-ACQUERIR L INFORMATION -

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1 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 LIAISON EFEENTIEL B. Le conditionnement du signal Thèmes : I Liaison entre chaîne d énergie et chaîne d information I Transformation d une grandeur physique à mesurer en une grandeur mesurable par capteurs analogique ou numérique Centre d intérêt : CI9 Acquisition et conditionnement des informations TP et TD associés : TPBxx, TPBxx E X E M P L E Acquérir Traiter Communiquer Chaîne d information Chaîne d énergie Alimenter Distribuer Convertir Transmettre Batterie Variateur Moteur éducteur roue I PESENTATION DEFINITION : La chaîne d énergie exploite les informations qui proviennent de la chaîne d information. Ces informations sont acquises par des capteurs dont le rôle est de transformer une grandeur physique en une grandeur mesurable. Les éléments qui permettent de mesurer les grandeurs physiques sont nommés capteurs. Ces capteurs sont de deux familles possibles : T.O. : Tout Ou ien Et les autres qui peuvent être analogiques ou numériques. II AMPLIFICATION DE L INFOMATION : Les capteurs ont transformé une grandeur physique en une grandeur électrique. La grandeur peut être une vitesse, une pression, un temps, une force, un couple, un niveau La grandeur mesurable est généralement une tension, un courant qui se présente sous une forme analogique ou numérique. Les moyens dont on dispose sont les amplificateurs opérationnels pour la tension, et des transistors pour le courant. II Amplification de tension : Les AOPs sont des composants monolithiques, ils ont la capacité d amplifier une tension En théorie d un coefficient infini ( en continu) et cette valeur diminue quand la fréquence augmente (0 à quelques 00 khz). On définit l amplification comme étant le rapport entre le signal de sortie sur le signal de d entrée. On le nomme G et vaut : G = / Signal_ampli_B

2 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 Symbole : Brochage : i ii Vd NC V V Mode de fonctionnement : L amplificateur opérationnel à deux modes de fonctionnement : i i NC Vcc NC Le mode linéaire : La sortie est raccordée à l entrée inverseuse de l AOP le gain Max est limité par les tensions d alimentation. L AOP est en boucle fermée. Le mode non linéaire : : La sortie n est pas raccordée à l une des entrées, il fonctionnement en boucle Ouverte. C est le comparateur : la sortie est raccordée à l entrée non inverseuse dans ce cas c est un Trigger de Schmitt (ou comparateur double seuil). Il peut être inverseur ou non inverseur. II Les différents montages : NOM Schéma Gain Mailles Inverseur de Tension =( / ) I I = 0 IVd I =0 IVd I =0 Non inverseur de tension =( / ) I Vd I = 0 IVd I =0 I I=0 Sommateur inverseur de tension = Soustracteur de tension = ( ) Sommateur non inverseur A construire avec les élèves Signal_ampli_B

3 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 Exemple de recherche de solution pour le soustracteur. I I=0 IVd I =0 IVd I =0 IVd I =0 IVd I =0 I I =0 I= ( )/( ) et I = /( ) donc ( )/( ) /( ) =0 (( )/( )) ( /( )) = /( ) /( ) /( ) = /( ) = ( ( )/( ) ) / Nous pouvons utiliser d autres méthodes telles Millman et le théorème de superposition Millman : Tension au nœud : 0 = Tension au nœud : = Et on sait que Vd=V V = 0 donc = ( ) II Amplification de courant : L amplification de puissance est l opération qui consiste à fournir à une charge une puissance importante réglable par un signal de commande. L amplificateur de puissance est généralement le dernier montage d une chaîne d amplification. Sur quelle grandeur peuton jouer pour fournir la puissance? La tension du montage étant fixe pour faire varier la puissance on ne peut jouer que sur le courant. Synoptique du transfert de puissance. Alimentation Puissance Pal Signal d entrée Puissance Pe AMPLIFICATEU DE PUISSANCE Signal de sortie Puissance Ps Signal_ampli_B

4 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 Exprimer la puissance de sortie d un tel système : Ps=PalPe Le rendement d un tel montage est : η=ps/(pepal) emarque : Les amplificateurs de puissance sont réalisés à l aide de transistor. II Classification des amplificateurs : On classe les amplificateurs de puissance en deux classes La classe A La classe B Amplificateur de classe A : Ce type d amplificateur met en œuvre un seul transistor de puissance.dont le schéma de principe est le suivant. b Vcc c Ce montage est le montage classique à transistor que l on a étudié en commutation. Lors d un fonctionnement en amplification le signal envoyé n est plus continu. Pour l étude nous utiliserons un signal alternatif. Mais quelle est sa particularité? Comme le transistor est un transistor bipolaire on ne peut pas amplifier un signal négatif. Dans ce cas il suffit de décaler le signal pour qu il soit entièrement positif. (Il ne faut pas oublier de rajouter à la tension de décalage la tension Vbe du transistor si on ne la néglige pas). Quel est l inconvénient majeur? Dans ce genre de montage, au point de repos (signal de commande nul) il existe un courant de repos non nul car le transistor est passant d ou une consommation d énergie). Son rendement est inférieur à 5% et son usage est réservé qu aux faibles puissances. Tracé de la caractéristique de charge. Ic=f(Vce) Ic Vcc/c Vcc/c On constate qu au point de repos le courant n est pas nul et qu une puissance est consommée. Que l amplitude du signal de sortie est fixée à Vcc/. Si a est le taux d attaque (rapport Vce/Vcc) le rendement s écrit : η = a²/ Vcc Vce Signal_ampli_B

5 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 Amplificateur de classe B : Le problème posé par l amplificateur de classe A est le point de repos. Pour palier à ce problème on utilise deux transistors complémentaires appairés. Soit le schéma suivant : Vcc b c Vcc Fonctionnement : Quand le signal est nul, les deux transistors sont bloqués donc pas de consommation de puissance dans cet état. En présence d un signal de commande de signe convenable, il y a conduction du transistor NPN si le signal est positif et conduction du transistor PNP si le signal est négatif. Quel est le problème posé par ce montage? Le transistor n étant pas parfait il faut tenir compte de la tension Vbe de 0,7 volt. Le signal de sortie se trouve donc amputé de cette tension. th Ce phénomène est appelé distorsion de croisement réelle Comment remédier à ce problème? Il suffit de» pouvoir compenser cette chute de tension par le rajout d une diode Signal_ampli_B 5

6 ACQUEI L INFOMATION Terminale S année 00/00 Le nouveau schéma est alors : Vcc c Exprimons la nouvelle tension de sortie. : Vd Vbe = donc = quand est positive Vd Vbe = donc = quand est négative Vcc Evaluation du rendement En gardant les mêmes notations que pour l amplification de classe A le rendement devient : η = aπ/ donc le rendement max est de 78,5% Association d amplificateurs de puissance : Vcc c Vcc Analyse du fonctionnement : A la mise sous tension on suppose que les deux transistors sont bloqués. L amplificateur opérationnel est alors en boucle ouverte et donc sa tension de sortie part en butée. Dès qu on atteint le seuil de Vbe ou b le transistor correspondant devient passant. L amplificateur opérationnel change de mode de fonctionnement, il est en fonctionnement linéaire inverseur de tension. = /, et le courant est fourni par la source de tension associée (Vcc ou Vcc) Signal_ampli_B 6