EGIM 1re anne 2004- 2005

EEA

Travaux de Laboratoire

TL EEA Electronique Analogique......................................................................................................................... 2 Prambule .......................................................................................................................................................... 2 Matriel disposition ........................................................................................................................................ 2 1. Etude dun filtre linaire (plaque A - sance 1 : 4h)................................................................................. 3 2. Plaque B : modulation damplitude - Etude thorique............................................................................. 4 3. Etude pratique de la plaque B................................................................................................................... 4 4. Transmission dun signal audio via un canal de transmission impos.................................................... 5

TL EEA Electronique Numrique......................................................................................................................... 6 Sance 1 : logique combinatoire....................................................................................................................... 6 Sance 2 : logique squentielle ........................................................................................................................ 8

Annexe 1 : plaques utilises en Electronique Analogique................................................................................... 9 Annexe 2 : Transformations de Fourier .............................................................................................................. 12 Annexe 3 : extraits de THE TTL DATA BOOK FOR DESIGN ENGINEERS - Texas Instruments............ 16

Intervenants :

Nicolas Bertaux - Fabien Lemarchand - Jean Yves Natoli

Localisation : EGIM Nord (ex ENSPM) salles 314-328

1

TL EEA Electronique Analogique

Prambule Ce travail de laboratoire est prvu sur deux sances. La premire partie (4h) comprend ltude

dun filtre linaire, puis ltude thorique dun systme de modulation damplitude, et la seconde

partie (4h) consiste tudier la transmission dun signal audio via un canal de transmission

impos.

Vous tes fortement encourags prparer ce TL avant la 1re sance et notamment les tudes

thoriques (fin de la partie I, partie II).

Le travail est effectu en binmes. Un compte rendu sera exig lissue de la deuxime sance. La note finale sera la moyenne gomtrique dune note de participation/travail et dune note de

compte rendu. Mfiez vous, la stratgie habituelle ne sera pas la plus performante ;-)

Matriel disposition 1 alim double tension continue

4 cordons 4mm pour lalimentation

1 Gnrateur Basses Frquences (GBF)

2 cordons BNC/BNC

1 cordon jack 3.5mm/BNC 1 oscilloscope

1 tournevis

1 sonde doscilloscope 2 positions x1/ x10 +12V 0V -12V 4 plaques numrotes ABCD avec entres/sorties connecteurs 9 points (DB9 - type RS232)

Les alimentations continues doivent tre rgles en -12V/ 0V / +12V et limites en courant

0.1A. Avant la mise sous tension, les cblages de lalimentation devront vrifis par

lenseignant.

2

Etude dun filtre linaire (plaque A - sance 1 : 4h)

On cherche dterminer prcisment les caractristiques du filtre linaire entre lentre et

la sortie de la plaque A

A laide du GBF rgl sur 1V damplitude, dterminer en effectuant un balayage

rapide en frquence la fonction de filtrage ralise entre lentre X1 et TP5 (filtre

A) et sa bande passante approximative. En vous aidant du schma en annexe,

quelle est la fonction de filtrage ralise entre TP4 et TP5 (filtre 2) ? En dduire la

nature du filtre ralis entre X1 et TP4 (filtre 1). Expliquer pourquoi la fonction de

transfert du filtre A est gale au produit des fonctions de transfert des filtres 1 et 2.

Filtre A

TP4 X1 TP5

Filtre 1 Filtre 2

GND GND GND

Tracer le diagramme de Bode en amplitude (dB) du filtre A en choisissant

judicieusement les chelles. Dterminer les grandeurs caractristiques

(frquences caractristiques, gain maximal, bande passante, pentes

asymptotiques, ordre du filtre).

Etude thorique : vrifier les grandeurs mesures avec celles issues de ltude

thorique de ce filtre. Donner limpdance de sortie du filtre.

3

Plaque B : modulation damplitude - Etude thorique

En raisonnant par schmas blocs, tudier tout dabord les fonctions ralises en

sortie de lAmplificateur oprationnel IC2, en TP3 et en TP2. Tracer les

chronogrammes en ces 3 points. Quelles sont les frquences prsentes la sortie

de AO2 ? Quel est lintrt de la rsistance variable R8 ?

Le transistor effet de champ BF 245 peut tre modlis par un interrupteur entre

D et S command par la tension grille-source (courant IG quasi nul): K = 1

(interrupteur ferm) si VGS=0, K=0 (interrupteur ouvert) si VGS < -5V. En dduire

selon la valeur de K le signal obtenu en TP4 fonction de X1(t). Pourquoi ce

montage sappelle t-il multiplieur +/-1 ?

En dduire la fonction ralise par la plaque B. Tracer les chronogrammes de X1

et X3 en supposant un signal sinusodal lentre X1(t) de frquence infrieure

la frquence de sortie de AO2 note fOSC. Dans le cas o X1(t) est un signal de

spectre continu entre 0 et fmax< fOSC, reprsenter schmatiquement les spectres de

X1, de TP2, et de X3. Quelles sont les conditions sur fmax et fOSC pour que le signal

issu de X3 ne soit pas modifi (c'est--dire attnu ou dform, prciser selon

vous) par le filtre A branch derrire la plaque B ?

Etude pratique de la plaque B Manipulation : Mesurer les signaux en TP3, TP2. Vrifier exprimentalement les

rsultats thoriques en utilisant comme source X1 le GBF avec une frquence

approprie. Visualiser et dcrire le signal en TP4. Que se passe-t-il en TP4

lorsquon mesure simultanment TP1 loscilloscope ? Expliquer en utilisant les

modlisations de loscilloscope et de sa sonde.

4

Transmission dun signal audio via un canal de transmission impos La plaque D est constitue dun amplificateur et dun systme de restitution sonore

(haut parleur). Son tude dtaille nest pas demande.

Brancher une source sonore sur la plaque D et vrifier que le son est audible.

Donner les grandeurs caractristiques du spectre dun signal audio (voix). A quoi

peut-on sattendre si on intercale le filtre entre la source et la plaque D ? Vrifier

exprimentalement. En se servant de ltude 2, que faut-il faire pour transmettre

sans attnuation le signal via un canal de transmission reprsent par le filtre A ?

Cbler et vrifier quil existe un signal en sortie de A. Reprsenter le spectre du

signal arrivant sur le haut parleur. A lcoute, quel signal cela vous fait il

penser ?

La plaque C est identique la plaque B. Que peut-on penser dun branchement

source/ plaqueB /plaqueC /sortie ? Sous quelles conditions le signal en sortie

reproduit-il le signal dentre ? Raliser le montage permettant de transmettre le

signal audio sur le haut parleur via le canal de transmission (filtre A).

Donner le principe de la modulation/dmodulation telle que vous venez de le voir

en sappuyant sur des schma blocs. Donner les spectres des signaux aprs

chaque bloc.

Bonus : proposer un systme capable de dcoder le son de CANAL+. Comment

modifier ce montage pour y parvenir. Expliquer et dterminer la frquence de

modulation Canal+

Pour les curieux : Lien sur un projet multimdia de dcodage son Canal +

(lve de la facult polytechnique de Mons - Belgique):

http://tcts.fpms.ac.be/cours/1005-08/speech/projects/2000/galimberti/

5

http://tcts.fpms.ac.be/cours/1005-08/speech/projects/2000/galimberti/

TL EEA Electronique Numrique

Sance 1 : logique combinatoire

On dispose dune plaque dessai permettant de tester le fonctionnement de systmes logiques cbls.

On se propose pour cette premire sance dtudier quelques exemples de synthse de circuits

logiques combinatoires. (Pour les caractristiques des circuits intgrs se rfrer la documentation

du constructeur la fin de ce document ou http://www.datasheetcatalog.com )

On reportera sur le compte rendu : Les tables de vrit des fonctions ralises, les logigrammes

associs ainsi que tout commentaire utile la comprhension. Ce compte rendu (un par binme) sera

vis en temps rel aux cours des sances, et sera laiss en salle de travaux pratiques.

1/ Portes lmentaires Afin de se familiariser avec la plaque dessai, raliser les oprateurs ET, OU, NON, laide

doprateurs NON ET ; Raliser OU exclusif partir de ET, OU, NON.

2/ Additionneur complet 1 bit (3 entres, 2 sorties). Ladditionneur complet fournit la somme arithmtique de deux digits binaires An et Bn et de la retenue

rn-1 de lventuel tage prcdent sous la forme rnSn. Dans les donnes du constructeur en anglais la

retenu r est not c (carry).

Ecrire la table de vrit dun additionneur complet 1 bit. Dduire lexpression logique de la fonction,

puis la raliser laide de portes logiques lmentaires

3/ Etude du Dcodeur DCBN - Dcimal 7 segments Un dcodeur DCBN Dcimal 7 segments comporte 4 entres A, B, C ,D et 7 sorties notes a, b,

c, d, e, f et g connecter lafficheur 7 segments selon la disposition spatiale

suivante reprsente fig.1 : +5V

74 LS47

Rp

dc

egf ba

D

B A

C

e

f

c

b

g

d

a

Fig.1 Fig.2

6

http://www.datasheetcatalog.com/

a/ Etablir la table de vrit des entres de commande des afficheurs sachant quun segment de lafficheur nest allum que si lentre de commande est 0, il est teint si cette entre est 1 ou

non connecte (segments anodes communes : fig.2).

b/ Donner le logigramme qui ralise les fonctions logiques a, d et g. Aprs avoir dessin le schma de routage avec les circuits disponibles, raliser les fonctions a et g et vrifier le

fonctionnement du montage.

c / Circuit dcodeur intgr DCBN - Dcimal 7 segments La documentation associe fournit la table de vrit et les conditions du fonctionnement du

dcodeur complet. Ce dcodeur admet en outre une (ou plusieurs) autre(s) entre(s) de contrle

-Analyser le fonctionnement du dcodeur suivant son schma interne et en particulier le rle des

entres de contrle.

4 / Etude de la fonction de multiplexage a / Un multiplexeur est un circuit logique 2n entres dinformation, n entres dadresse et 1

sortie, tel que, si on applique une adresse binaire i forme de N bits sur les n entres dadresse,

ltat de lentre dinformation de rang i est affiche en sortie.

Ecrire la table de vrit du multiplexeur lmentaire, donner lexpression simplifie de sa sortie

puis raliser la avec des portes logique NON ET.

b / Afin de vrifier que le multiplexeur constitue un groupe complet, raliser simultanment laide dun seul botier 74LS157 les fonctions logiques ET, OU, NON.

On remarquera que le botier 74LS157 est un quadruple 21 command par une seul entre

de slection.

c / Tester le fonctionnement des multiplexeurs intgrs 74LS151 et 74LS153. Raliser un

multiplexeur 81 en utilisant les deux multiplexeurs 41 du botier 74LS153 et de portes

logiques lmentaires. Expliciter le rle de la fonction strobe. A laide du multiplexeur 81 cbl,

en raliser la fonction qui dtecte un nombre impair de 1 parmi 3 variables dentre

7

Sance 2 : logique squentielle

1 / Bascules

- Dcrire le fonctionnement des bascules D et JK dclenches sur front telles que dfinies dans

la documentation associe.

- Cbler chacune des bascules. Pour tudier leur fonctionnement, on utilisera une horloge

externe (sortie TTL du GBF). Observer et expliquer lvolution des sorties des bascules laide

de lanalyseur logique.

2 / Raliser un compteur-dcompteur asynchrone modulo 16 laide de bascules JK actives sur

front.

Dterminer le schma bloc du compteur. Observer lvolution des sorties de chaque bascule

laide de lanalyseur logique. Tracer le chronogramme des sorties. La fonction comptage ou

dcomptage doit se faire par lintermdiaire dune commande E. Le nombre en sortie sera affich

sur un digit 7 segments de la plaque dessai.

3 / Raliser laide de bascules D actives sur front, un compteur asynchrone permettant le

comptage de 0 99.

On utilisera pour visualiser la squence deux afficheurs 7 segments avec dcodeur DCB intgr.

Donner le schma bloc du ce compteur. Le signal dhorloge sera le signal TTL de sortie du GBF.

4 / Etude dun circuit squentiel

Raliser sur plaquette le schma bloc ci dessous. Tracer le chronogramme des sorties Si.

Quelle est la frquence de ces signaux ? Relier les Si quatre LED pour visualiser la squence.

Quel usage peut-on faire de ce circuit ?

Q1 Q2

Q2 Q1 D2 D1

S1 S2

S3 S4

H

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Annexe 1 : plaques utilises en Electronique Analogique

Plaque A

9

Plaque B/C

D

S

G

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Plaque D

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Annexe 2 : Transformations de Fourier

Soit x(t) un signal continu.

On dfinit comme tant la transforme de Fourier de x. +

= dte)t(x)f(X ft2i

)f(X est le spectre damplitude de x. On a les quivalences suivantes

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Annexe 3 : extraits de THE TTL DATA BOOK FOR DESIGN ENGINEERS

- Texas Instruments

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TL EEA Electronique AnalogiquePrambuleMatriel dispositionEtude dun filtre linaire \(plaque A - sancPlaque B : modulation damplitude - Etude thorEtude pratique de la plaque BTransmission dun signal audio via un canal de tr

TL EEA Electronique NumriqueSance 1: logique combinatoireSance 2: logique squentielle

Annexe 1: plaques utilises en Electronique AnaAnnexe 2 : Transformations de FourierAnnexe 3: extraits de THE TTL DATA BOOK FOR D