1. Etude fonctionnelle de la fonction FS21 du module Microvox

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1 LP CHATEAU BLANC 45 CHALETTE/LOING BAC PRO SEN TR THÈME : MESURE DE BANDE PASSANTE EN RTC ACADÉMIE D ORLÉANS-TOURS NOM : CI 11 : INSTALLATION ET CONFIGURATION DE SYSTEMES TR OBJECTIFS : ANALYSE FONCTIONNELLE D UNE FONCTION SECONDAIRE D UN MODULE D ECOUTE D ALARME TP N 11 CABLAGE ET PARAMETRAGE DES APPAREILS POUR LA MESURE MESURE DE L AMPLIFICATION DE 2 FILTRES EN CASCADE TRACE DU DIAGRAMME DE BODE DE CHAQUE FILTRE ET DU FILTRE TOTAL MESURE DE LA BANDE PASSANTE D UN MODULE D ECOUTE D ALARME Compétences : Savoirs : Ressources et matériel : DOCUMENTATION DU MODULE MICROVOX 1 GBF, 1 OSCILLOSCOPE LA CARTE ELECTRONIQUE DU MODULE MICROVOX MESURE DE LA BANDE PASSANTE D UN MODULE D ECOUTE D ALARME 1. Etude fonctionnelle de la fonction FS21 du module Microvox 1) Rappeler la bande passante de la sortie du module Microvox : Les signaux en sortie du module sont situés dans la bande 160 à 3600 Hz 2) A quoi correspond cette bande de fréquences : Au spectre de la voix humaine transmise sur le RTC 3) Cocher la(les) affirmation(s) correcte(s) : Un filtre passe-bas est une structure électronique qui filtre les signaux de hautes fréquences pour ne laisser passer en sortie que les signaux de basses fréquences. Un filtre passe-bas est une structure électronique qui filtre les signaux de basses fréquences pour ne laisser passer en sortie que les signaux de hautes fréquences. Un filtre passe-haut est une structure électronique qui filtre les signaux de basses fréquences pour ne laisser passer en sortie que les signaux de hautes fréquences. Un filtre passe-haut est une structure électronique qui filtre les signaux de hautes fréquences pour ne laisser passer en sortie que les signaux de basses fréquences. 1

2 Un filtre passe-bande est une structure électronique qui filtre les signaux à l extérieur d une bande de fréquences pour ne laisser passer en sortie que les signaux compris dans cette bande de fréquences. Un filtre passe-bande est une structure électronique qui est construit grâce à la mise en cascade d un filtre passe-bas et d un filtre passe-haut. 4) Ci-dessous, trois diagrammes de Bode de fonctions de transfert sont représentés. D après votre réponse à la question précédente, nommer celui qui correspond : à l allure d un filtre «passe-bas» à l allure d un «filtre passe haut» à l allure d un «filtre passe bande» Gain (db) Filtre Passe-bande Gain (db) fréquence (hz) Filtre Passe-bas Gain (db) fréquence (hz) Filtre Passe-haut fréquence (hz) 5) En vous aidant des informations du dossier technique «Module Microvox», calculer : Le gain maximal du filtre passe-bas (câblé autour de U1A) : 2

3 R8 = 10 k R9 = 18 k G 0 = 20 log (1+) = 20 log 1,56 = 3,84 db Le gain maximal du filtre passe-haut (câblé autour de U1B) : R7 = 10 k R10 = 18 k G 0 = 20 log (1+) = 20 log 1,56 = 3,84 db 6) Sachant que le gain maximal du filtre total (constitué du filtre passe-haut mis en cascade avec le filtre passe-bas) est égal à la somme des gains maximaux de chacun des filtres, calculer le gain maximal de la fonction FS21 du module d écoute : G 0 = G 0_FILTRE1 + G 0_FILTRE2 = 7,68 db 2. Tracé de la courbe de réponse en fréquence (diagramme de Bode) du 1 er filtre 2.1. Réglage initial des différents appareils Alimentation stabilisée 7) Régler l alimentation stabilisée afin qu elle génère une ddp continue de 13,8V GBF et oscilloscope 8) A l aide d un câble BNC-BNC, connecter la sortie output 50 à l entrée CH1 de l oscilloscope. 9) Régler l oscilloscope : Couplage C-C Calibre de CH1 : 1V/division Calibre de la base de temps : 1ms :div 10) En vous aidant de sa mesure affichée sur l oscilloscope, régler le signal de sortie du GBF : Signal sinusoïdal Fréquence 100 Hz Amplitude de 1V (soit amplitude crête-à-crête de 2V) Valeur moyenne égale à 5V (pour cela, tirer et tourner le bouton «offset») 3

4 11) Dessiner ci-dessous le chronogramme du signal affiché : 2.2. Câblage 12) Effectuer le câblage suivant : 1M 100k 10k 1k Att -20dB frequency DUTY CMOS OFFSET AMPL Output TTL/CMOS Output Signal sinusoïdal issu du GBF Ddp continue de 13,8V Masse Mettre le cavalier J4 en position 2-3 Sonde de l oscilloscope sur J5-3 mesure de V FILTRE1 4

5 2.3. Tableau de mesures 13) Pour pouvoir mesurer l amplification du signal V FILTRE1, par rapport au signal V ELECT, régler le couplage de l oscilloscope sur le mode CA et utiliser les curseurs de tension. 14) Faire varier la fréquence du signal de sortie du GBF (image de la tension V ELECT du module MicroVox), effectuer à chaque fois les réglages nécessaires sur l oscilloscope pour visualiser le signal de sortie V FILTRE1 du premier filtre, et compléter le tableau suivant : fréquence (Hz) amplitude de V ELECT (V) amplitude de V FILTRE1 (V) Amplification Av = Gain = 20 log Av (db) ,54 1,54 3, ,54 1,54 3, ,54 1,54 3, ,54 1,54 3, ,44 1,44 3, ,16 1,16 1, ,90 0,90-0, ,67 0,67-3, ,288 0,288-10, ,192 0,192-14,33 15) Tracer, sur l annexe1, le diagramme de Bode de ce 1 er filtre. 3. Tracé de la courbe de réponse en fréquence (diagramme de Bode) du 2 ème filtre 3.1. Réglage initial du GBF et de l oscilloscope 16) A l aide d un câble BNC-BNC, connecter la sortie output 50 à l entrée CH1 de l oscilloscope. 17) Régler l oscilloscope : Couplage C-C Calibre de CH1 : 2V/division Calibre de la base de temps : 1ms :div 18) En vous aidant de sa mesure affichée sur l oscilloscope, régler le signal de sortie du GBF : Signal sinusoïdal 5

6 Fréquence 100 Hz Amplitude de 1V (soit amplitude crête-à-crête de 2V) Valeur moyenne égale à 8V 19) Dessiner ci-dessous le chronogramme du signal affiché : 3.2. Câblage 20) Effectuer le câblage suivant : 1M 100k 10k 1k Att -20dB frequency DUTY CMOS OFFSET AMPL Output TTL/CMOS Output Signal sinusoïdal issu du GBF Ddp continue de 13,8V Masse Mettre le cavalier J5 en position 1-2 Sonde de l oscilloscope sur J6-3 mesure de V FILTRE 6

7 3.3. Tableau de mesures 21) Pour pouvoir mesurer l amplification du signal V FILTRE, par rapport au signal V FILTE1, régler le couplage de l oscilloscope sur le mode CA et utiliser les curseurs de tension. 22) Faire varier la fréquence du signal de sortie du GBF (image de la tension V FILTRE1 du module MicroVox), effectuer à chaque fois les réglages nécessaires sur l oscilloscope pour visualiser le signal de sortie V FILTRE du deuxième filtre, et compléter le tableau suivant : fréquence (Hz) amplitude de V FILTRE1 (V) amplitude de V FILTRE (V) Amplification Av = Gain = 20 log Av (db) ,074 0,074-22, ,174 0,174-15, ,59 0,59-4, ,27 1,27 2, ,39 1,39 2, ,46 1,46 3, ,51 1,51 3, ,52 1,52 3,64 23) Tracer, sur l annexe2, le diagramme de Bode de ce 2 ème filtre. 4. Tracé de la courbe de réponse en fréquence (diagramme de Bode) du filtre total (mise en cascade des deux filtres) 4.1. Réglage initial du GBF et de l oscilloscope 24) A l aide d un câble BNC-BNC, connecter la sortie output 50 à l entrée CH1 de l oscilloscope. 25) Régler l oscilloscope : Couplage C-C Calibre de CH1 : 1V/division Calibre de la base de temps : 1ms :div 26) En vous aidant de sa mesure affichée sur l oscilloscope, régler le signal de sortie du GBF : Signal sinusoïdal 7

8 Fréquence 100 Hz Amplitude de 1V (soit amplitude crête-à-crête de 2V) Valeur moyenne égale à 5V 4.2. Câblage 27) Effectuer le câblage suivant : 1M 100k 10k 1k Att -20dB frequency DUTY CMOS OFFSET AMPL 1 0 Signal sinusoïdal issu du GBF Output TTL/CMOS Output 50 Ddp continue de 13,8V Masse Mettre le cavalier J4 en position 2-3 Mettre le cavalier J5 en position 2-3 Sonde de l oscilloscope sur J6-3 mesure de V FILTRE 4.3. Tableau de mesures 28) Pour pouvoir mesurer l amplification du signal V FILTRE, par rapport au signal V ELECT, régler le couplage de l oscilloscope sur le mode CA et utiliser les curseurs de tension. 29) Faire varier la fréquence du signal de sortie du GBF (image de la tension V ELECT du module MicroVox), effectuer à chaque fois les réglages nécessaires sur l oscilloscope pour visualiser le signal de sortie V FILTRE du filtre total, et compléter le tableau suivant : 8

9 fréquence (Hz) amplitude de V ELECT (V) amplitude de V FILTRE (V) Amplification Av = Gain = 20 log Av (db) ,272 0,272-11, ,98 0,98-0, ,24 2, ,32 2,32 7, ,36 2,36 7, ,24 2, ,88 1,88 5, ,03 1,03 0, ,48 0,48-6, ,33 0,33-9,63 30) Tracer, en bleu, sur l annexe3, le diagramme de Bode du filtre total. 31) Pour les plus rapides : tracer, en rouge, sur l annexe3, la somme du diagramme de Bode du 1 er filtre et du diagramme de Bode du 2 ème filtre. 32) Comparer la courbe rouge et la courbe bleue : Elles sont sensiblement identiques (imprécisions de mesures). Donc G TOTAL = G 1 + G Annexes 9

10 5.1. Annexe 1 : diagramme de Bode du 1 er filtre gain en db fréquence en Hz Ce filtre est un filtre : 10

11 5.2. Annexe 2 : diagramme de Bode du 2 ème filtre gain en db fréquence en Hz Ce filtre est un filtre : 11

12 5.3. Annexe 3 : diagramme de Bode du filtre total gain en db fréquence en Hz Ce filtre est un filtre : 12