Dans une chaîne de traitement numérique du signal, le signal délivré en sortie par le convertisseur numérique analogique est un signal de type échantillonné bloqué. Afin de retrouver les propriétés fréquentielles de ce signal et mettre ainsi en évidence l’effet d’un bloqueur d’ordre 0; le logiciel de simulation LTSpice se révèle une fois de plus comme un excellent support.

La création de ce signal peut être obtenu simplement en utilisant un interrupteur commandé dont l’utilisation est montré sur le schéma suivant.

Echantillonnage_blocage_LTSpice

En choisissant un signal de commande périodique avec une durée d’impulsion très petite et en effectuant un choix de condensateur et de résistance Ron adapté, le signal obtenu correspond correctement à la définition d’un signal échantillonné bloqué comme le montre le chronogramme suivant.

Chronogramme_LTSpice

Télécharger le fichier LTSpice : echant_blocage.asc

L’effet du bloqueur d’ordre 0 peut être vu comme un filtre dont la courbe de réponse est un sinus cardinal comme l’explique la figure synthétique suivante.

diapo_sig_ech_bloque

Afin de montrer ce résultat par simulation, il est possible d’effectuer une analyse FFT du signal échantillonné bloqué en prenant un signal résultant de la somme de 4 signaux sinusoïdaux dont les fréquences sont judicieusement choisie par rapport à la fréquence d’échantillonnage comme l’indique le schéma suivant.

4signaux_ech_bloq

Télécharger le fichier LTSpice : echant_blocage_4signaux.asc

L’analyse FFT montre alors clairement l’effet de filtrage équivalent du bloqueur d’ordre 0 sur les différentes composantes fréquentielles :

spectre_ech_bloqu

schema_filtre_notchDans le cadre de l’étude de systèmes électroniques biomédicaux, je propose l’étude du filtre réjecteur ou filtre notch centrée sur la composante 50Hz. Ce filtre permet de supprimer la composante secteur EDF tout en préservant le contenu fréquentiel des signaux de mesures (ECG, SPO2, etc..). Le schéma classique que l’on retrouve dans de nombreux équipements est représenté sur la figure ci-contre.

On montre que la fonction de transfert de ce montage peut s’écrire sous la forme :

equation_notch

La simulation LTSpice suivante avec le fichier notch_filter_AnalyseAC.asc permet de vérifier le bon fonctionnement de ce montage comme le montre le résultat suivant :

simul_notch

Pour la mise en œuvre de ce filtre il est possible d’utiliser les composants suivants R=47kΩ (précision 1%) et C=68nF (précision 1%).

Pour une caractérisation rapide et simple de ce filtre on propose d’effectuer un balayage en fréquence automatique avec le générateur AFG3022 (mode Sweep) dont on règle les paramètres suivants comme le montre la photo ci-dessous.

copie_AFG3022

Afin d’obtenir une représentation correcte sur l’oscilloscope, on utilise la sortie TTL du générateur comme signal de synchronisation que l’on visualise. On opte pour un mode de déclenchement normal en choisissant un déclenchement sur front descendant et en réglant le seuil du trigger à 2V. Bien évidemment la base de temps est choisie de telle sorte à observer la totalité du balayage soit ici 200ms/div. Le résultat traduit bien la réjection en fréquence de la composante 50Hz qui se situe bien au milieu de l’écran (balayage logarithmique).

caractérisation_notch

 

ELIB1La Licence Professionnelle Electronique et Instrumentation Biomédicales du département Geii1 de l’IUT de Cachan ouvrira ses portes le 1er oct 2013 prochain. Elle est proposée en alternance (formation académique / activité en entreprise), en relation avec le Centre de Formation des Apprentis de l’académie de Versailles (CFA UNION) et en partenariat avec des réseaux professionnels et des entreprises du secteur biomédical.

L’objectif de la formation est de préparer des techniciens (Bac+2) de profil « génie électrique » aux métiers du développement, de la production, de la maintenance et de la vente de systèmes instrumentés et de systèmes instrumentés communicants dédiés au secteur biomédical.

Dans le cadre de ma veille scientifique et technique pour nos futurs auditeurs, je lance à cette occasion une nouvelle page « Scoop-it » dédiée à l’électronique et l’instrumentation biomédicales :