Laboratoire d électronique Télécom. : Convertisseur 2-4 fils

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1 1 : Explication du principe de fonctionnement. R1 :1 k R2 1 k Vin Ligne Vout Nous pouvons assimiler le transformateur comme une résistance de 6 ohms, de ce fait la tension du micro se trouve répartie et deux tensions égales, l une aux bornes du transfo et l autre aux bornes de la résistance. L entrée non inverseuse de l ampli opérationnel est au potentiel Vin /2 par rapport à la masse, l ampli va imposer en sortie une tension telle que la différence de potentiel entre ses deux entrées soit nulle. La résistance R1 se voit donc appliquer une tension égale à Vin /2. Le courant circulant dans R1 étant le même que celui circulant dans R2, nous avons la même différence de potentiel sur cette dernière. Selon la loi des mailles, en partant de la masse nous avons Vin (Vin/2) (Vin /2) =. Nous pouvons en déduire que la tension produite par le micro n est pas répercutée sur la sortie vers le haut-parleur. Par contre, une tension appliquée sur le transformateur est retrouvée en sortie avec une amplitude double. 3 : Relevé des caractéristiques du montage. Taux de réjection : Les mesures ont été réalisées sous plusieurs fréquences, en injectant un signal dans le micro et en relevant la valeur à la sortie vers le haut-parleur. (Hz) Vin micro (V) Vout HP (mv) k k k k k k k k 19 88

2 -3-35 Taux de réjection entre le micro et le haut-parleur Comme nous pouvons le voir, le signal est fort affaibli dans la bande de fréquence utile pour la voix mais quand on s en éloigne, les imperfection de l ampli op entre en jeux et dégrade très vite ce taux de réjection fré quence Linéarité : La fréquence est restée constante (1 khz) tandis que l on a fait varier l amplitude. Vin (V) Vout (mv) Linéarité entre micro et HP Le système est assez linéaire bien que l on en ait pas fort besoin dans ce cas si vu que le signal est sensée est rejeté. Out (Volts) In (Volts) 4 : Variation de la résistance de ligne. Si l impédance du transformateur n est pas rigoureusement identique à celle de 6 ohms, le taux de réjection chutera fortement. Ainsi avec une résistance simulant le transfo doublée, nous obtenons les valeurs suivantes : Hz Vin V Vout V k k k Ici, le taux de réjection est mauvais, nous remarquons néanmoins que pour les fréquences très élevée, le signal est atténué principalement à cause des capacités parasites au niveau de l ampli-op et des connexions.

3 5 : Transformateur de ligne réel. La résistance de 6 ohms à été remplacée par un transformateur de ligne. Taux de réjection : Vin micro Vout HP k k k k k k k k k k k Taux de réjection entre le micro et le haut-parleur fré quence Nous pouvons voir que l impédance du transfo varie avec la fréquence du signal, de ce fait, le taux de réjection n est bon qu au moment ou cette impédance vaut 6 ohms. Cette fréquence est aux alentours du Kiloherz (voir graphique), en dessous et au-dessus, les deux résistances de 6 ohms ne sont pas appariées, il en résulte un mauvais taux de réjection. Aux fréquences plus hautes, les imperfections de l ampli-op fait à nouveau dégrader le signal. Bande passante : Le signal est injecté au niveau du micro et recueillit en sortie, après le transfo de ligne. Vin Vout Bande passante entre le micro et la sortie ligne k k k De nouveau la bande passante laisse passer le signal dans la plage utile mais décroît très vite lorsque l on monte en fréquence à cause des effets capacitifs entre les spires du transfo

4 Entrée ligne, sortie HP : Vin Vout k k k k k k Vi n/ Vo ut (d B) -2 Bande passante entre entrée ligne et Ce sont, dans ce cas, principalement le transfo et l ampli-op qui atténue le signal aux basse et hautes fréquence. Linéarité : Entre l entrée ligne et la sortie HP Vin Vout Out Linéarité entre entrée ligne et HP (à 1kHz) Le fait d avoir utilisé le transfo n altère pas trop la linéarité. In Le problème des non-linéarité est d injecté des harmoniques du signal transmit et donc de crée une distorsion

5 6 : Circulation d un courant DC dans la ligne. Pour cette série de mesure, nous avons injecté un courant de 5mA DC dans la ligne. Bande passante : entrée ligne sortie haut-parleur : Vin Vout k k k k k k k Nous remarquons d emblée que le fait d injecté un courant change les caractéristiques du transfo, celuici est mieux apparié avec la résistance de 6 ohms et de ce Bande passante ligne -> HP fait l amplification est mieux faite. Signalons aussi le pic de résonance aux alentours de 128 k, il est du aux capacités parasites, et inductances du transfo ajoutées aux imperfections de l ampli-op. Linéarité : Au niveau de la linéarité entre l entrée ligne et sortie HP, nous voyons que celle-ci se dégrade. En effet, le courant DC dans le transfo fait saturer celui-ci plus vite qu avant. La linéarité a été mesurée à la fréquence de 1 khz Liné arité ligne -> HP Vin Vout Out In

6 Bande passante micro ligne : Le signal est injecté au niveau du micro et mesuré en sortie du coté ligne. Vin Vout Bande passante micro -> ligne k k k k De nouveau, les atténuations produite par le transfo sont telle que la bande passante est centrée sur la plage utile (3 45 Hz) Taux de réjection : Vin Vout k k k k k Taux de réjection entre micro et HP Notons que pour cette série de mesures, le signal d entrée est sinusoïdal mais à partir d une fréquence de 3kHz, celui-ci est déformé, la distorsion devient prépondérante. 7 : Ligne capacitive. La ligne téléphonique étant assez capacitive, nous avons simulé ce phénomène à l aide d un condensateur placé en parallèle sur le transfo. Bande passante : Vin Vout k k k La capacité ajoutée renforce le pic de résonance à la fin de la bande et en ajoute un au début Bande passante Ligne->HP

7 Taux de réjection : Vin Vout k k La capacité fait en sorte que l impédance du transfo vu à partir de l ampli-op n est plus égale à 6 ohms, cela se remarque par le fait que l atténuation est encore plus mauvaise que dans le cas précédent Taux de ré jection micro -> HP : Amélioration possible du montage. L inconvénient majeur de ce montage, est le fait que les impédances doivent être appariées et que le transformateur a son impédance qui varie avec la fréquence du signal. De plus, plus la longueur de la ligne est grande, plus elle sera capacitive et dons moins l appariement sera bon. Une solution envisageable pour continuer de travailler avec un tel montage sera de soigner au mieux le transfo pour son impédance reste le plus longtemps possible aux alentours des 6 Ohms. Une autre solution serait de remplacer la résistance de 6 Ohms par une bobine dont sa tension varierait de la même manière que le transfo. 9 : Conclusions. Comparaison des taux de réjection : -2 Att én ua -3 tio n -4 Comparaison des taux de réjection Nous voyons les taux de réjection des points suivants : 3. Bleu 4. Mauve 5. Cyan 6. Rouge 7. Vert Pour le point trois, nous avons une résistance à la place du transfo, c était bien sur le cas idéal. La meilleur réjection. Le point 5 nous donne une bonne réjection dans le milieu de la bande intéressante mais s en écarte assez vite dû à la variation d impédance du transfo. La circulation du courant DC pour le point 6 nous donne un taux de réjection encore plus faible. Lorsque la ligne est capacitive (point 7) le taux de réjection dans la bande passante reste inchangé mais se dégrade fortement de part et d autre.

8 Bande passante : 1 Comparaison des différentes bandes passantes Ligne -> HP 5 point 5: bleu point 6: vert point 7:rouge Le fait de travailler avec un courant DC dans le transfo (courbes rouge et verte) nous remonte le gain. En effet le transfo à été conçu pour avoir son impédance valant 6 Ohms dans les conditions d utilisation. C est à dire avec une circulation de courant. D autre part, la ligne capacitive donne une dynamique à la fonction de transfert, qui commence à avoir des pics de résonance aux extrémités.