Julien VILLEMEJANE Conception Niveau 2 ETI http://hebergement.u-psud.fr/villemejane/
Julien VILLEMEJANE
ConceptionNiveau 2
ETI
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2 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
A travers ce cours
● Transmission d’un signal sonore par la lumière➔ Cahier des charges / Schéma de principe➔ Choix des composants
● Etape 1 – Schéma de principe● Etape 2 – Choix des composants● Etape 3 – Photodétection● Etape 4 – Etage de sortie● Etape 5 – Etage d’entrée
● Niv 1 – Transmission analogique en bande de base● Niv 2 – Transmission analogique en bande décalée● Niv 3 – Transmission numérique en bande de base
Transmission par la lumière
Pour le niveau 1 de ConceptionTRANSMISSION ANALOGIQUE – MONO
4 EITI – Conception 1 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreCahier des charges initial
● Transmission d’un signal sonore➔ Sources de type Smartphone :
➔ Signal audio : 20 Hz – 20 kHz – MONO ➔ Signal de sortie : ± 200 mV
● Par la lumière➔ Emission
➔ Visible ou IR➔ En espace libre➔ Analogique
➔ Réception➔ Capteur : Photodiode➔ Bande passante du montage de détection : > 20 kHz
● Amplification / Restitution
5 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreStructure pour transmission MONO
● Schéma électrique - Emetteur
6 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreStructure pour transmission MONO
● Schéma fonctionnel - EmetteurALIMENTATION
ENTREE PRE-AMPLI
AMPLI DE PUISSANCE EMISSION
7 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreStructure pour transmission MONO
● Schéma électrique - Récepteur
8 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreStructure pour transmission MONO
● Schéma fonctionnel - Récepteur
RECEPTION
ALIMENTATION
PRE-AMPLI AMPLI DE PUISSANCE SORTIE
Et le stéréo ? 5.1 ? 7.2 ? 18.7 ?
Pour le niveau 2 de ConceptionTRANSMISSION ANALOGIQUE – STEREO/5.1/7.2
10 EITI – Conception 1 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreEt le stéréo ? 5.1 ? 7.2 ? 18.7 ???
● Transmission d’un signal sonore➔ Sources de type Smartphone/PC/BluRay :
➔ Signal audio : 20 Hz – 20 kHz – STEREO / 5.1... ➔ Signal de sortie : ± 200 mV
● Par la lumière➔ Emission
➔ Visible ou IR➔ En espace libre➔ Analogique
➔ Réception➔ Capteur : Photodiode
● Amplification / Restitution
11 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreEtape 3 – Photodétection
● Idée 1➔ Reproduire le système précédent en x fois
● Idée 2➔ Transposition en fréquence
● Idée 3➔ Utilisation de la lumière
12 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreEtape 3 – Photodétection
● Idée 1➔ Reproduire le système précédent en x fois
● Idée 2➔ Transposition en fréquence
● Idée 3➔ Utilisation de la lumière
- Plusieurs canaux de transmission identiques
+ 1 seule voie - Modulation / Démodulation (électronique)
+ 1 seule voie - Modulation / Démodulation (optique)
Analyse harmonique
14 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Signaux sinusoïdaux➔ On considère que le signal électrique (courant ou tension) est une
fonction sinusoïdale du temps
✔ S : amplitude du signal (V ou A)✔ w : pulsation du signal(rd/s) w = 2.p.f✔ f : fréquence du signal(Hz) f = 1/T ✔ T : période du signal (s)✔ F : déphasage du signal (rd)
s(t) = S . cos (w t + F)
15 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Signaux sinusoïdaux➔ On considère que le signal électrique (courant ou tension) est une
fonction sinusoïdale du temps
✔ S : amplitude du signal (V ou A)✔ w : pulsation du signal(rd/s) w = 2.p.f✔ f : fréquence du signal(Hz) f = 1/T ✔ T : période du signal (s)✔ F : déphasage du signal (rd)
s(t) = S . cos (w t + F)
● Théorème de Fourier (Résumé)➔ Tout signal périodique est
décomposable en une série de fonctions sinusoïdales
➔ Exponentielles complexes - TF
16 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Représentation de Fresnel➔ Représentation graphique des amplitudes et des phases des signaux
● Représentation complexe➔ Association des deux grandeurs réelles au vecteur tournant
➢ Sa projection sur x : ➢ Sa projection sur y :
17 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Représentation complexe➔ Association des deux grandeurs réelles au vecteur tournant
➢ Sa projection sur x : ➢ Sa projection sur y :
➔ Définition du signal complexe (où j² = -1)
➢ S = S.exp(jF) : amplitude complexe – ne dépendant pas du temps➢ v(t) = V.exp(jwt) et i(t) = I.exp(jwt)
➢ En régime harmonique et linéaire : v(t) et i(t) ont même pulsation, ainsi :
s(t) = s1(t) + j.s
2(t) = S . exp(j.(wt + F)) = S . exp(jwt)
v(t) Vi(t) I=
18 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Impédance complexe
19 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Fonction de transfert
➔ Modèle mathématique de la relation entre l’entrée VE et la sortie V
S d’un
système linéaire, le plus souvent invariant
20 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Diagramme de Bode➔ Représentation graphique de l’évolution en fonction de la fréquence :
➢ du gain de la fonction de transfert d’un système, noté |G(jw)| ;➢ de la phase de cette fonction de transfert, notée arg(G(jw))
On choisit souvent une représentation logarithmique en décibels (dB) pour le gain :
|G|dB
= 20 . log (|G(jw)|)
21 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Exemple 1er ordre
VER
CV
S
22 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Exemple 1er ordre
VER
CV
S
w20 * log(|G(jw)|)
w0
arg(G(jw))
-20 dB/dec
-90°
Avec w0 = 1/RC
23 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Exemple 1er ordre
ww0
+20 dB/dec
R VS
CVE
arg(G(jw))
+90°
20 * log(|G(jw)|)
Avec w0 = 1/RC
24 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreAnalyse harmonique
● Diagramme de Bode - Représentation asymptotique
ww0
+20 dB/dec
arg(G(jw))
+90°
20 * log(|G(jw)|)
ww0
+20 dB/dec
arg(G(jw))
+90°
20 * log(|G(jw)|)
G(jw) = j.w / w0
G(jw) = 1 + j.w / w0
ww0
-20 dB/dec
arg(G(jw))
-90°
20 * log(|G(jw)|)
ww0
-20 dB/dec
arg(G(jw))
-90°
20 * log(|G(jw)|)
G(jw) = 1 / (j.w / w0)
G(jw) = 1 / [ 1 + j.w / w0]
25 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Filtrage➔ Filtrage actif
➔ MF4 / UAF42
Transposition en fréquence
Pour le niveau 2 de ConceptionTRANSMISSION ANALOGIQUE – STEREO/5.1/7.1
27 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile
http://www.testeur-adsl.com/
28 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile
http://www.kitz.co.uk/adsl
29 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Exemple 1 : ADSL / Téléphonie mobile
http://www.universfreebox.com/
http://www.senat.fr/
30 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence / Multiplexage
● Exemple 2 : Radio-TV numérique
http://www.next-up.org/
CANAL NUMERIQUE CANAL ANALOGIQUE
IMAGE / COULEUR / AUDIO
1 SEULE CHAINE
JUSQU’A 8 CHAINES HD/SD
31 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Plage de fréquences Wikipedia – Onde radio
32 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Plage de fréquences
http://www.ondes-radio.orange.com/
33 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Plage de fréquences – Haute Fréquence Wikipedia – Onde radio
34 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Principe de modulation
35 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Principe de modulation
36 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Principe de démodulation
37 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Filtrage Passe-basFpass = 200;Fstop = 500;Apass = 1;Astop = 65;
38 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Filtrage Passe-basFpass = 200;Fstop = 500;Apass = 1;Astop = 65;
39 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Réalisation pratique
X XRF RF
OL OL
m(t)
p(t) p(t)
s(t)
40 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Réalisation pratique➔ Multiplication analogique – AD633
➔ Avec des transistors
41 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreTransposition en fréquence
● Réalisation pratique – Transmission FM➔ Phase Locked Loop➔ Voltage Controlled
Oscillator
Multiplexage en longueur d’onde
Pour le niveau 2 de ConceptionTRANSMISSION ANALOGIQUE – STEREO/5.1/7.1
43 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreMultiplexage en longueur d’onde
● Principe
http://www.larousse.fr/encyclopedie/
44 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreMultiplexage en longueur d’onde
● Principe
Wikipedia
http://www.connectdata.fr/
45 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreMultiplexage en longueur d’onde
● Réalisation pratique / Ampli audio
46 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreMultiplexage en longueur d’onde
● Réalisation pratique / Emetteur
Source Effilux - 24V
47 EITI – Conception 2 / Julien Villemejane
Transmission par la lumièreMultiplexage en longueur d’onde
● Réalisation pratique / Récepteur