CONDITIONNEMENT PAR AMPLIFICATION ET FILTRAGE

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1 ONDITIONNEMENT PA AMPLIFIATION ET FILTAGE I/ DÉFINITIONS Fonction de transert : la onction de transert exprime la relation entre la grandeur de sortie et la grandeur d'entrée d'une onction. Elle peut être en courant (Is/Ie) en tension (/) en impédance (/Ie), etc... Bande passante : c'est la diérence entre une réquence haute et une réquence basse. Les deux réquences sont prises pour une atténuation par rapport au maximum de 1/ 2 (-3dB) Gain : apport entre la grandeur du signal de sortie et du signal d'entrée. Il est généralement exprimé selon une échelle logarithmique et son unité est le décibel (db) Gain en tension : Gv=20xlog(/)=20xlog Av Gain en puissance : Gp = 10xlog(Ps/Pe) 2 Ie min F Page 1 Is Bande passante max A Analyse de Fourier (FFT): analyse mathématique d'un signal qui consiste à décomposer tout signal en une somme de signaux sinusoïdaux et cosinusoïdaux. Le résultat de l'analyse permet la représentation spectrale. Spectre d'un signal : représentation à l'aide de raies, du résultat de l'analyse réquentielle de Fourrier Donne l'amplitude de chaque composante sinusoïdale en onction de la réquence. Fréquence ondamentale : réquence issue de la décomposition de Fourier. Elle est identique a la réquence du signal étudié (ici 0 ). Fréquence harmonique : réquence multiple, paire ou impaire de la réquence ondamentale (ici 3 0, 5 0, 7 0 ) Filtre : un iltre permet de privilégier certaines réquences par rapport à d'autres. onditionnement par ampliication et iltrage

2 Page 2 II/ MISE EN FOME PA FILTAGE II.1/ Type de iltre II.1.1/ Filtre passe bas omme son nom l'indique, un iltre passe bas, laisse passer les réquences basses et atténue les réquences élevées. Filtre passe bas Tant que la réquence du signal d'entrée est inérieure à la réquence de coupure (c), le signal d'entrée passe vers la sortie. Au delà, c les réquences sont atténuées ou supprimées. L'ordre d'un iltre détermine la capacité de celui-ci à atténuer les réquences de manière 0 1 plus ou moins importante. Un iltre du première ordre atténue les réquences de 20dB par décade (une décade étant un rapport de 10 entre deux réquences) Un simple circuit est un iltre passe bas.a réquence aible, la tension aux bornes du condensateur suit la tension d'entrée. A réquence élevée, le condensateur présente un impédance très aible et la tension de sortie est donc ortement atténuée. II.1.2/ Filtre passe-haut Filtre passe haut Les réquences inérieures à la réquence de coupure sont atténuées et supprimées. c 0 1 Lorsque la réquence du signal d'entrée est aible, l'impédance de est importante et le courant est très aible. A réquence élevée par contre, le condensateur se comporte comme un court circuit (impédance très aible). et (jω)=(jω). onditionnement par ampliication et iltrage

3 II.1.3/ Filtre passe bande Filtre passe bande c Page 3 e type de iltre associe les caractéristiques des deux précédents pour ne laisser qu'une bande particulière de réquence (jw) 2 Si la réquence tend vers 0, Si la réquence tend vers l'inini, Filtre réjecteur c II.1.4/ Filtre réjecteur 0 1 Il atténue une bande de réquence. 1 2 onditionnement par ampliication et iltrage

4 Page 4 II.2/ Filtre passi - Filtre acti Un iltre est passi lorsqu'il ne peut qu'atténuer le signal de sortie. Il est composé d'éléments passis (résistances, condensateurs, inductances..). A l'opposé, un iltre acti peut ampliier le signal issu du iltre. Il est composé de transistors ou de circuits d'ampliications. III/ MISE EN FOME PA AMPLIFIATION III.1/ Généralités omme son nom l'indique, le rôle de la onction AMPLIFIATION est de restituer un signal de sortie plus important que le signal d'entrée. Son gain est donc Ie F Is non nul. Quelques ois la onction AM- PLIFIATION permet aussi d'atténuer. L'ampliication peut être en courant, en tension ou en puissance. La valeur du gain dépend des caractéristiques de l'ampliicateur mais aussi de la réquence des signaux, la Bande Passante n'étant jamais ininie. On peut estimer la perormance d'un ampliicateur en évaluant sa LAGEU DE BANDE qui est le produit de la Bande passante et du Gain maximum. LAGEU DE BANDE = GAIN max x BANDE PASSANTE III.2/ Ampliication par Ampliicateur Opérationnel appels : Un ampliicateur linéaire intégré appelé encore ampliicateur opérationnel est un composant électronique qui dispose d'une ampliication en boucle ouverte * e- ininie, d'une large bande passante, d'une impédance d'entrée ininie (courants d'entrées nuls) et d'une impédance de sortie nulle. Son alimentation se ait souvent par deux tensions symétriques mais certains sont alimentés aussi en monotension. e+ + - V+ + V- Les excellentes caractéristiques de l'ali en ont un ampliicateur idéal. Pour qu'il onctionne en ampliicateur, il suit qu'une contre-réac- ontreréaction : on réalise une contreréaction lorsqu'une partie du signal de sortie est réinjecté sur l'entrée moins (-) onditionnement par ampliication et iltrage

5 Page 5 tion * soit réalisée. Dans ce cas là la tension e+-e- (notée souvent ε)est nulle, et la onction de transert se calcule en utilisant les méthodes habituelles de calcul sur les circuits électriques. Exemple de calcul : Fonction de transert d'un Ampliicateur inverseur Soit le montage suivant : I I i=0 ε=0 La contre-réaction existe, ε est donc nul. On place les courants et les tensions. On cherche /. On prendra donc une maille dans laquelle se trouve ou. La première maille donne : +.I+ε=0 soit = -.I Pour éliminer I qui est une variable inconnue, il aut utiliser une deuxième équation trouvée grâce à une nouvelle maille (elle comportera de préérence ) : -.I+ε=0 donc I=/ En remplaçant I dans la première équation on trouve / = -/. onclusion : L'ampliication dépend uniquement des deux résistances. De nombreuses structures élémentaires à base d'ampliicateurs opérationnels existent. La méthode d'approche est toujours la même. onditionnement par ampliication et iltrage

6 Transparent Page 6 2 Bande passante A min max Filtre passe bas c 0 1 Ie F Is Filtre passe haut c 0 1 onditionnement par ampliication et iltrage

7 Filtre passe bande Transparent Page 7 c (jw) 2 Filtre réjecteur c onditionnement par ampliication et iltrage