces deux cellules peuvent servir de 2 façons différentes : Imposer un temps de retard à l’état haut ou à l’état bas, Eliminer des harmoniques Filtre I) RETARD : SIMULER LE FICHIER « Circuit RC0 ». Pour les circuits CMOS (sauf spécification particulière), le seuil de transition est Vcc/2 (« 0 » pour 0V<Vin<Vcc/2 et « 1 » pour Vcc/2<Vin<Vcc) La remise à zéro (RAZ) est active à l’état haut C’est donc la cellule N°2 qui convient. La durée de la RAZ est égale à Traz = R2 x C2 x ln((Vf-Vi)/(Vf-Vc)) Ve10 Mise sous tension Traz = R2 x C2 x ln((0-5)/(0-2,5)) = R2 x C2 x ln2 Traz > 450ns R2 x C2 > 450 / 0,693 = 649ns Vs12 Choix de C2 (moins de valeurs) 100pF Traz R2 > 6,49 KΩ Choix R2 = 10KΩ STI2D:\TRONCOM\ET234FILTRE\011RC_Retard_Filtre .doc Page 1/5 Version : Juin2011 Tronc commun Niveau : Prof Taxonomie : 4 Lycée Emilie de Breteuil Circuit RC Retard/Filtre ET234-1 II) FILTRAGE : De la structure, on ne s’intéresse plus qu’à la transmission et non transmission des fréquences. 1) SIMULER LE FICHIER « Circuit RC0 ». Comparer la période de VE10 par rapport à Ƭ. Tve10 = 5ms >>> Ƭ = 42,77µs Comparer les réponses temporelles et fréquentielles. La tension aux bornes du condensateur a le temps de suivre VE10 L’analyse de Fourier donne le même spectre de fréquence. On voit apparaître la valeur moyenne des 2 signaux (pour f=0 on a une raie de 2,5V). La cellule N°1 ne filtre pas les fréquences car Ƭ << Tve10. La cellule N°2 a atténué le fondamental et la compo sante continue est nulle. Les fréquences sont filtrées. 2) SIMULER LE FICHIER « Circuit RC1 ». Comparer la période de VE10 par rapport à Ƭ. Tve10 = 500µs > Ƭ = 42,77µs Le condensateur a juste le temps de se charger (5Ƭ = 214µs) Comparer les réponses temporelles et fréquentielles. La tension aux bornes du condensateur a du mal à suivre VE10 L’analyse de Fourier fait apparaître la même valeur moyenne pour les 2 signaux tandis que les autres raies sont atténuées. La cellule N°1 commence à filtrer les fréquences ca r Ƭ est proche de Tve10. La cellule N°2 commence à transmettre les fréquence s. 3) SIMULER LE FICHIER « Circuit RC2 ». Comparer la période de VE10 par rapport à Ƭ. Tve10 = 100µs > Ƭ = 42,77µs Le condensateur n’a plus le temps de se charger (5Ƭ = 214µs). Le régime transitoire (phase où Vs11 n’est pas périodique) dure un peu plus de 200µs soit 5Ƭ. Comparer les réponses temporelles et fréquentielles. La tension aux bornes du condensateur ne suit plus VE10 L’analyse de Fourier fait apparaître la même valeur moyenne pour les 2 signaux tandis que les autres raies sont de plus en plus atténuées. Les fréquences supérieures à 10KHz sont quasiment éliminées. STI2D:\TRONCOM\ET234FILTRE\011RC_Retard_Filtre .doc Page 2/5 Version : Juin2011 Tronc commun Niveau : Prof Taxonomie : 4 Lycée Emilie de Breteuil Circuit RC Retard/Filtre ET234-1 La cellule N°1 commence à filtrer les fréquences ha utes. La cellule N°2 transmet les fréquences hautes. 4) SIMULER LE FICHIER « Circuit RC3 ». Comparer la période de VE10 par rapport à Ƭ. Tve10 = 10µs < Ƭ = 42,77µs Les variations sont très faibles. Le régime transitoire (phase où Vs11 n’est pas périodique) dure toujours un peu plus de 200µs soit 5Ƭ. Comparer les réponses temporelles et fréquentielles. La tension aux bornes du condensateur est presque continue L’analyse de Fourier de Vs11ne laisse apparaître que la raie pour f=0. La cellule N°1 filtre toutes les fréquences. Cette structure permet d’obtenir la valeur moyenne d’un signal à la condition que sa constante de temps soit très grande visà-vis de la période du signal d’entrée La cellule N°2 laisse passer toutes les fréquences du signal d’entrée. La valeur moyenne du signal de sortie est nulle. 5) Conclusion. Pour déterminer le type de filtre, on peut faire l’étude aux limites : En continu, le courant dans le condensateur est nul (Ic = C dVc/dt) et peut-être représenté par un circuit ouvert. En alternatif (fréquence élevée), le courant dans le condensateur n’est plus contrôler (Ic = C dVc/dt = ∞) que par la résistance du circuit. Il peut-être représenté par un circuit fermé. La cellule N°1 est un filtre passe-bas. La cellul e N°2 est un filtre passe-haut. STI2D:\TRONCOM\ET234FILTRE\011RC_Retard_Filtre .doc Page 3/5 Version : Juin2011 Tronc commun Niveau : Prof Taxonomie : 4 Lycée Emilie de Breteuil Circuit RC Retard/Filtre ET234-1 ANNEXE : Résultats des simulations STI2D:\TRONCOM\ET234FILTRE\011RC_Retard_Filtre .doc Page 4/5 Version : Juin2011 Tronc commun Niveau : Prof Taxonomie : 4 Lycée Emilie de Breteuil Circuit RC Retard/Filtre ET234-1 STI2D:\TRONCOM\ET234FILTRE\011RC_Retard_Filtre .doc Page 5/5
