Jour 1 – matin :
1. Capteurs
a) En s’appuyant sur différentes technologies (photodiode, composant piézo-électrique, thermistance, bobine, etc.), la diversité des modèles de sources est envisagée.
b) Application pratique s’appuyant sur une documentation de constructeur
2. Conditionnement du signal : amplification et adaptation d’impédance.
a) Justification des caractéristiques de cet étage en s’appuyant sur celles de la source d’une part et celle du numériseur d’autre part.
b) Application pratique pour deux types de sources : impédances internes élevée et faible. Montage trans-impédance et montage amplificateur de tension. Application à la photodiode et à un capteur piézoélectrique par exemple.
c) Première prise en compte de la notion de filtrage fréquentiel en affinant les modèles des amplificateurs opérationnels.
Jour 1 – après-midi :
1 Conditionnement du signal : mise en place et simulation sous le freeware Spice choisi de deux montages typiques.
Mise en évidence de l’intérêt de réaliser une amplification différentielle pour supprimer certains bruits (mode commun).
2. Bruit : bilan de bruit de la chaîne d’acquisition – analyse.
a) Explicitation des sources de bruit de la chaîne de mesure : capteur, conditionnement, entrée du numériseur, extérieur.
b) Structuration de l’analyse en prenant le point de vue du bruit équivalent en entrée de numériseur.
c) Formule de Friis (facteur de bruit d’une cascade de quadripôles).
d) Amplificateur faible bruit et son positionnement dans la chaîne d’acquisition.
Jour 2 – matin :
Concevoir le système de filtrage pour améliorer le rapport signal sur bruit.
1. Fonction de transfert : un outil mathématique puissant abordé d’un point de vue utilisateur.
Transformée de Laplace, fonction de transfert, critères de stabilité des filtres.
2. Du filtre idéal au filtre réel.
Spécification d’un gabarit,
Outils de normalisation et de transposition.
3 Filtres prototypes et leurs propriétés : Butterworth, Legendre, Chebyshev, Cauer, Bessel.
Jour 2 – après-midi :
1. Simulation sous le freeware Spice de filtres passifs.
Cahier des charges → Gabarit → prototype → composants et leur valeur,
Analyse des réponses fréquentielles (bande passante et bande coupée) et temporelles.
2. Synthèse de filtres actifs par la méthode de Sallen-Key.
3. Simulation sous le freeware Spice de filtres actifs.
Cahier des charges → Gabarit → prototype → composants et leur valeur,
Analyse des réponses fréquentielles (bande passante et bande coupée) et temporelles (temps de réponse),
Sensibilité (Dispersion des valeurs de composants).
Jour 3 – matin :
1. Optimisation de la chaîne d’acquisition vis-à-vis du critère signal à bruit (2H00).
En abordant le cas d’usage d’une chaîne à deux amplificateurs :
a) Action sur la chaîne de conditionnement afin de ne pas détériorer la sensibilité intrinsèque du capteur.
b) Action sur la chaîne de conditionnement afin de ne pas détériorer la résolution du numériseur.
2. Simulation de la chaîne d’acquisition sous le freeware Spice et mise en évidence des principales caractéristiques du système complet.
Jour 3 – après-midi :
Bonnes pratiques pour choisir la technologie adaptée au travers des datasheet des composants. Pour cela, cette dernière demi-journée suivra le fil rouge d’un traitement analogique permettant d’interfacer le signal capteur à l’entrée du convertisseur analogique-numérique. Elle s’appuiera sur la conception des filtres réalisés lors de la 2ème journée.
1. Capteurs : Principales caractéristiques.
2. Amplificateurs opérationnels : Principales caractéristiques et positionnement de l’amplificateur d’instrumentation.
3. Numériseur : choix du CAN.
4. Simulations de validation avec le freeware Spice (1H00) avec différentes caractéristiques d’amplificateurs opérationnels. Visualisation des impacts sur la réponse du filtre : effet sur la bande passante, sur le bruit et sur la dynamique.
5. Bilan de la formation
