LE DOUBLE T SYMETRIQUE
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OBJECTIFS
Etude d’un filtre particulier, le double T symétrique et exemples d’applications.
Méthodes d’analyse et de calcul de transmittances complexes.
Calculs des paramètres de quadripôles.
THEMES
Première partie :
Etude de la transmission en fonction de la fréquence d’un filtre passif particulier : le double T symétrique, et évaluation des modifications sur les caractéristiques (Bande passante, fréquence centrale, coefficient de qualité, temps de propagation) qu’apportent un «amortissement parallèle » et un «amortissement série ».
Seconde partie :
Utilisation des propriétés de ce filtre dans deux applications distinctes :
- Amplificateur sélectif.
- Oscillateur sinusoïdal.
Liens possibles, voir TP2, TP3, TP10, TP12.
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FILTRE UNIVERSEL
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OBJECTIFS
Etude d’un filtre à variable d’état
Mise en évidence des différentes structures de filtre à chaque sortie d’intégrateur (Passe-haut, Passe-bas, Passe-bande).
Utilisation du filtre passe-bande pour la synthèse de signaux périodiques
THEMES
Le filtre universel est un filtre à variable d’état basé sur les fonctions mathématiques élémentaires (Sommation, Intégration, Inversion et Multiplication par un coefficient) .
On rencontre cette structure dans des circuits intégrés, notamment :
- Le MF10 qui est un double filtre à variable d’états et à capacités commutées.
- Le MAX274 qui est un quadruple filtre à variable d’états.
Liens possibles, voir TP4, TP5, TP12.
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FILTRES A QUADRIPOLES PASSIFS
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OBJECTIFS
Etude de filtres passifs à éléments réactifs (cellule élémentaire : quadripôle passif).
Découverte de la notion d’impédance caractéristique.
Méthode de mesure qualitative utilisant la wobulation et la fréquence marquée (mode Z).
THEMES
Les résistances R, bobines L, et condensateurs C constituent les éléments de base de la technologie des circuits électriques et électroniques. Les associations possibles de ces divers éléments sont infinies et constituent dans le cas le plus général des multi-pôles passifs.
La manipulation est relative à l’étude en transmission de caractéristiques de quadripôles passifs appelés filtres, essentiellement constitués par des éléments réactifs.
Synthèses de filtres passifs dans la préparation (notion de gabarit).
Apparition du phénomène d’onde réfléchie liée à ce type de filtres et importance de l’impédance caractéristique.
Liens possibles, voir TP4, TP11.
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FILTRES ACTIFS
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OBJECTIFS
Etude et synthèse de filtres actifs (à amplificateurs opérationnels, à circuits spécialisés).
Réalisation pratique de filtres à partir d’un cahier des charges imposé.
THEMES
Le filtrage a pour but de séparer ou de trier des signaux (télécommunications) en fonction de leur fréquence.
Cette séparation peut se faire à l’aide de composants passifs (résistances , bobines et condensateurs), mais l’utilisation de ce type de composants conduit, lorsque les fréquences des signaux à séparer sont relativement faibles (B.F.), à la réalisation de circuits électroniques très encombrants .
D’autre part, ce type de circuit présente souvent le défaut d’affaiblir considérablement les signaux à trier .
Le filtrage actif permet, grâce à l’utilisation exclusive d’amplificateurs opérationnels, de résistances et de condensateurs, de résoudre ces problèmes.
Liens possibles, voir TP2, TP3.
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DIPOLE CAPACITIF
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OBJECTIFS
Etude du comportement d'un dipôle à commutation capacitive.
Fonctionnement interne et applications de ce dipôle.
THEMES
L’association d’interrupteurs électroniques avec un condensateur permet de simuler une résistance variable de valeur dépendante de la fréquence d’une horloge extérieure.
Les applications de cette propriété sont multiples et permettent de réaliser diverses fonctions intéressantes .
Dans cette manipulation, après l’étude du principe du dipôle capacitif, deux applications sont étudiées :
- Un convertisseur tension-fréquence à amplificateurs opérationnels
- Un filtre sélectif construit autour du circuit intégré MF10 (Filtres à capacité commutée) ayant la particularité de permettre l’ajustement de la fréquence centrale au moyen d’une commande d’horloge extérieure.
Liens possibles, voir TP2, TP12
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AMPLIFICATEUR DIFFERENTIEL
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OBJECTIFS
Etude de l’amplificateur différentiel : Caractéristiques et limitations
THEMES
L’amplificateur différentiel constitue l’élément de base de plusieurs circuits intégrés et en particulier celui de l’amplificateur opérationnel.
L’étude qui suit permet d’expliquer le fonctionnement de ce montage en insistant sur ses qualités et ses inconvénients.
On définira deux modes distincts de fonctionnement :
- le mode commun.
- le mode différentiel.
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MULTIPLIEUR A AMPLIS OPERATIONNELS
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OBJECTIFS
Etude et réalisation de la fonction multiplication quatre quadrants au moyen d’amplificateurs opérationnels.
Révision sur les équations différentielles et le montage de base à amplificateurs opérationnels.
Découverte de la modulation d’amplitude avec porteuse.
THEMES
La fonction multiplication de tension peut se réaliser au moyen de circuits intégrés spécialisés (AD734 ; AD534 ; AD633).
Le principe utilisé dans ce type de composant utilise l’association d’amplificateurs différentiels .
Le principe choisi dans ce T.P. est différent : il consiste à générer un créneau dont le rapport cyclique est proportionnel à un 1er signal d’entrée X(t) et dont l’amplitude est proportionnelle à un 2ème signal d’entrée Y(t).
La valeur moyenne (obtenue par filtrage passe-bas) est ainsi proportionnelle au produit des 2 entrées.
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ASTABLE - MONOSTABLE
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OBJECTIFS
Etudier le fonctionnement des montages Astable et Monostable sous l’optique de deux technologies différentes: circuit à transistors et circuit intégré NE555.
THEMES
Le multivibrateur astable est un oscillateur (à relaxation) dont le taux de réaction très élevé ne permet pas une tension de sortie sinusoïdale.
Il oscille généralement spontanément ; néanmoins on le commande parfois par des impulsions afin de le synchroniser avec un phénomène extérieur.
Le multivibrateur monostable reste dans un état stable en l’absence d’impulsion extérieure , une impulsion le fait basculer dans un état instable pendant un certain temps, puis il retourne spontanément à l’état stable. La durée de l’état instable dépend d’une constante de temps RC ; c’est la période du monostable.
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V.C.O. SINUSOIDAL A AMPLIS OPERATIONNELS
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OBJECTIFS
Découverte et étude d’un oscillateur commandé en tension, réalisé à partir de montages simples utilisant des amplificateurs opérationnels.
Etude du conformateur à diodes.
THEMES
Le V.C.O. (Voltage Commanded Oscillator) se rencontre dans plusieurs montages à contre réaction , où l’on a besoin d’agir sur la fréquence.
Exemples:
- Dans la boucle à verrouillage de phase (P.L.L.) qui a de nombreuses applications dans le domaine des télécommunications et de la radio localisation.
- Dans les appareils de mesure notamment pour l’analyseur de spectre.
- Pour la modulation de fréquence.
La particularité de ce montage est de présenter en sortie une tension sinusoïdale issue d’un conformateur à diodes. (Principe qui se retrouve dans le VCO intégré 8038)
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OSCILLATEUR TRIPHASE
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OBJECTIFS
Etude de l’oscillateur sinusoïdal triphasé en boucle ouverte puis en boucle fermée .
Prédétermination du fonctionnement.
Vérification des conditions de Barkausen.
THEMES
L’étude des oscillateurs sinusoïdaux se résume souvent à la détermination des conditions d’oscillation (fréquence d’oscillation et condition d’entretien et de démarrage des oscillations.).
Ce T.P. nous permettra d’étudier un oscillateur sinusoïdal particulier : l’oscillateur triphasé.
Le montage étudié comporte une chaîne de trois étages passe-bas du 1ier ordre identiques, suivi d’un étage à gain commandé par la fraction ? (potentiomètre P) de la composante continue de la tension redressée U.
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LIGNE DE TRANSMISSION
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OBJECTIFS
L’objectif de ce T.P. est d’étudier la modélisation d’une ligne coaxiale {50W} « sans pertes » au moyen de circuits électriques équivalents (cellules L.C. en p) .
Le T.P. comportera :
L’étude de la cellule élémentaire
L’étude de la mise en cascade de n cellules
L’étude d’une ligne coaxiale réelle d’une longueur déterminée (30m)
THEMES
L’utilisation de lignes coaxiales de grande longueur pour la transmission d’information ou plus généralement pour le transport d’énergie, crée des problèmes de transmission et de réception (retard, perte d’énergie; réflexion.)
Les lignes sont considérées comme des structures unidimensionnelles dont les dimensions transversales sont négligeables devant les dimensions longitudinales. On considère 2 variables pour exprimer la propagation d’une onde dans la ligne: le temps « t » et la distance « x » sur la ligne.
L’utilisation des constantes linéiques (inductance, capacité et résistance par unité de longueur) de ces lignes conduit à des schémas électroniques équivalents par une mise en cascade de quadripôles élémentaires dont la résolution à basse fréquence est régie par les lois de Kirchhoff.
Liens possibles, voir TP3.
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ANALYSE DE SPECTRE 0 - 100KHZ
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OBJECTIFS
L’objectif de cette maquette purement didactique,(qui ne permet pas une étude sérieuse des signaux dans le domaine fréquentiel), est d’expliquer d’une manière concrète la mise en œuvre d’un principe, permettant de fournir sur un écran d’oscilloscope classique, les premières raies du spectre de signaux électriques simples (sinusoïdal, carré, triangulaire) en basse fréquence.
THEMES
Un signal électrique peut être visualisé de façon temporelle à l’aide d’un oscilloscope. Cependant les propriétés de certains signaux ou systèmes peuvent être décrites par une représentation fréquentielle.
C’est le cas de la réponse fréquentielle d’un filtre, de la décomposition en série de Fourier d’un signal périodique, etc... Le rôle de l’analyseur de spectre consiste donc à réaliser cette visualisation fréquentielle.
L’analyseur de spectre étant constitué d’un ensemble de fonctions bien distinctes, on effectuera donc une étude théorique (la préparation) et pratique (la manipulation) de chaque partie, pour en déduire son utilité dans le système et comprendre le fonctionnement global de la maquette.
Liens possibles, voir TP5,TP2.
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