Foncion «Généraion de signaux non sinusoïdaux» Générer un signal élecrique consise à produire des variaions de ension don les caracérisiques de forme, d ampliude e de fréquence son connues. Les signaux renconrés en élecronique peuven se présener sous différenes formes selon le monage qui les génère : u u u 0 0 0 sinusoïdal riangulaire recangulaire La foncion à laquelle nous nous inéressons concerne la généraion de signaux de ype riangulaires (bipolaires) e carrés (unipolaires). Les signaux carrés, puisque unipolaires, peuven êre assimilés à des signaux logiques don l ampliude, la fréquence e le rappor cyclique son «maîrisés». A. CARACTERISTIQUES D UN SIGNAL NON SINUSOÏDAL H u h Prenons l exemple du signal logique ; Il es une variable binaire qui ne présene que 2 niveaux, hau (H) e bas (B). Il se défini par : B T sa fréquence : F = 1 (T, période en s.) T son rappor cyclique : α = h ( h, emps à l éa hau T en s.) B. GENERATION D UN SIGNAL NON SINUSOÏDAL Un signal de ce ype es généré par : - des ensembles d opéraeurs logiques, - des circuis spécialisés, qui commanden les charges e décharges d un circui capaciif. La période e le rappor cyclique du signal ainsi généré dépenden des caracérisiques des élémens, résisances e capaciés, qui consiuen le circui capaciif. Il en exise deux ypes qui son appelés ASTABLE e MONOSTABLE. Circui capaciif CIRCUIT DE COMMANDE SIGNAL NON SINUSOÏDAL Foncion «Généraion de signaux» TP Page 1 sur 9
1. ASTABLE La sorie d un asable ne peu avoir que deux éas. Le passage de l un à l aure s effecue périodiquemen avec un rappor cyclique consan. Un monage asable es aussi appelé oscillaeur à relaxaion. La durée des deux éas de sorie es définie par un ou deux circuis RC. La commande de ces circuis peu s effecuer par : - des pores logiques, - des circuis monosables, - des circuis spécialisés. S «1» S «0» On uilise le plus souven le monage asable pour générer une horloge. 2. MONOSTABLE La sorie d un monosable ne peu avoir que deux éas : un éa sable ou de repos, un éa pseudo-sable ne pouvan êre occupé que pendan une durée déerminée. Le passage à l éa pseudo-sable se fai à parir d un signal approprié sur l enrée du circui. La durée de l éa pseudo-sable es indépendane de celle du signal d enrée, elle es fixée par les caracérisiques du monage uilisé. Impulsion de déclenchemen MONOSTABLE impulsion de durée déerminée Enrée Sorie T Une impulsion à l enrée du monosable produi en sorie un seul signal d une durée déerminée Éa sable éa pseudo-sable éa sable Différens ype de monosables : Un monosable es redéclenchable si une nouvelle Impulsion d enrée avan la fin de l éa pseudo-sable enraîne la prolongaion de celui-ci. 1 Dans le cas conraire, le monosable es E S E S non-redéclenchable ou monocoup. Monocoup Redéclenchable Foncion «Généraion de signaux» TP Page 2 sur 9
C. LES DIFFERENTES STRUCTURES 1. ASTABLE e MONOSTABLE : Circui inégré NE555 Le circui NE555 es un circui spécialisé dans la producion de signaux. Il perme la réalisaion de emporisaion allan de quelques microsecondes à quelques secondes. Selon le câblage effecué, on pourra l uiliser aussi bien en asable qu en monosable. Il se présene de la manière ci-conre : 4 8 7 NE555 6 3 2 1 1 : Masse 2 : Enrée de déclenchemen 3 : Sorie 4 : Remise à zéro 6 : Seuil de basculemen 7 : Décharge 8 : Vcc Effecuer le câblage du circui de manière à l uiliser en asable. Pour la srucure de ce ype : 1 = 0,7 (R A + R B ) C = h = emps à l éa hau. 2 = 0,7 R B C = b = emps à l éa bas. Dimensionner R A, R B e C de manière à obenir en sorie un signal périodique de fréquence 1KHz e de rappor cyclique 0.80. Rappeler la relaion lian la fréquence de sorie aux valeurs des composans. On R fixe : C = On désire uiliser le même circui en monosable : 5 8 7 NE555 6 3 Effecuer le câblage approprié de manière à uiliser le circui dans le mode souhaié. Dans ce mode : T = 1,1 R C 2 1 Dimensionner R e C de manière à obenir une impulsion de durée 200 ms en sorie. Foncion «Généraion de signaux» TP Page 3 sur 9
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2. ASTABLE : Oscillaeur à Trigger de Schmi La srucure proposée ci-conre es consiuée d élémens passifs (R e C) e de 2 pores «Trigger» de echnologie CMOS don les seuils de basculemen son : V IH = 2,9V ; V IL = 2,2V. U On considère qu à l origine des emps, le condensaeur C es déchargé. Les pores CMOS son alimenées en +5V. a. Quelles es la valeur iniiale de la ension de sorie Vs? b. Avec R = 10 kω e C = 22 nf, calculer la consane de emps τ. c. Compléer les chronogrammes ci-dessous : Us Uc 0 2,9V 2,2V U 0 0 d. Donner la relaion lian la consane de emps τ à la période du signal U. On rappelle : V fournie = ension asympoique V ini = ension iniiale ; V aeine = ension finale. Foncion «Généraion de signaux» TP Page 6 sur 9
3. ASTABLE : à Amplificaeur Inégré Linéaire La srucure ci-conre es réalisée auour d un A.I.L. foncionnan en régime de commuaion. Il es alimené symériquemen en +/- 15V e es considéré parfai. R1 = 10kΩ ; R2 = 2.2kΩ ; R3 = 4,7 kω C = 47 nf A l origine, C es déchargé : UC1 = 0V. Compléer les chronogrammes ci-dessous en précisan les valeurs pariculières. Donner la relaion lian la consane de emps de la srucure à la fréquence du signal VS. V+ (V) UC1 (V) VS (V) Foncion «Généraion de signaux» TP Page 7 sur 9
4. MONOSTABLE : à pores logiques CMOS Compléer les chronogrammes de la srucure ci-dessous : P1, P2 : Pores logiques ET de echnologie CMOS ; Alimenaion : Vcc = +10V. Seuil de pores : Vcc/2 R = 220 kω C = 1 nf V R Condiions iniiales : Uc = 0V ; V R = 0V ; Vs = Vcc Ve (V) Vs(P1) V R (V) Vs (V) Donner la relaion qui lie la largeur d impulsion ( W ) de Vs aux élémens de la srucure. Foncion «Généraion de signaux» TP Page 8 sur 9
5. MONOSTABLE : Circui spécialisé 74121 On désire réaliser un monosable à l aide du circui spécialisé 74221. La documenaion consruceur du circui es disponible dans le «MEMOTECH Elecronique». La durée de l impulsion de sorie doi êre de 100ms (+/- 5%). Travail à faire : - donner le schéma srucurel, - dimensionner ous les composans, - proposer les chronogrammes des signaux d enrée e de sorie. Foncion «Généraion de signaux» TP Page 9 sur 9