Convertisseur: durée-amplitude

Résumé du document

Le rôle de ce micro projet est de réaliser un convertisseur durée-amplitude, c'est-à-dire un circuit électronique capable de convertir la largeur d'une impulsion en une amplitude. Ce circuit a de nombreuses applications notamment dans les systèmes de télémétrie.

Les objectifs sont de se familiariser avec de nouveaux composants (comparateurs, monostables et interrupteurs électroniques) et de découvrir la méthode du « wrapping » pour réaliser un circuit.

Pour réaliser ce système nous avons procédé par étapes. Nous verrons donc en détail chacune de ces fonctions dans la partie « Conception de la maquette». Ensuite nous testerons le fonctionnement du montage et nous vérifierons que les marges d'erreurs sont respectées dans la partie « Test de la maquette ».

Extraits

[...] On fixe U à +5V car on dispose d'une alimentation de +5V et car cette valeur est tolérée pour les entrées du monostable. On pourra donc par la suite (parties III et IV) connecter les monostables nécessaires directement après le comparateur sans traitement particulier sur l'amplitude du signal. La fonction d'adaptation de l'amplitude de Ve est réalisée, on obtient le schéma suivant: 2. Intégration et inversion de V1 On a désormais une suite d'impulsions d'amplitude 5V dont la durée est variable en V1. On veut que plus la durée du pulse soit élevée, plus l'amplitude du signal de sortie soit importante. [...]

[...] Le schéma suivant résume le branchement de ce composant. En réalité, c'est un composant qui contient deux interrupteurs électroniques, mais un seul est utilisé pour l'instant. Monostable (74LS221) : Générons maintenant cette tension de contrôle Q1 avec à un monostable M1. D'après le graph précédent, cette tension doit être de 5V dès le front montant de V1 et pendant une durée de 400µs, indépendamment de la durée du pulse . Après ces 400µs, elle redevient à 0V jusqu'au prochain front montant détecté en V1. [...]

[...] Cela provoque une saturation de l'intégrateur, et la relation liant la durée du pulse à l'amplitude en sortie n'est plus valable. Pour pallier à ce problème, il est nécessaire de réinitialiser l'intégrateur avant chaque nouveau pulse. Concrètement, cela revient à court-circuiter le condensateur avec un interrupteur électronique DG200. Cet interrupteur électronique sera quant à lui piloter par une tension de contrôle générée par un monostable 74LS221. D'après le cahier des charges, la durée maximale d'un pulse est de =250µs. On considère ce cas extrême sur la durée du pulse afin d'être certain que le condensateur pourra se décharger quelque soit sa durée. [...]

[...] On doit maintenant déterminer les valeurs de R4 et C1. D'après le cahier des charges du micro projet, la durée du pulse minimale τe,min vaut 50µs et correspond à une amplitude Vs,min=2V. Sachant que V1 est constant et vaut 5V, on en déduit R4 et C1. On fixe C1=4,7nF. D'où Donc Calculons désormais la valeur de α : On obtient la fraction de circuit suivante, comprenant les fonctions intégration et inversion : 3. Remise à zéro de l'intégrateur Le système d'intégration élaboré à ce stade ne fonctionne que si l'on considère un unique pulse. [...]

[...] On cherche à provoquer un déclenchement sur front montant de V1. Le mode qui nous intéresse est donc nécessairement celui mis en évidence de couleur rouge dans le tableau. Ce mode de fonctionnement nous impose de relier l'entrée A à la masse et l'entrée B au signal V1. L'entrée CLR doit être mise à l'état haut on la relie à du 5V. On utilisera la sortie Q et non la sortie Q car le signal doit initialement être à 0V et passer à 5V lors du déclenchement. [...]