Traitements analogiques de signaux
I - Chaîne n°1 :
Tout d’abord, afin que le microphone fonctionne correctement, son alimentation doit être comprise entre 1.5V et 10V. Nous choisissons donc d’y amener une tension de 6V environ.
Pour cela, on utilise un amplificateur opérationnel (AO) inverseur, permettant de transformer la tension d’entrée de –12V en tension de sortie de 5V, pouvant être reprise par la suite comme tension d’offset.
aR1 R1 pour un AO inverseur : Vs = -(Ve R2)/R1
aR1 : potentiomètre
R1 : 1 Kohm
On veut un gain de –1/2 d’où on règle R1 = 2 Kohm grâce au potentiomètre.
On branche ensuite le microphone, un condensateur pour passer de l’alimentation en courant alternatif à un courant continu avec une résistance R2 de 1 Mohm en parallèle afin de remplacer la résistance interne qui permet de faire nos mesures.
R2
R3
Comme la fréquence du microphone est comprise entre 50Hz et 10 KHz, on prend :
Fo =1/(2pRC) = 50Hz
A.N : C= 1/(2p*50*10^6)= 3*10^-9= 3nF pour 50Hz
Le microphone ayant une réponse de 50Hz à 10KHz, il faut prendre un condensateur avec une capacité de 10 nF (si la fréquence augmente, la capacité du condensateur doit augmenter de même).
Ensuite, on met un suiveur, pour ne garder que la tension :
Et, on ajoute un AO inverseur pour amplifier la tension :
R4 = 1.8 Kohm
R5 = 33 Kohm
aR2 = 55Kohm (potentiomètre permettant de faire varier le volume).
Pour un AO non inverseur :
G = Vs/Ve = 1+ (R5+aR2)/R4
On veut un gain d’environ 50 pour ainsi obtenir une tension variant entre –2.5V et +2.5V.
Car Ve varie de -50mV à +50mV.
Ensuite, il nous faut ajouter une tension d’offset de 5V afin d’obtenir la tension V1 comprise entre 2.5V et 7.5V demandée pour un bon fonctionnement de la DEL.
Pour cela, on met un AO sommateur inverseur puis un AO inverseur pour simplifier les calculs.
R6 = 1.2 Kohm
V1 : voir courbe
Pour un sommateur inverseur :
Vs = -R(e1/R1 + e2/R2 …+ eN/RN)
Donc il nous suffit de prendre toutes les résistances à la même valeur R5, et on aura donc : Vs = -(e1+e2)
Les tensions e1 = Ve (le signal) et e2 = 5V, la tension d’offset.
Enfin, il reste juste à changer le signe de Vs en y mettant à la suite un AO inverseur avec les mêmes résistances R6.
Alors Vs = -Ve et on obtiendra donc la tension désirée V1.
II - Transmission par fibre optique :
Nous voilà au montage de la DEL, on désire obtenir un courant moyen dans la diode de 10 mA. La tension aux bornes de la DEL est de 1.7V.
D’où, R = U/I U = V1-1.7V = 5V-1.7V = 3.3V et I = 10 mA
Donc R = 3.3/(10*10^-3) = 330 ohm
Soit R7= 330 ohM et R8 = 18 Kohm V2 : voir courbe
III - Chaîne n°2 :
Pour pouvoir écouter le signal, il est nécessaire d’amener la tension adéquate :
Les écouteurs ont deux résistances en séries de 32 ohm, donc Rt = 64 ohm. Ensuite, la puissance maximum est de 50mW.
P = U I I = U/R
Donc P = (U^2)/Rt
A.N : U = P Rt
U = (50*10^-3)*64
U = 1.8V
U = Ueff * (2)^-0.5 = 1.8*(2)^-0.5
U = 2.54V
Nous avons V2 = 1V
Donc pour passer de V2 à U, il nous faut un gain d’environ 2.
Pour cela, on place un AO non inverseur. De plus, on met avant un condensateur pour les mêmes raisons que le premier.
G = Vs/Ve = U/V2 = 1+ R11/R10 = 2.5V
En prenant R9 = 1Mohm, R10=1.8Kohm et R11 = 2.8 Kohm on obtient un gain de 2.5.
Enfin, le signal arrive aux écouteurs.
NOMENCLATURE
µa741 ou LM081, LM082
R1=1Kohm,
R2=1Kohm,
R3=1Mohm,
R4=1.8Kohm,
R5=32Kohm,
R6=1.2Kohm,
R7=330ohm,
R8=18Kohm,
R9=1Mohm,
R10=1.8Kohm,
R11=2.7Kohm,
aR1=2Kohm,
aR2=55Kohm.
MONTAGE COMPLET
