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EGIM 1 ère année 2004- 2005 EEA Travaux de Laboratoire TL EEA Electronique Analogique......................................................................................................................... 2 Préambule .......................................................................................................................................................... 2 Matériel à disposition ........................................................................................................................................ 2 1. Etude d’un filtre linéaire (plaque A - séance 1 : 4h)................................................................................. 3 2. Plaque B : modulation d’amplitude - Etude théorique............................................................................. 4 3. Etude pratique de la plaque B ................................................................................................................... 4 4. Transmission d’un signal audio via un canal de transmission imposé.................................................... 5 TL EEA Electronique Numérique ......................................................................................................................... 6 Séance 1 : logique combinatoire....................................................................................................................... 6 Séance 2 : logique séquentielle ........................................................................................................................ 8 Annexe 1 : plaques utilisées 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

TP EEA Electronique Analogique - fresnel.fr · Séance 1 : logique combinatoire ... 3 / Réaliser à l’aide de bascules D actives sur front, un compteur asynchrone permettant le

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  • 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

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  • 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

    8

  • Annexe 1 : plaques utilises en Electronique Analogique

    Plaque A

    9

  • Plaque B/C

    D

    S

    G

    10

  • Plaque D

    11

  • 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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  • 13

  • 14

  • 15

  • 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