Le montage proposé dans cet article est inspiré de la documentation constructeur de l’amplificateur opérationnel OPA620 (Texas Instrument). Il s’agit d’une structure originale à base d’un amplificateur opérationnel double qui permet d’obtenir un filtre passe bande dont on peut ajuster facilement le facteur de qualité Q à des valeurs importantes (Dans la doc Q=100 pour fo=1MHz).

highQ_bandpass_filterPour l’étude on suppose bien évidemment que les 2 amplificateurs opérationnels sont parfaits et fonctionnent en régime linéaire. Dans ces conditions le calcul de la fonction de transfert de ce filtre nous donne :Equation1_highQbandpass

Pour le détail du calcul je vous propose le document suivant : calcul_passebande_highQ.pdf
Ce résultat peut se mettre sous la forme d’une fonction de transfert passe bande du 2nd ordre :Equation2_highQbandpassComme le montre les équations précédentes, le dimensionnement de ce filtre est donc très simple puisque il convient de choisir le couple R2 C pour fixer la fréquence centrale en utilisant, par exemple, la petite application que je mets à disposition sur ce site. La résistance R1 est alors ajusté pour obtenir la bonne valeur du facteur de qualité Q.
Un exemple de réglage et du résultat de simulation est donné ci-dessous :

result_simul

Fichier de simulation LTSpice prêt à l’emploi : verif_pbande_HighQ.asc

Certains matériaux anisotropes (quartz, tourmaline,….) présentent la propriété de se polariser électriquement lorsqu’on les comprime : cet effet est appelé piézo-électrique. Cet effet est aussi réversible, c’est à dire qu’une lame (ou cristal) d’un tel matériau subi des déformations lorsque l’on applique un champ électrique. En fixant des électrodes de part et d’autre du cristal, on forme ainsi un résonateur mécanique. L’application d’une tension provoque une excitation mécanique qui entraîne un déplacement de charges et donc la création d’un courant. Ce dipôle peut être modélisé par le schéma équivalent suivant au voisinage de la fréquence de résonance du cristal :

modele_piezo

Dans le cadre des travaux pratiques du module SEI je propose de caractériser et d’utiliser un résonateur piezoélectrique à 455kHz dont une caractérisation à titre indicatif nous donne les paramètres suivants :

     Co=260.71pF      R=8.91Ω        L=7,286mH         C=17.76pF

En utilisant le schéma de simulation LTSpice suivant :  Caract_resonpiezo.asc il est possible de tracer le module et la phase de l’impédance du résonateur pour des fréquences variant entre 430kHz et 470kHz.IM3570

Afin de vérifier les résultats  précédents, on propose d’effectuer une mesure des caractéristiques réelles du résonateur piézoélectrique en utilisant un analyseur d’impédance HIOKI IM3560.

Une copie de l’écran permet d’obtenir le résultat suivant :

140909022225

Les points de mesures sont aussi disponibles dans un fichier : caracteristique_piezo.csv

puce_siliconDepuis quelques années on rencontre des oscillateurs d’un nouveau genre, de taille minuscule (boitier de type SOT23 fréquent), très économique et assez performant. Il s’agit des « Silicon Oscillators » proposés entre autre chez Linear Technology et Maxim Integrated

A la base il s’agit d’oscillateurs de type RC mais totalement intégrés. En fonction des modèles il est possible d’obtenir des fréquences avec une précision juste inférieure à 1%. La gamme des fréquences peut s’étendre entre quelques dizaines de kHz à quelques MHz. Ce type d’oscillateur remplace avantageusement dans certaines applications (µP/µC par ex) le traditionnel quartz ou résonateur piézoélectrique que l’on retrouve dans une configuration de type oscillateur de Pierce.

LTC6900On trouve des modèles avec des fréquences fixes, mais aussi des oscillateurs dont on peut régler la fréquence avec une simple résistance externe et en jouant sur un diviseur programmable (3 taux de division configurable par une seule broche avec une entrée de type 3 niveaux). On rencontre aussi des modèles dont-on peut fixer la fréquence en envoyant une commande via un bus de type SPI ou I2C. Afin de réduire les émissions d’interférences dans des équipements de type alimentation à découpage, les constructeurs offre même des oscillateurs à étalement de spectre.

Avant de mettre en oeuvre le sempiternel oscillateur NE555 (et/ou ses descendants), pensez donc « Silicon Oscillator » et je vous invite à consulter ces quelques documentations constructeurs (petite sélection de circuits que j’utilise dans mes projets & TP d’électronique) et ces notes d’applications.

  • Une sélection des circuits Silicon Oscillator chez Linear Technology :

product_card_LT

Il s’agit d’une idée de plus en plus répandue qui consiste à récupérer une partie de l’énergie présente dans notre environnement afin d’alimenter de petits dispositifs électroniques. Il existe tout un ensemble de techniques permettant d’exploiter les mouvements d’un corps, la chaleur, les vibrations ou les ondes électromagnétiques.

Voici quelques liens sur cette thématique chez quelques constructeurs électroniques :

Dans un précédent article, je vous avais proposé le test d’un module convertisseur d’énergie mécanique ECO100.

Voici une petite illustration proposée par Linear Technology qui résume bien cette technologie en plein développement.