Filtre 50Hz (Passe bande)

Dernière mise à jour le 31/10/2013

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Caractéristiques principales 

Gain en tension: 1,1

Tension : 9V

Vin : 2V rms maxi (risque de saturation pour des tensions de 2,5V rms)

Technologies : Transistor 2N2222 et des composants standards

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Schéma

filtre-passe-bande 

Étage d’entrée 

L’étage d’entrée est constitué d’une cellule RC (filtre passe bas) R1/R2/C1, la fréquence de coupure de cette cellule RC est :

 Fc=1/(2*3,14*R*C*) 

Pour une fréquence de coupure de 50Hz avec un condensateur de 2,2µF la valeur de la résistance R est de 1446,9 Ohms (valeur normalisé ajout d’une résistance R1  de 1k1 et une résistance R2 de 330 ohms. 

Pour une tension d’entrée de 1V crête (0,707V Rms) la tension au potentiel A qui correspond à la tension en sortie de notre cellule RC à un gain en tension de 0,711 environ 0,7. Il en résulte que nous nous retrouvons avec 0,7 fois la tension d’entrée pour un signal d’entrée de 50Hz. 

Pour  1V crête à 50Hz nous avons 0,7V en sortie

Pour 2V crête à 50Hz nous avons 1,4V en sortie

Etc… 

Fréquence inférieur  à 50Hz 

Lorsque la fréquence du signal va diminuer  prenons un signal de 10Hz, nous avons un gain en tension de0,98 environ 1 c'est-à-dire que l’entrée est égale à la sortie. 

Pour  1V crête à 10Hz nous avons 1V en sortie

Pour 2V crête à 10Hz nous avons 2V en sortie

Etc… 

Fréquence supérieur à 50Hz 

Lorsque la fréquence du signal va augmenter prenons un signal de 2kHz, nous avons un gain en tension de 0,025 c'est-à-dire  pas grand-chose en sortie lorsque la fréquence est élevé. 

Pour  1V crête à 2kHz nous avons 25mV en sortie

Pour 2V crête à 2kHz nous avons 50mV en sortie

Etc… 

Filtre passe bande 

En regardant  la composition de la cellule R1/R2/C1/C2, nous somme en présence d’un filtre coupe bande. Bien entendu en sortie de ce filtre nous atterrissons sur l’étage d’amplification qui celui-ci à une impédance d’entrée sur lequel je ne détaillerais pas tous les calculs vous risquerez de bayer….. 

Cependant, la tension d’entrée (In) (prenons comme exemple 1V comme au début), en sortie du filtre passe bas à 50Hz nous avons 0,7V dis précédemment, si nous branchons notre filtre directement  sur le montage suivant un problème intervient. 

Hé oui !!! L’impédance d’entrée de notre étage amplification comme je l’es dis il y’a une impédance d’entrée qui ne peut pas être négligé ça serais trop facile et faciliterais beaucoup les calculs. 

Le potentiel au point A n’est donc plus de 0,7V mais proche des 0,4V soit 0,3V de moins pour une fréquence de 50Hz, et en sortie de notre filtre passe bande la tension serais donc de 0,206V. Hum !! vous y croyez ? moi non !! alternatif/continu fonctionnement différent. 

Pour les puristes je vous joins la note de calculs en PDFles résultats sont remarquables. 

Note de calcul Note de calcul

Étage amplification 

Le but est d’avoir en sortie une tension amplifiée  environ 3,16 fois la tension d’entrée, effectivement le gain en tension en sortie de notre amplificateur s’exprime par la relation :

Av=-(β*R5/(2187,5+(β+1)*R6) 

Β=175, on retrouve donc Av=-3,16 

Essayons de comprendre, nous avons un gain Av=-3,16 ce gain est la division entre la tension de sortie de l’étage amplification divisé par la tension d’entrée de l’étage d’amplification. 

Ah oui !!! mais la tension d’entrée au niveau de l’étage d’amplification c’est la tension en sortie de notre filtre passe bande c’est-à-dire Vs=Ve*0,349 (voir Note de calcul). Dans ce cas pour une tension crête de 1V, nous avons en sortie de l’étage d’amplification Vout=1*0,349*-3,16=-1,10V , une tension qui est en opposition de phase par rapport à l’entrée. 

Par contre si on regarde l’amplification (Av) par rapport au signal d’entrée (In) Av  n’est plus de -3,16 mais de Av=1,1  soit Av=Vout/Vin=1,10/1=1,1 

Dans ce cas le gain (dB)  G=20log(Vout/Vin)=20log(1,1)=0,82dB 

Aperçu du fonctionnement par graphe

graphes-1.png

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Circuit(s) imprimé(s)

Non réalisé

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Historiques

30/10/2013

-Ajout filtrage 50Hz (passe bande)

30/10/2013

- Modification « gain en tension »

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