Projet d électronique P2 n 3 : Transmission de son par lumière infra-rouge. Objectif du Projet

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1 Projet d électronique P2 n 3 : Transmission de son par lumière infra-rouge Objectif du Projet L objectif de ce projet est la transmission d un signal sonore (bande passante : 20Hz à 20kHz), au moyen d un signal logique infrarouge modulé en fréquence. L objectif revient à retrouver en sortie du montage récepteur le signal appliqué en entrée du montage émetteur. On doit donc pouvoir écouter le son transmis à distance, sans contact électrique avec la source. Durée 5 séances y compris la séance de validation finale. Principes utilisés Le signal sonore à transmettre est utilisé pour moduler la fréquence d'un signal carré haute-fréquence, appelé "porteuse". Un générateur de signal carré dont la fréquence est proportionnelle à une tension d'entrée est un Oscillateur Commandé en Tension, ou VCO (Voltage Controlled Oscillator). La modulation de fréquence s effectue autour d une fréquence dite centrale. Le signal modulé en fréquence est alors appliqué à un émetteur de lumière infra-rouge (IR). A la réception, un récepteur IR fournit un signal qui est d abord amplifié et mis en forme, c est à dire transformé en signal logique. Il doit ensuite être démodulé. Il existe au moins 2 solutions pour effectuer cette opération : une solution analogique : le signal est appliqué en entrée d une boucle à verrouillage de phase, ou PLL (Phase-Locked Loop). Une PLL est un module qui fournit sur une de ses sorties un signal carré dont la fréquence est asservie sur celle de son signal d entrée. Sur une autre de ses sorties, on récupère une tension proportionnelle à la fréquence de la porteuse ; cette tension correspond au signal modulant. une solution numérique : à intervalles de temps réguliers très faibles, le signal reçu est échantillonné (c est à dire que l on teste s il vaut 0 ou 1) ; sur un intervalle de temps plus grand, le nombre de changements d état est compté ; ce nombre divisé par l intervalle de temps le plus grand représente la fréquence du signal. Cette solution peut être basée sur l utilisation d un micro-contrôleur. Benoît Decoux, mars

2 Description du système émetteur Chaîne d émission Le signal sonore est appliqué, après une amplification en tension et l ajout d une composante continue adéquates, à l'entrée d'un VCO. Celui-ci fournit alors un signal carré modulé en fréquence, qui est émis par rayonnement infrarouge. source sonore ampli BF VCO émetteur IR Figure 1 VCO Le VCO fournit en sortie un signal logique, dont la fréquence dépend de sa tension d entrée. Dans le cas le plus simple, cette relation peut être définie par : f = f 0 + k. v e où f 0 est la fréquence correspondante à une tension d entrée nulle, k est une constante et v e est la tension d entrée. La fréquence centrale f c d un VCO est la fréquence correspondant à une tension d entrée située au milieu de sa plage de variation. Le VCO utilisé sera celui d un circuit intégré Ce VCO nécessite un condensateur et une ou deux résistance(s) pour fonctionner. Le condensateur et la première résistance servent à fixer la fréquence centrale du VCO. La 2 e résistance sert à fixer f 0. Si elle est omise, on aura f 0 =0Hz. Dans la fiche technique du 4046, on peut trouver différentes caractéristiques graphiques donnant la relation entrée-sortie du VCO, pour différentes valeurs des résistances et du condensateur. Modulation de fréquence Dans un signal modulé en fréquence, l indice de modulation est défini par : m = F f max où F est l excursion en fréquence de la porteuse (différence entre sa valeur maximale et sa valeur minimale), et f max la fréquence maximale du signal modulant (20kHz dans le cas d un signal sonore, en haute fidélité). Benoît Decoux, mars

3 Emetteur IR L'émetteur IR est constitué par une diode (ou LED) IR. Les caractéristiques de la diode utilisée imposent le choix des autres composants montés autour. Elle peut être commandée par un transistor fonctionnant en bloqué-saturé (figure 2). Le courant que peut supporter cette diode dépend de la durée pendant laquelle ce courant est appliqué (voir fiche technique du modèle de diode utilisé). Or le signal modulé en fréquence issu du VCO possède un rapport cyclique égal à 1/2 ; pour pouvoir augmenter l intensité de la lumière IR émise, il est donc nécessaire d utiliser un module pour diminuer ce rapport cyclique. Cette opération peut être réalisée par un monostable. On rajoute ce monostable au schéma de la figure 1 : Vcc diode IR Rc VCO monostable Rb = 1/2 = 1/10 Figure 2 La valeur de R c est imposée par le courant maximal admissible par la diode IR, et R b doit être calculée en fonction des conditions de saturation du transistor. Pour avoir une image du courant circulant dans la diode, on peut rajouter une résistance faible entre l émetteur du transistor et la masse. Remerciements Merci à Joël Pelletier pour son aide précieuse dans la préparation de ce projet. Cahier des charges Valeur maximale du signal d entrée : 250mV Tension d alimentation du montage : 5V Distance maximale de transmission : supérieure à 1 mètre Bande passante de signal transmis : 50Hz à 10000kHz Benoît Decoux, mars

4 Questions pour le compte-rendu de la 1 ère séance Remarque : Pour simplifier l évaluation des projets, le système des compléments de compterendus sera abandonné pour celui-ci. Par contre les rattrapages de validations seront toujours pratiqués : tout module validé avec une séance de retard sera affecté d un coefficient <1. Question 1 (théorique). On cherche à avoir dans la diode IR un courant compris entre 150 et 200mA. En utilisant la valeur de la tension correspondante aux bornes de la diode (obtenue à l aide d une des caractéristiques graphiques données dans la fiche technique du composant), calculer la résistance R c (voir figure 2) à utiliser. (1 point). Q2(th). En déduire la résistance R B pour que le transistor fonctionne bien en commutation (ou bloqué-saturé), c est à dire pour que le rapport I C /I B soit compris entre 10 et 15 (sachant que la tension de sortie du monostable est une tension logique qui vaut soir 0V soit environ V cc 1V, s il on prend en compte la chute de tension due à sa charge). (1 point) Q3(p). En vous aidant des caractéristiques graphiques donnant la fréquence du VCO du 4046 en fonction de sa tension d entrée, déterminer expérimentalement des valeurs pour les 2 résistances et le condensateur à associer au VCO, pour avoir une fréquence centrale égale à 100kHz et une excursion en fréquence environ égale à 10kHz, pour toute la plage de tension d entrée. (2 points) Q4(p). Avec les éléments déterminés à la question précédente, relever la caractéristique tension-fréquence (tension d entrée et fréquence de sortie) du VCO, à partir d une dizaine de points de mesure. (4 points) Q5(th-p). Calculer et câbler un montage amplificateur à AO (inverseur ou non inverseur) mono-alimentation, de gain maximal pour que les valeurs minimale et maximale du signal de sortie corresponde le mieux possible à la plage d entrée du VCO (environ 0V à V cc ). Pour les tests on utilisera un signal sinusoïdal. Préciser la réponse en fréquence expérimentale de ce montage (2 points) Q6(th-p). Calculer et câbler un monostable basé sur l utilisation d une porte logique NANDtrigger (=à hystérésis), pour que la valeur moyenne du rapport cyclique du signal issu du VCO devienne égale à 0,1. Donner son schéma. (2 points) Validations (les modules doivent posséder les caractéristiques demandées) Amplificateur mono-alimentation (2 points) VCO (2 points) Monostable (2 points) Montage à transistor (2 points) Benoît Decoux, mars

5 Annexe : informations utiles pour les projets P2 Montage amplificateur inverseur mono-alimentation à AO La cahier des charges de certains projets imposent d utiliser une seule tension d alimentation ; il est alors nécessaire d alimenter les AO en mode mono-alimentation. Le principe est d'appliquer V cc /2 sur l'entrée + de l'ao. Cette tension peut être obtenue facilement à l'aide d'un pont diviseur de tension (voir figure 1). Un condensateur de découplage, relié entre la borne d'entrée + et la masse (pour que cette entrée soit toujours à la masse pour l alternatif), est facultatif, car il existe déjà un condensateur de découplage à l'intérieur de l'alimentation générant V cc (figure 2). Du point de vue des signaux (courants et tensions) alternatifs, V cc est donc équivalent à la masse. Figure 1 Figure 2 R doit être grande : en effet le courant passant de V cc à la masse par les 2 résistances du pont est perdu pour le montage. La limite supérieure pour R est imposé par le fait que le courant dérivé du pont i + (celui qui entre dans la borne d entrée + de l'ao) doit être très faible devant le courant de pont. Ca sera le cas, même pour de très grandes valeurs de R, puisque le courant i + est de l'ordre du na. Le schéma est donc, du point de vue des signaux alternatifs, équivalent à celui du montage amplificateur-inverseur de base, et l on a : vs R 2 = v R Condensateurs de liaison e Mais le montage n est pas encore complet : la tension continue V cc /2 présente sur l entrée non-inverseuse (+) de l AO se retrouve sur l entrée inverseuse ( ) (puisque la différence de potentiel entre ces 2 entrées est quasi-nulle). Pour éviter qu un courant continu ne pénètre dans la source de tension v e, on ajoute un condensateur de liaison d entrée C e, qui va bloquer ce courant. De la même façon, pour ne récupérer en sortie que la partie alternative de la tension, on ajoute un condensateur de liaison de sortie C s. Le montage devient alors : 1 Benoît Decoux, mars

6 Figure 3 Pour étudier ce qui se passe pour les tensions et courant continus, on remplace v e par 0. Le montage devient alors équivalent à un montage suiveur : Figure 4 On obtient v s =V cc /2. On va donc bien retrouver une composante continue égale à V cc /2 en sortie du montage (que l on pourra éliminer au moyen de C s si besoin est). Choix des condensateurs de liaison Le choix de C e doit être effectué judicieusement. Ce condensateur forme avec le circuit situé à sa droite un filtre passe-haut. Il faut donc faire attention à ce que les fréquences utiles ne soient pas filtrées. Expérimentalement, on pourra rechercher une valeur de capacité adéquate en faisant varier la fréquence de v e et en notant la fréquence de coupure basse de ce filtre. Celle-ci doit être inférieure aux fréquences utiles. Dans l'expression de v s /v e, il faut remplacer R 1 par R 1 +1/jC e ω : le 2 e terme de cette expression sera négligeable devant le 1 er quand C e ω sera très supérieur à 1/R 1. Cela dépend donc à la fois de la fréquence et de la valeur de C e. Même chose pour le montage amplificateur non-inverseur Le principe est le même que pour le montage inverseur, mais une capacité supplémentaire est nécessaire : entre R 1 et la masse. Cette capacité est nécessaire pour déconnecter virtuellement R 1 de la masse, pour les signaux continus. Du point de vue du continu, le montage est alors équivalent à un montage suiveur, et quand v e =0, on retrouve bien V cc /2 en sortie. Figure 5 Benoît Decoux, mars

7 Projet d électronique P2 n 3 : Transmission de son par lumière infra-rouge (séance 3/5) Réception Le signal émis étant modulé en fréquence, la démodulation de fréquence est nécessaire pour retrouver le signal original. Pour cette opération, nous allons utiliser une boucle à verrouillage de phase, ou PLL (pour phase-locked loop). Description d une PLL Une boucle à verrouillage de phase est composée d un comparateur de phase, d un filtre passe-bas et d un VCO. Le rôle du comparateur de phase est de comparer la phase du signal d entrée de la PLL (le signal reçu par le récepteur IR puis amplifié, dans notre cas) avec la phase de la sortie du VCO. On verra que la fréquence de cette sortie est asservie sur la fréquence du signal d'entrée (c'est à dire qu'elle la suit). La tension de sortie du comparateur de phase possède une valeur moyenne proportionnelle à la différence entre les phases de ses deux entrées ; le filtre passe-bas permet de ne garder que cette valeur moyenne. On verra que cette valeur moyenne correspond au signal modulant de l'émission (un signal sonore dans notre cas). Le signal de sortie du filtre peut alors être appliqué à un haut-parleur ou un casque, via une éventuelle amplification et/ou adaptation d impédance. ampli BF récepteur IR ampli HF comparateur de phase f passe-bas VCO PLL Figure 1 Remarque : on qualifie les différents amplificateurs du montage de BF (basse fréquence) ou HF (haute-fréquence). Cela ne signifie pas que leur structure soit forcément différente, mais qu à l endroit où ils se trouvent dans le montage le signal est composé de la porteuse modulée (HF) ou uniquement du signal modulant (BF). Benoît Decoux, mars

8 Description structurelle du montage PLL Il existe des PLL intégrées dans un seul circuit. On utilisera le 4046 (de la série CMOS 4000), ou son équivalent en série HCMOS (High-speed CMOS) : 74HC4046. Ce modèle contient plusieurs comparateurs de phase. Il faudra donc choisir lequel on devra utiliser. Les PLL intégrées contiennent également un VCO. Par contre, le filtre passe-bas est externe. La caractéristique de fonctionnement du VCO est déterminée par 2 résistances R1 et R2, et une capacité C. Pour la partie émission on a déjà utilisé le VCO d un 4046 ; pour la partie réception du projet on utilisera un comparateur de phase ainsi qu un VCO d un autre Réception IR La réception du signal IR est réalisée par une photodiode IR. Celle-ci doit être polarisée en inverse. Le rapport cyclique du signal émis étant reçu étant égal à 1/10, le rapport cyclique du signal reçu est le même, même si la forme du signal reçu n'a plus grand chose à voir avec la forme du signal émis. Si le comparateur de phase utilisé est basé sur la fonction OU exclusif (voir le principe de ce comparateur en annexe), le rapport cyclique doit être ramené à 1/2. Cette opération peut être réalisée par une bascule JK. La fréquence se trouve alors divisée par deux. On rajoute cette fonction au schéma de la figure 1 (voir figure 2). Vcc photodiode IR ampli HF bascule JK vers PLL R =1/10 =1/2 Figure 2 Informations complémentaires Il est conseillé d utiliser 2 alimentations séparées (sans masse commune) pour l émission et la réception : cela évitera le risque de transmission du signal par les fils d alimentation. Le VCO de l émission et la PLL de la réception utilisent chacun un CI Benoît Decoux, mars

9 Composants disponibles 2 PLL 74HC4046, 1 diode IR + 1 photodiode IR, transistor 2N2222, AO TL081 ou TL082, 74HC00 (NAND), 74HC132 (NAND à hystérésis), 74HC112 (JK), résistances et condensateurs en valeurs normalisées. Bibliographie Boucles à verrouillage de phase, Michel Girard, Mc Graw-Hill, Questions pour le compte-rendu de la 3 e séance Q1 (pratique). La photodiode destinée à capter le signal IR émis par le montage émetteur précédemment câblé doit être polarisée (en inverse) par une résistance placée en série avec celle-ci (entre l anode et la masse). On prendra une valeur supérieure à 1 kω. Rechercher expérimentalement une valeur permettant d optimiser la réception, en détaillant le test effectué. (1 point) Q2 (théorique). Montrer (en détaillant la démonstration) que le fait d insérer une bascule JK entre l ampli HF et la PLL permet de ramener le rapport cyclique du signal à 1/2. Montrer que la fréquence est également modifiée. (2 points) Q3 (th). Etudier la possibilité d utiliser les comparateurs de phase numérotés 1 (basé sur une porte OU exclusif) et 3 (basé sur une bascule RS), en décrivant le montage à câbler dans ces 2 cas. (3 points) Q4 (p). Câbler un filtre passe-bas du premier ordre de type R, C destiné à laisser passer le plus possible le signal modulant, et le moins possible le signal modulé (la porteuse). Indiquer la fréquence de coupure choisie (en justifiant). (2 points) Q5 (th). Pour l amplification du signal capté, on utilisera un amplificateur à transistor monté en émetteur commun (ou 2 étages si nécessaire), avec résistance d émetteur découplée : V cc R1 R C C 2 ve C1 R2 B R E C E C E vs B : base C : collecteur E : émetteur Transistor : 2N2222 On utilisera R 1 =12kΩ, R 2 =3,9kΩ, R C =6,8kΩ, R E =2kΩ, C 1, C 2 et C E = quelques dizaines Benoît Decoux, mars

10 de µf ; V cc =5V pour l ensemble du montage. Montrer que la tension de polarisation V CE0 2,5V (V BE 0,6V). Quelle est la valeur maximale de l amplification théorique quand V CE0 =2,5V? Pour cela on pourra écrire cette amplification en fonction de β, R C et h 11, puis en fonction de I C0 (valeur de polarisation) et R C, et enfin en fonction de R C, V cc, V CE0, R C, R E. (2 points) Q6 (p). Câbler ce montage et mesurer le gain expérimental (en décrivant la mesure). Mesurer à nouveau cette amplification pour R E =1,5kΩ. Conclure sur l influence de R E sur l amplification en tension de ce montage. Quelle est la conséquence de la modification de R E sur le point de polarisation? (1 point) Q7 (th). Aurait-on pu utiliser un amplificateur à AO pour cet étage? Sinon justifier pourquoi. Si oui proposer un schéma permettant de le faire. (1 point) Validations Signal IR reçu et amplifié : 4 points Accrochage de la PLL (avec plage de verrouillage correcte) : 4 points Coefficient appliqué dans le cas d une validation ayant lieu avec une séance de retard (retard maximal autorisé) : 3/4. Remarque Une interrogation écrite sera organisée lors de la 4 e séance. Programme de révision : Informations donnée lors des présentations orales et dans les énoncés des sujets, et utilisation des appareils d expérimentation. Benoît Decoux, mars

11 Annexe Boucles à verrouillage de phase (PLL) Introduction La PLL possède de nombreuses applications en électronique (démodulation d'amplitude, de fréquence, synthèse de fréquence, division de fréquence ). Son fonctionnement interne est un peu ardu à comprendre en détail. Cependant pour ce projet on peut se contenter de comprendre ses caractéristiques globales (relations entre son entrée et ses différentes sorties), décrites ci-dessous, et la considérer comme une boîte noire. Une PLL est constituée par au moins de 3 éléments : - un comparateur de phase - un filtre passe-bas - un oscillateur commandé en tension (VCO) u (t) 0 v (t) e f e comparateur de phase u(t) u passe-bas VCO v s(t) f s PLL Propriétés Il s agit d un système bouclé : la sortie du VCO est ré-injectée en entrée du premier bloc de la PLL : le comparateur de phase. Le système est asservi en fréquence, c est à dire que la fréquence de sortie suit la fréquence du signal d entrée v e (f s =f e ), lorsque celle-ci se situe dans une plage de valeurs donnée, appelée plage de verrouillage (voir plus bas). A la sortie du filtre passe-bas, on récupère la valeur moyenne u 0 (t) du signal de sortie du comparateur de phase u(t). L entrée de la PLL étant une fréquence, l opération réalisée est donc inverse de celle du VCO : elle va donc nous permettre de démoduler notre signal modulé en fréquence. Dans une application de démodulation de fréquence, la sortie du passe-bas est proportionnelle au signal modulant. Benoît Decoux, mars

12 Fonctionnement de la PLL Le comparateur de phase donne un signal constitué de 2 composantes : - l une de fréquence f e +f s, - l autre de fréquence f e -f s. Ceci peut se démontrer en considérant le produit de 2 fonctions sinusoïdales, et en le décomposant à l aide des formules de trigonométrie. La mise en fonctionnement de la PLL s appelle le verrouillage. Ce verrouillage ne peut s amorcer que si la différence entre f e et f s devient suffisamment petite, car alors la composante de fréquence f e -f s devient faible et se retrouve en sortie du filtre passe-bas. Quand le verrouillage s amorce, f s tend vers f e (phénomène quasi-instantané). A la fin de cette convergence f s =f e. Par contre, lorsque la différence entre f e et f s est grande, ces deux composantes sont éliminées par le filtre passe-bas. Comparateur de phase Il fournit une tension alternative u(t) dont la valeur moyenne u 0 est proportionnelle au déphasage ϕ entre ses deux signaux d'entrée (lorsque la boucle est verrouillée, c est à dire lorsque f s =f e ). Dans le cas de la PLL, la 2 e entrée est constituée par la sortie du VCO. v e sin ω e t comparateur de phase u(t) v s ω ϕ sin( st+ ) Lorsque f s =f e, la caractéristique u 0 en fonction de ϕ est linéaire (par exemple comprise entre -π/2 et +π/2, mais ça dépend du comparateur de phase utilisé) : u (Volts) 0 - π 2 π 2 ϕ (rad) Il est important de noter que dans notre application de modulation/démodulation de fréquence, u 0 est elle-même variable en fonction du temps u 0 (t). Le comparateur de phase peut être réalisé de différentes manières, selon le type de signaux traités : - signaux analogiques : multiplieur, comparateur à diodes, etc. - signaux logiques : porte OU-exclusif (comparateur combinatoire), bascules RS, JK, D (comparateurs séquentiels), etc. Benoît Decoux, mars

13 Dans le cas de signaux digitaux, la notion de déphasage est généralisée par rapport aux signaux analogiques ; il s agit en fait d un décalage. En effet, la phase est un angle, elle est définie par rapport à des signaux sinusoïdaux. Exemples de réalisation de comparateurs de phase digitaux : bascule RS : Une première manière d obtenir un comparateur de phase est d utiliser une bascule RS. Dans le cas où v e (t) est appliquée sur l entrée S de la bascule et v s (t) sur l entrée R, on obtient le chronogramme suivant (pour un exemple de déphasage) : v (t) e v (t) s t u (t) t La bascule se déclenche sur des fronts, et la valeur moyenne de u(t) est bien proportionnelle au déphasage entre v e et v s. Dans cet exemple la phase est comprise entre 0 et 2π rad. On remarque que la fréquence de la sortie est la même que celle des entrées. porte OU exclusif Une autre manière d obtenir un comparateur de phase est d utiliser une porte OU-exclusif : v (t) e t v (t) s t u (t) t t Benoît Decoux, mars

14 Le déphasage est ici compris entre 0 et π rad. Une condition que doivent respecter les entrées de ce comparateur est de posséder un rapport cyclique égal à 1/2. On remarque que la fréquence de la sortie est le double de celle des entrées. Cette caractéristique est à prendre en compte dans les montages. Filtre passe-bas Le filtre passe-bas est nécessaire pour éliminer la composante alternative de fréquence f e +f s et tous les harmoniques de rang supérieur. Il permet de ne garder que la composante continue u 0 (t) de u(t) (composante de fréquence nulle). En général, on utilise un filtre du 1 er ordre. La fréquence de coupure du filtre passe-bas doit être petite devant la fréquence minimale de la porteuse, mais doit être supérieure à la fréquence maximale du signal modulant. Pour comprendre le fonctionnement du filtre passe-bas il faut raisonner avec les séries de Fourier : la sortie du comparateur de phase est un signal rectangulaire, composé d une valeur moyenne, d une fréquence fondamentale et d harmoniques dont la fréquence la plus basse est 2f e. Lorsque la boucle est verrouillée (f s =f e ), la sortie du comparateur de phase u(t) comprend donc : - des harmoniques de fréquence 2f e et plus - une composante continue u 0 =k(ϕ),ϕ étant la phase entre v e et v s. VCO Un VCO est un oscillateur commandé en tension (Voltage-Controlled Oscillator). On dit aussi oscillateur vobulé (ou wobbulé). Le VCO considéré ici génère un signal carré, dont la fréquence est proportionnelle à la tension d'entrée u 0 (t). Les circuits PLL peuvent être alimentés de façon symétrique (V +, V - ), ou non-symétrique (0, V cc ) selon le circuit intégré utilisé (avec le 4046 on est dans ce dernier cas). En général pour u 0 située au milieu de la tension totale d alimentation, la fréquence du signal de sortie du VCO est appelée fréquence centrale f 0. f (Hz) s f smax f 0 u (t) 0 VCO v (t) s f =Ku +f s 0 0 u 0min f smin u 0max u (mv) 0 u 0min < u 0 < u 0max La caractéristique f s en fonction de u 0 est linéaire à l'intérieur de la plage de verrouillage (entre u 0min et u 0max ). Benoît Decoux, mars

15 Plage de capture et plage de verrouillage Il existe deux plages caractéristiques du fonctionnement des PLL : la plage de capture (ou d accrochage) : plage de fréquences pour lesquelles le verrouillage peut s'amorcer. la plage de verrouillage : plage de fréquences pour lesquelles la PLL reste verrouillée (c'est à dire pour lesquelles f s peut suivre f e ) ; Quand on utilise un comparateur de phase à bascule RS, la plage de capture est inférieure à la plage de verrouillage (dans le cas d une porte OU-exclusif, elles sont égales) : plage de capture f 0 - f c f 0 plage de verrouillage f 0 + f c f c : fréquence de capture f 0 - f v f 0 - f c f 0 f 0 + f c 0 f + f v f v : fréquence de verrouillage Exemple : f 0 = 1000 Hz - plage de capture = 200 Hz (donc fréquence de capture (également appelée bande passante) = 100 Hz) - plage de verrouillage = 400 Hz (donc fréquence de verrouillage = 200 Hz) La caractéristique u 0 en fonction de f e est différente selon que f e augmente ou diminue, du fait de l existence de ces deux plages. Exemple de valeurs : u 0min =-5V, u 0max =5V, f 0 =1000Hz, f c =100Hz, f v =200Hz. La figure ci-dessous montre le phénomène d accrochage de la PLL, selon que f e augmente à partir de 0Hz (gauche) ou diminue (droite). Lorsque f e augmente, l accrochage de la PLL se produit à f 0 -f c, soit =900Hz, et la PLL reste verrouillée jusqu à f 0 +f v = =1200Hz, etc. f (Hz) s f (Hz) s f f s= fe f f s= fe plage de capture plage de capture f e(hz) f e(hz) Benoît Decoux, mars

16 La figure ci-dessous représente la plage de verrouillage, c est à dire les variations possibles de f s lorsque f e ne sort pas de la plage de verrouillage. f (Hz) s f f s= fe plage de verrouillage f e(hz) Obtention d un fonctionnement donné Nous allons voir maintenant comment configurer convenablement la PLL pour obtenir un fonctionnement donné. Pour une PLL intégrée comme dans notre cas (4046), la configuration consiste à exécuter les différentes étapes suivantes : Choix du comparateur de phase parmi les différents comparateurs disponibles Filtre passe-bas : choix du type de filtre, de la fréquence de coupure VCO : comme dans le cas du VCO de l émetteur, il doit être configuré au moyen de 2 résistances et d une capacité Benoît Decoux, mars

17 Projet d électronique P2 n 3 : Transmission de son par lumière infra-rouge (séance 5/5) Validation finale Voir copie de la feuille de validation utilisée au verso. Rédaction d un rapport écrit Il vous est demandé de rédiger le schéma structurel du montage complet pendant cette dernière séance. Celui-ci sera noté sur 5 points, le schéma de la 2 e séance (partie émission) également. Le reste du rapport sera noté sur 10 points (des casiers sont ouverts avec les dates limites de remise indiquées dessus). Barème de notation Pour les 3 e et 4 e séances, il ne sera pas appliqué de coefficient réducteur pour les validations en retard d une séance : -validations de la 3 e séance effectuées à la 4 e séance -validations de la 4 e séance effectuées à la 5 e séance Pour la validation finale, voir le barème sur le feuille de validation au verso. Benoît Decoux, mars

18 Feuille de validation Date : Groupe (A - D) : Numéros plaquettes : Noms élèves : Test des modules séparés (15 points) Emission Réception VCO avec caractéristiques du cahier des charges (3 points) oui non Amplification correcte (2 points) oui non Monostable + transistor en B/S (1 point) oui non Chaîne complète (2 points) oui non Amplification correcte (2 points) oui non Amplification suffisante pour avoir un signal oui non exploitable à 1 m (1 point) Accrochage de la PLL avec plage de verrouillage oui non correcte (possib. test direct VCO->PLL) (2 points) Montage push-pull pour l attaque du haut-parleur (2 points) oui non Test des modules assemblés (5 points) - Test n 1 : avec un signal sinusoïdal (50 Hz à 10 khz) oui non (2 points) - Test n 2 : transmission d un son avec microphone oui non connecté à l émetteur (2 points) - Test n 3 : vérification des conditions du cahier des charges : fonctionnement à une distance d au moins 1 mètre (1 point) oui non Composants récupérés oui non Remarques Benoît Decoux, mars