Comprendre l'électronique par la simulation.
par Serge Dusausay  Espace lecteur  plan du site


 Articles 40 et 41 
   Quelques informations supplémentaires des pages 251 à 275 du livre.


Dans cette page, on donne quelques spécificités expérimentales au traitement des signaux faibles, ainsi que 2 schémas de générateur de bruit.


Aspect technologique

- Dans le domaine de l'électronique "signaux faibles", il faut cohabiter avec la présence inévitable de bruit.
Pour éviter une trop forte diminution du rapport signal sur bruit dans un système de transmission, il est nécessaire de faire appel à des composants "faible bruit". Il s'agit de composants dont le constructeur soigne tout particuculièrement certaines caractéristiques afin de réduire le bruit.
En composants discrets, on exploitera plus particulièrement :
- les résistances de type bobinées (mais attention à leur inductance intrinsèque), à film métallique, à film de carbone. A éviter : les résistances en carbone aggloméré.
- les condensateurs à faible fuite.
- les inductances à faible résistance interne. Attention également à la disposition physique des inductances, car ce sont des éléments rayonnants.
- les transistors "faible bruit".
- les amplificateurs opérationnels "très faible bruit" (ultra low noise).

Il est bien évident qu'une miniaturisation réduit les risques de capter des bruits externes, et qu'il est préférable d'exploiter les CMS.

Les techniques de faible bruit nécessitent également des soins particuliers sur la réalisation (blindage, implantation, plan de masse...) ce qui est coûteux en temps et en matériel. Ceci explique qu'il est rare de voir des Travaux pratiques de ce type dans les écoles d'électronique. Par contre, des séances de simulation Pspice (directive .NOISE) permettent de découvrir une multitude de renseignements intéressants comme l'évaluation des conséquences d'un changement de paramètre.

Générateur de bruit

Les générateurs de bruit sont largement utilisés en acoustique, en traitement de signal...
Ils peuvent également permettre la caractérisation de tout système vis à vis du bruit, comme on exploiterait un G.B.F. sinusoïdal pour mesurer la bande passante d'un amplificateur par exemple.
Est donné ci dessous le schéma d'un générateur de bruit commercialisé, le PNG 11. Cet appareil est ancien, mais sa simplicité et sa fiabilité en font un instrument très précieux.
PNG11
Schéma structurel du générateur de bruit PNG11

La fonction principale est un générateur de bruit blanc.
Par insertion de filtres, on dispose de bruit rose ou de bruit "band passed".
Un réglage de niveau se fait par un simple amplificateur à gain variable.

Il est intéressant de remarquer que la structure de ce générateur de bruit blanc suit le schéma bloc proposé en page 186 du livre, dans l'article 30.
En effet, le PNG 11 est basé selon les indications de l'annexe 2 de cet article :
PRPG à 39 bascules, fréquence d'horloge à 2 MHz, donc fréquence de coupure à 100 kHz.

Remarquons pour finir qu'on peut réaliser soit-même un autre type de générateur de bruit très peu coûteux :
il suffit d'une diode zener polarisée dans son coude zener. Le schéma fait donc appel à une alimentation DC, une résistance de polarisation, et de la zener.
Pour se placer vers le coude zener afin de rendre la diode particulièrement bruyante, l'expérience montre qu'il est plus facile de faire varier l'alimentation que la résistance.
Ne pas oublier un condensateur de liaison pour couper la composante continue.
générateur de bruit simple
générateur de bruit simple
En sortie de ce condensateur, la tension de bruit attteint plusieurs dizaines de mV (mesurée sur la bande passante d'un voltmètre "efficace vrai"). Un étage à base d'amplificateur opérationnel peut être justifié pour augmenter le niveau de bruit.
La simplicité de ce circuit à zener est tel que ce dernier est fréquemment utilisé dans les cartes de Travaux Pratiques d'électronique pour ajouter volontairement du bruit en un point particulier du montage, afin d'observer la conséquence sur le signal et sa transmission. L'exemple type très pédagogique et spectaculaire est de bruiter une source sinusoïdale modulée en fréquence (issue d'un G.B.F.), et d'observer le comportement d'une P.L.L. en démodulation de fréquence, qui retrouve, dans de très bonnes conditions, le modulant. Un relevé expérimental de cette expérience est donné en complément de l'article 43.

fin de l'article 40

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