Projet d'électronique : l'échantillonneur bloqueur

Résumé du document

L'objectif est de réaliser un montage qui permette d'échantillonner-bloquer tous les signaux étant émis en entrée du montage, dans la bande 0-500kHz. Le blocage devra alors être compatible avec les temps de conversion des CAN (convertisseurs analogiques numériques) 8 bits courants, soit des temps de conversion courts, compris entre 10 ns et 10 us.

L'échantillonneur bloqueur permet de stabiliser la valeur du signal en entrée du CAN, pendant toute la durée de conversion analogique numérique du signal. La variation maximale autorisée sur ce genre de convertisseur est la tension maximale (dans notre projet, on a utilisé 10 volts) divisée par 2 puissance 8, soit 256. La variation maximum de la tension pendant le temps d'acquisition est de 0.078V.

Extraits

[...] C'est donc la tension appliquée au condensateur qui servira ensuite de référence pour la conversion analogique numérique du CAN. Lorsque la conversion analogique numérique est effectuée, l'interrupteur se ferme à nouveau, et le circuit répète les étapes présentées ci-dessus. Pour réaliser le circuit échantillonneur bloqueur, nous allons donc créer la partie échantillonnage du signal d'entrée à l'aide d'un interrupteur commandé, puis la partie blocage du signal d'entrée, représentée par un simple condensateur dans le cas idéal. Remarque : nous avons choisi de produire l'interrupteur commandé à l'aide d'un transistor à effet de champ Présentation qualitative du système Nous allons voir dans cette partie le découpage du circuit électronique. [...]

[...] Page 8 sur 14 Le schéma complet du montage électrique est le suivant : Page 9 sur 14 III. Résultats de simulation électrique Sur la figure ci-dessous, nous pouvons voir le résultat de simulation pour un signal d'entrée d'amplitude 5V et de fréquence 25 KHz. Le signal de sortie ainsi obtenu est conforme avec le cahier des charges. Le signal est maintenu un peu moins d'une microseconde et la variation de tension constatée pendant le temps d'acquisition reste convenable. Néanmoins, nous pouvons voir des limitations importantes dans les hautes fréquences (les fréquences avoisinant les 500 kHz). [...]

[...] Conclusion Notre projet nous a permis d'obtenir un circuit simple et fonctionnel. Les composants utilisés restent facilement accessibles et leur prix est raisonnable. Néanmoins, nous pouvons voir des limitations importantes dans les hautes fréquences (les fréquences avoisinant les 500 kHz). En effet, en hautes fréquences, le signal reconstitué en sortie (échantillonné bloqué), après passage dans un convertisseur numérique analogique, a une amplitude inférieure au signal d'entrée. Nous ne pouvons pas résoudre ce problème avec le convertisseur que nous avons choisi en sortie de ce circuit. [...]

[...] Le rapport cyclique choisi ainsi permet à la mémoire d'avoir 0.1 us pour mémoriser l'amplitude du signal. Le signal Vsc correspond à l'horloge. Le signal Vec+ est le signal échantillonné. Page 6 sur La troisième partie constitue le blocage de la valeur dans une capacité. La partie avec le transistor sert à décharger la capacité pendant le temps d'acquisition du signal. Si nous n'avions pas mis cette partie, la capacité se déchargerait trop lentement pendant les périodes d'acquisition de signal décroissant. [...]

[...] Par la même occasion, comme nous avions séparé les parties négatives et positives du signal, nous les regroupons à la fin de ce montage. Pour cela, nous utilisons un soustracteur. Ainsi, nous obtenons le signal échantillonné bloqué. Comme nous pouvons le voir sur le schéma précédent, le signal échantillonné bloqué a une amplitude légèrement inférieure à celle du signal d'entrée. Nous allons corriger ce défaut avec l'utilisation d'un amplificateur d'amplification 1,45. Les suiveurs en entrée servent à ne pas perturber les étages précédents. [...]