ETI. Conception Niveau 2. Julien VILLEMEJANE.

Transcription

1 ETI Conception Niveau 2 Julien VILLEMEJANE

2 A travers ce cours Transmission d un signal sonore par la lumière 2 Cahier des charges / Schéma de principe Choix des composants Etape 1 Schéma de principe Etape 2 Choix des composants Etape 3 Photodétection Etape 4 Etage de sortie Etape 5 Etage d entrée Niv 1 Transmission analogique en bande de base Niv 2 Transmission analogique en bande décalée Niv 3 Transmission numérique en bande de base

3 Pour le niveau 1 de Conception TRANSMISSION ANALOGIQUE MONO

4 Cahier des charges initial Transmission d un signal sonore Sources de type Smartphone : Par la lumière Emission 4 Visible ou IR En espace libre Analogique Réception Signal audio : 20 Hz 20 khz MONO Signal de sortie : ± 200 mv Capteur : Photodiode Bande passante du montage de détection : > 20 khz Amplification / Restitution EITI Conception 1 / Julien Villemejane

5 Structure pour transmission MONO 5 Schéma électrique - Emetteur

6 Structure pour transmission MONO Schéma fonctionnel - Emetteur ALIMENTATION AMPLI DE PUISSANCE ENTREE 6 PRE-AMPLI EMISSION

7 Structure pour transmission MONO 7 Schéma électrique - Récepteur

8 Structure pour transmission MONO Schéma fonctionnel - Récepteur ALIMENTATION RECEPTION 8 PRE-AMPLI AMPLI DE PUISSANCE SORTIE

9 Et le stéréo? 5.1? 7.2? 18.7? Pour le niveau 2 de Conception TRANSMISSION ANALOGIQUE STEREO/5.1/7.2

10 Et le stéréo? 5.1? 7.2? 18.7??? Transmission d un signal sonore Sources de type Smartphone/PC/BluRay : Signal audio : 20 Hz 20 khz STEREO / Signal de sortie : ± 200 mv Par la lumière Emission Visible ou IR En espace libre Analogique Réception Capteur : Photodiode Amplification / Restitution 10 EITI Conception 1 / Julien Villemejane

11 Etape 3 Photodétection Idée 1 Idée 2 Transposition en fréquence Idée 3 11 Reproduire le système précédent en x fois Utilisation de la lumière

12 Etape 3 Photodétection Idée 1 Idée 2 Transposition en fréquence + 1 seule voie - Modulation / Démodulation (électronique) Idée 3 12 Reproduire le système précédent en x fois - Plusieurs canaux de transmission identiques Utilisation de la lumière + 1 seule voie - Modulation / Démodulation (optique)

13 Analyse harmonique

14 Analyse harmonique Signaux sinusoïdaux On considère que le signal électrique (courant ou tension) est une fonction sinusoïdale du temps s(t) = S. cos (w t + F) 14 S : amplitude du signal (V ou A) w : pulsation du signal(rd/s) w = 2.p.f f : fréquence du signal(hz) f = 1/T T : période du signal (s) F : déphasage du signal (rd)

15 Analyse harmonique Signaux sinusoïdaux On considère que le signal électrique (courant ou tension) est une fonction sinusoïdale du temps s(t) = S. cos (w t + F) S : amplitude du signal (V ou A) w : pulsation du signal(rd/s) w = 2.p.f f : fréquence du signal(hz) f = 1/T T : période du signal (s) F : déphasage du signal (rd) Théorème de Fourier (Résumé) 15 Tout signal périodique est décomposable en une série de fonctions sinusoïdales Exponentielles complexes - TF

16 Analyse harmonique Représentation de Fresnel Représentation graphique des amplitudes et des phases des signaux Représentation complexe Association des deux grandeurs réelles au vecteur tournant 16 Sa projection sur x : Sa projection sur y :

17 Analyse harmonique Représentation complexe Association des deux grandeurs réelles au vecteur tournant Sa projection sur x : Sa projection sur y : Définition du signal complexe (où j² = -1) s(t) = s1(t) + j.s2(t) = S. exp(j.(wt + F)) = S. exp(jwt) S = S.exp(jF) : amplitude complexe ne dépendant pas du temps v(t) = V.exp(jwt) et i(t) = I.exp(jwt) En régime harmonique et linéaire : v(t) et i(t) ont même pulsation, ainsi : v(t) V = i(t) I 17

18 Analyse harmonique 18 Impédance complexe

19 Analyse harmonique Fonction de transfert 19 Modèle mathématique de la relation entre l entrée VE et la sortie VS d un système linéaire, le plus souvent invariant

20 Analyse harmonique Diagramme de Bode Représentation graphique de l évolution en fonction de la fréquence : du gain de la fonction de transfert d un système, noté G(jw) ; de la phase de cette fonction de transfert, notée arg(g(jw)) On choisit souvent une représentation logarithmique en décibels (db) pour le gain : G db = 20. log ( G(jw) ) 20

21 Analyse harmonique Exemple 1er ordre VE R C 21 VS

22 Analyse harmonique Exemple 1er ordre VE R C VS 20 * log( G(jw) ) w0 w -20 db/dec arg(g(jw)) -90 Avec w0 = 1/RC 22

23 Analyse harmonique Exemple 1er ordre VE C R VS 20 * log( G(jw) ) w0 w +20 db/dec arg(g(jw)) +90 Avec w0 = 1/RC 23

24 Analyse harmonique Diagramme de Bode - Représentation asymptotique G(jw) = j.w / w0 G(jw) = 1 / (j.w / w0) w0 w0 w 20 * log( G(jw) ) 20 * log( G(jw) ) w -20 db/dec +20 db/dec arg(g(jw)) arg(g(jw)) G(jw) = 1 + j.w / w0 G(jw) = 1 / [ 1 + j.w / w0] w0 w0 w 20 * log( G(jw) ) 20 * log( G(jw) ) +20 db/dec arg(g(jw)) arg(g(jw)) w -20 db/dec

25 Transposition en fréquence 25 Filtrage Filtrage actif MF4 / UAF42

26 Transposition en fréquence Pour le niveau 2 de Conception TRANSMISSION ANALOGIQUE STEREO/5.1/7.1

27 Transposition en fréquence Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile 27

28 Transposition en fréquence Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile 28

29 Transposition en fréquence Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile

30 Transposition en fréquence / Multiplexage Exemple 2 : Radio-TV numérique IMAGE / COULEUR / AUDIO 1 SEULE CHAINE JUSQU A 8 CHAINES HD/SD CANAL NUMERIQUE CANAL ANALOGIQUE 30

31 Transposition en fréquence 31 Plage de fréquences Wikipedia Onde radio

32 Transposition en fréquence Plage de fréquences 32

33 Transposition en fréquence 33 Plage de fréquences Haute Fréquence Wikipedia Onde radio

34 Transposition en fréquence 34 Principe de modulation

35 Transposition en fréquence 35 Principe de modulation

36 Transposition en fréquence Principe de démodulation 36

37 Transposition en fréquence Filtrage Passe-bas Fpass = 200; Fstop = 500; Apass = 1; Astop = 65; 37

38 Transposition en fréquence Filtrage Passe-bas Fpass = 200; Fstop = 500; Apass = 1; Astop = 65; 38

39 Transposition en fréquence Réalisation pratique m(t) s(t) X RF p(t) OL 39 RF X p(t) OL

40 Transposition en fréquence 40 Réalisation pratique Multiplication analogique AD633 Avec des transistors

41 Transposition en fréquence Réalisation pratique Transmission FM 41 Phase Locked Loop Voltage Controlled Oscillator

42 Multiplexage en longueur d onde Pour le niveau 2 de Conception TRANSMISSION ANALOGIQUE STEREO/5.1/7.1

43 Multiplexage en longueur d onde Principe 43

44 Multiplexage en longueur d onde Principe Wikipedia 44

45 Multiplexage en longueur d onde 45 Réalisation pratique / Ampli audio

46 Multiplexage en longueur d onde Réalisation pratique / Emetteur Source Effilux - 24V 46

47 Multiplexage en longueur d onde 47 Réalisation pratique / Récepteur