Conception d’un analyseur de spectre à balayage

Résumé du document

On crée un signal périodique qui varie linéairement de 0 à 3V (FP1) pour l'appliquer à l'entrée CH1-X. Ce signal assure le balayage sur l'axe X. à partir de ce signal on crée un oscillateur de fréquence FVCO qui varie entre 200 kHz et 100 kHz (FP2). Le signal d'entrée e(t) de fréquence FE sera multiplié par la VCO (FP4).
Remarque : n'importe quel signal peut-être mis sous une forme trigonométrique (série de Fourier).
Avec les fonctions trigonométriques, on obtient en sortie du multiplieur plusieurs fréquences.
La fréquence utile est FVCO – Fe. Pour garder uniquement cette fréquence, on utilise un filtre sélectif (FP3) avec une fréquence de coupure à 100 kHz car FVCO - Fe est toujours égale à 100khz lorsque FVCO =100+FE. On relève ce signal sur CH2-Y (c'est l'amplitude qui nous intéresse).
On règle l'oscilloscope (mode XY...) et on obtient une analyse spectrale.
La détection de crête (FP6) est utilisée pour améliorer la visibilité sur l'oscilloscope et le filtre passe-bas (FP5) est utilisé pour respecter la plage de fonctionnement (FE [0hz ; 100khz]).

Extraits

[...] On règle l'oscilloscope (mode XY ) et on obtient une analyse spectrale. La détection de crête (FP6) est utilisée pour améliorer la visibilité sur l'oscilloscope et le filtre passe bas (FP5) est utilisé pour respecter la plage de fonctionnement (FE [0hz ; 100khz]). II.) Etude théorique Etude de fonction : 2.1 Réalisation du générateur de rampe : On veut avoir en sortie de FP1, un signal triangulaire qui varie entre 0V et 3V et de fréquence faible (5Hz). Pour réaliser cette fonction, on utilise le XR2206 câblé en ramp generation (figure 14, Doc constructeur XR2206). [...]

[...] CH 1 - X Projet CH 2 - Y Oscilloscope en mode XY Décomposition fonctionnelle : - Principe de fonctionnement : On crée un signal périodique qui varie linéairement de 0 à 3V (FP1) pour l'appliquer à l'entrée CH1-X. Ce signal assure le balayage sur l'axe X. A partir de ce signal on crée un oscillateur de fréquence FVCO qui varie entre 200kHz et 100kHz (FP2). Le signal d'entrée de fréquence FE sera multiplié par la VCO (FP4). [Remarque : n'importe quel signal peut être mis sous une forme trigonométrique (série de Fourier)] Avec les fonctions trigonométriques, on obtient en sortie du multiplieur plusieurs fréquences. [...]

[...] On a une tension continue aux bornes du condensateur C11 et C12. Le LM311 est câblé en comparateur : Pour la saturation positive : on compare la tension continue à +8V. Les résistances R33 et R34 forment un diviseur de tension pour obtenir une tension continue de 8V à partir de la tension d'alimentation (R33 = 10kΩ et R34=47kΩ). Pour la saturation négative : même principe sauf qu'on inverse les entrées + et - . Car le condensateur se charge négativement. [...]

[...] On peut affiner le réglage grâce au potentiomètre ) Filtre Sélectif : On calcule l'impédance d'entrée Ze(p) : Ze(p) = = $ $ % $ On peut simplifier l'expression de Ze(p) en supposant que r et RrC>>L : Ze(p) = $ $ % $ Calcul de la pulsation propre qui annule la partie imaginaire du dénominateur : jω) 1+2 + 2 ω ω 2 ω + = jω jω 0 ω ω ' Pour avoir une fréquence de coupure à 100 kHz, on calcule les valeurs des composants : R=956Ω C=23nF Avec ces valeurs de composant, on obtient en pratique un coefficient de qualité ) Multiplieur : Réglages avant le multiplieur : On remarque que le signal de sortie de la VCO est une sinusoïde avec un offset, pour le supprimer cette offset, on utilise un filtre passe haut avec une fréquence de coupure très basse (pour supprimer la composante continue). Le multiplieur utilisé est un ADD633. Le coefficient de ce multiplicateur est de 0,1 donc on doit amplifier le signal de sortie de la VCO. [...]

[...] La diode nous permet de supprimer la partie négative du spectre analysé dont nous ne nous servons pas. Nous somme donc partie d'une constante de temps de 3ms (calcul théorique) mais au vue du spectre, nous avons dû la baissée petit à petit jusqu'à l'obtention d'un signal correct ) Filtre passe bas : On veut crée un filtre passe bas d'ordre pour éviter des repliements de spectre : Pour réaliser ce filtre, on a utilisé 2 filtres de Sallen Key : Simulation filtre : On remarque qu'on a bien -60dB par décade (Filtre d'ordre 4). [...]