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Département de génie électrique 1ere année master électronique, signaux et syst

Département de génie électrique 1ere année master électronique, signaux et systèmes automatisés GENERATEURS DE SIGNAUX  Encadré par : M.Lahbabi. Enseignant du module d’électronique de puissance  Préparer par : Bahija Kouhail. Asmae Dchiyech Tizniti Douae. Année Universitaire : 2015/2016 I. But de Manipulation : L’objectif de ce TP est d’étudier deux systèmes électroniques : -Le générateur de signaux qui génère les trois types de signaux : carré, triangulaire et rectangulaire.il est basé sur l’utilisation de deux montages élémentaires (trigger de Smith et l’intégrateur. - le générateur de son qui émettra les principales notes musicales (Do,Re,Mi,Fa...). II. MANIPULATION : Les trois premiers montages ont les réalisés sur la maquette M35 (Opérationnel Amplifier T rainer). L’alimentation avec ± Vcc=±15 V. A-Générateur de signaux : 1 .Etude d’un trigger non inverseur : 1) On a réalisé le montage de la figure 1 qu’il s’agit d’un T rigger non inverseur, on prendra R1=10KΩ etR2=22KΩ. 2) On applique en entrée une tension triangulaire symétriques d’amplitude crête a crête Vcc=20 V et f=300 Hz. V s VE Figure1 3)Les oscillogrammes de Vs et Ve : Graphe 1 4)En déduire les tensions de seuil : 1 div-----> 5V V1= 1.3*5=6.5 V V2=-6.5V On compare avec les résultats théoriques : Les tensions de seuils théoriques : On applique Millman : V +¿V−¿ Ve R1+ Vs R2 1 R1+ 1 R2 =0V Donc Ve R1+ Vs R2=0 → Ve=−R1 R2 Vs Si Vs=-Vcc alors V1= R1 R2 Vcc Si Vs=+Vcc alors V2= −R1 R2 Vcc AN : V1=6.81 V et V2=-6.81 v 5)Les valeurs des tensions de seuils expérimentales égale a peut prés les résultats théoriques. 6) En utilisant le mode XY de l’oscilloscope, et on trouve le graphe de trigger non inverseur. 2 .Etude d’un intégrateur inverseur 1)On réalise le montage de la figure 2, on prendra R=10 KΩ et C=1µF . 2)On applique en entrée une tension rectangulaire symétrique d’amplitude crête a crête Vcc=20 V et f=300 Hz. Vs VE Figure2 3)On visualise la tension d’entrée et de sortie sur l’oscilloscope et on trouve Les oscillogrammes suivants : 4)La tension de sortie est conforme a la tension théorique car on trouve un signal triangulaire a partir d’un signal a rectangulaire appliqué a l’entrée c’est un montage intégrateur. 5)Pour corriger les imperfections de l’AO, on ajoute une résistance de 100 KΩ en parallèle avec le condensateur. 6)On visualise le signal de sortie sur l’oscilloscope : On remarque que l’effet de l’imperfection est annulé lorsque on ajoute une résistance on parallèle avec la capacité. 7)Théoriquement la pente égale à : p=± E RC  p=± 10 10∗10 3∗10 −6=±1000V / s Pratiquement et a partir le graphe 4 on détermine la pente : p=± (2−0)∗5v (2.4−0)∗5ms=± 10 2.4∗5∗1000=833.33V / s. Les résultats sont à peu prés conformes. 3. Générateur de signaux : Carré et triangle On associées les deux montages intégrateur et le trigger (sans GBF) et on obtient alors un générateur de signaux. V2 : est de la forme rectangulaire ; V1 : est de la forme triangulaire ; On réalise le montage de la figure 3 : 1)On mesure Les périodes des tensions V1 et V2 : Pour V1 ---------> T1=5.2* 4 ms T1=20.8 ms Pour V2 ------- > T2=T1=20.8 ms . V1 V 2 Figure3 2)Le fonctionnement du montage : Le trigger délivre un signal rectangulaire V2 a partir d’un signal triangulaire, or l’intégrateur délivre un signal triangulaire, donc on a un processus de génération des signaux. 3)La relations entre tension de seuil ,pente et période : +vcc−(−vcc )∗RC T 1= R1 R2 vcc ∗¿ +vcc−(−vcc )∗RC T 2= R1 R2 −vcc∗¿ 4)En déduire que : T=T 1+T 2 On a +vcc−(−vcc )=2∗vcc ¿ T 1=2 R1 R2 RC T 2=2 R1 R2 RC Alors : T=4 R1 R2 RC 6)On fait les application numérique : T 1=2 R1 R2 RC=2∗10 22 ∗10 4∗10 −6 ----- > T1=18.18 ms T2=T1=18.18 ms Les résultats expérimentales sont a peut prés égales a les résultats théorique. 7)Si on ajoute une résistance variable (10 kΩ) en série avec R2, on constate que si on diminue la valeur du résistance la période de tension augmente et inversement. 8)Si on ajoute une résistance variable (47 kΩ) en série avec R, on constate que si on augmente la valeur de résistance la période augmente. 4. Générateur de signal sinusoïdal : L’objectif est d’obtenir un signal de sortie de forme quasi sinusoïdale en transformant le signal le signal triangulaire avec un circuit non linaire réalisant une forme de redressement particulier, qui est le conformateur à diodes. En effet, on peut former un signal sinusoïdal à partir de quatre segments de droite de pentes différentes deux à deux. Figure 4 : Générateur de signal sinusoïdal - On alimente le circuit à 15 V et à l’aide de l’oscilloscope on visualise les signaux S1 (triangulaire), S2(carré) et S3(sinusoïdal). Commentaire : on peut obtenir un signa de forme sinusoïdale en transformant un signal triangulaire grâce à un circuit non linéaire de redressement. B.APPLICATION : Génération de Son : On veut réaliser un petit piano qui émet les notes musicales de base pour cela on utilise un multivibrateur astable avec une fréquence qui varie discrètement. On peut fixer les valeurs R1 et R2 et de C et laisser varier la résistance de R pour obtenir les fréquences de chaque note. Signal S1 Signal S2 Signal S3 Figure 5 1) On peut monter que la période du signal de sortie est exprimée par : T=2 RC ln(1+2 R1 R2 ) On a : V+ ¿ R1 R1+R2 Vs et V- = Vc Vs = Vc + Ri et i = C dVc dt d’où (1+ R2 R1 )Vc = Vc + R C dVc dt Ou encore : Cette équation fait apparaître une croissance exponentielle positive de Vc, donc de Vs vers la saturation : l’A.O ne fonctionne pas en régime linéaire. Repartons alors de l’hypothèse Vs = + Vsat . Celle-ci est compatible avec un état initial déchargé du condensateur : A t = 0, V- = Vc = 0, V+ ¿ R1 R1+R2 Vcc et ε > 0. Le condensateur va alors se charger par l’intermédiaire de R sous la tension constante Vsat. Avant qu’il n’atteigne la valeur asymptotique Vsat, ε s’annule pour Vc = βVsat : l’A.O. bascule alors à – Vsat et le condensateur se décharge. Sa tension rediminue et l’A.O. bascule à nouveau lorsqu’elle vaut – βVsat(puisque, l’A.O. ayant basculé V+ = - βVsat ). Vc = Vsat + A −t τ e¿¿ βVsat = Vsat + A −t τ e¿¿ βVsat = Vsat + A −t +t 0 τ e¿¿ -(1 + β) Vsat = A −t τ e¿¿ - (1 – β) Vsat = A A −t τ e¿¿ t0 = τ Ln 1+ β 1−β Β= R1 R1+R2 ,on trouve que T=2RCln(1+2 R2 R1 ) et on a F= 1 T Donc : f= 1 2 RCln(1+2 R2 R1) Et R= 1 2 fCln(1+2 R2 R1 ) 2) en peut réaliser le montage de la figure 5 et visualiser à a l’oscilloscope le signal de sortie Vs R1=R2=10kΩ et C=100nF Avec R une résistance variable de 20kΩ permet d’obtenir les fréquences de chacune des notes et on peut regrouper les résultats dans le tableau suivant Notes Musicales DO RE MI FA SOL LA SI Fréquences (Hz) 268 305 343 357 410 457 530 R mesurée (kΩ) 16 , 29 13,6 6 12,0 7 14 , 5 12,8 10,6 9 9,45 R calculée (kΩ) 16,9 2 14,9 2 13,2 6 12,7 4 11,1 9,95 8,58 Commentaire : Si la valeur de résistance augment la fréquence diminuer 5) on utilisera dans cette partie, le circuit imprimé « Générateur de son « réalise auparavant dans ce circuit, on ajouté des boutons poussoirs qui permettent de choisir la fréquence souhaitée .en visualisant le signal de sortie sur l’oscilloscope, et en appuyant sur un bouton poussoir quelconque, retrouver le signal carré et vérifier que sa fréquence est caractéristique d’une note musicale que l’on déterminera. 6) pour bien apprécier les différents sons « les notes musicales « on ajoute un amplificateur audio qui alimenter par 24V et brancher le entre le générateur et le haut parleur. 7)on peut émettre la note musicale souhaité juste en connaissant sa plage de fréquence correspondante et par la suite on appuyant sur le bouton poussoir qui est devant la valeur de résistance qui correspond a cette fréquence. uploads/Litterature/ generateur-de-signaux 1 .pdf