L'ÉLECTRONIQUE CRÉATIVENº 237

MARS 1998MENSUEL

202 FB • 8,80 FS

ISSN 0181-7450

Nº 237MARS 1998

MENSUEL

202 FB • 8,80 FS

ISSN 0181-7450

TESTEUR

DE C.I.

INTELLIG

ENTTESTEUR

DE C.I.

INTELLIG

ENT

ALIMENTATION DE LABO0 À 24 V/1 OU 2 A

ALIMENTATION DE LABO0 À 24 V/1 OU 2 A

OÙ EN EST LA DAB?

(DIGITAL AUDIO BROADCASTING)

OÙ EN EST LA DAB?

(DIGITAL AUDIO BROADCASTING)

CONVERTISSEURDE SYMÉTRIE AUDIOCONVERTISSEURDE SYMÉTRIE AUDIO

Elektor EXTRA

PC Plusau centre du magazine

Elektor EXTRA

PC Plusau centre du magazine

RÉALISATIONS14 alimentation réglable de 0 à 24 V, 1 à 2 A

24 symétriseur/désymétriseur de signaux audio

pour un niveau de qualité encore meilleur

28 ionisateur contribution des ions négatifs

à une ambiance positive

32 80C32 BASIC automate-gigogne 2ème partie :

soudures et pratiques similaires

54 testeur de C.I. 1ère partie : description & construc-

tion

66 babiole à LED de l’opto-électronique

au format de poche

INFORMATIONS20 traitement de signal numérique 3ème partie :

filtre de bande numérique

53 électronique en ligne panorama des semi-conducteurs

62 en point de mire : DAB la radio numérique 1ère partie

69 infocartes SSM2141 & SSM2142

72 logiciels actualités CircuitMaker Design Suite

76 actualités électroniques

RUBRIQUES61 aides à la réalisation68 le coin du lecteur71 Petites Annonces Gratuites Elektor74 Publitronic Service75 la Compatibilité ÉlectroMagnétique84 avant-première du numéro d’avril84 colophone

SOMMAIREMars 1998 Elektor 237

6262

1414

5454

symétriseur/ désymétriseur

de signauxaudio

symétriseur/ désymétriseur

de signauxaudio

2424

DAB la radio

numérique

DAB la radio

numérique

alimentation réglablealimentation réglable

testeur de C.I.testeur de C.I.

En plus de l’échange de données, onpeut également, grâce à un réseau,« doper » quelque peu un PC peupuissant. Un ord inateur Pentium200 MHz équipé d ’un d isque de3 giga-octets pourra par exemple trèsbien mettre 1 giga-octets à la disposi-tion d’un 486 DX4/100 ne disposant luique d’un disque de 500 Moctets. Lelecteur de CD-ROM du Pentium seraégalement accessib le à partir du486 DX4/100. Dans beaucoup de cas,il ne sera donc pas nécessaire d’ins-taller un tel lecteur dans le 486 lui-même. Même un lecteur de disquessouples (floppy) et un lecteur interneIomega ZIP de 100 Moctets peuventêtre partagés via un réseau.

Un réseau EthernetEn définitive, il n’y a qu’un seul type de

topologie de réseau qui convienneaux petits réseaux et il s’agit de latopologie en bus basée sur Ethernet. Iln’existe à ce niveau que deux implé-mentations physiques totalement dif-férentes. Le réseau 10Base-2 utilise ducâble coaxia l (BNC). La versionmoderne s’appelle 10Base-T et fonc-tionne avec du câble « UTP» (Unshiel-ded Twisted Pair = paires torsadéesnon blindées).Une structure en bus se compose enprinc ipe d’un long câble équipé àchacune de ses extrémités d’une résis-tance de terminaison. Le long de cecâble, on installe sur des prises inter-médiaires des cartes réseaux (égale-ment appelée « transceiver », unecontraction de « transmitter » et de« receiver »). Le protocole utilisé pourl’échange d’informations sur ce câbleest, par exemple, Ethernet.

Ethernet est un protocole qui fut à l’ori-gine développé par Xerox en 1976 (leréservoir d’idées du Palo Alto ResearchCenter de Xerox, le PARC, fut égale-ment à l’origine de l’invention de lasouris et des premiers systèmes d’ex-ploitation basés sur un système defenêtres; il s’agissait de Smalltalk, àpartir duquel Apple a par la suitedéveloppé son GEM et Microsoft sonMS-Windows).Ethernet est basé sur le protocoleCSMA/CD (Carrier Sense Multip leAccess/Collision Detection = accèsmultip le par détec tion deporteuse/détection de collisions). Unestation qui souhaite émettre commen-ce par « écouter » le câble pour voir sicelui-c i est actif (détection de porteu-se). Si ce n’est pas le cas, elle peutelle-même commencer à émettre. Surle bus d’un même réseau, il peut y

X-2 - 3/98 Elektor EXTRA ————————————————————PC-PLUS

Si nous avons deux ordinateurs qui échangent de nombreusesdonnées, que nous souhaitons leur faire partager une imprimanteet que tout ce petit monde se trouve à plus d ’une dizaine demètres l’un de l’autre, la meilleure solution est le réseau. Pourceux qui n’ont jamais travaillé avec un réseau, cela semble unetâche insurmontable. C’est pourtant plus épatant qu’on ne lepense; le coût d ’une paire de cartes réseau n’est pas si élevéque cela et avec un réseau Ethernet standard, on peut atteindreune vitesse maximale de 10 millions de bits par seconde.

Co m m e n t é t a b l is-jeu n ré se a u ?

P. Smit

982001 - 11carte-réseau carte-réseau carte-réseau

résistance terminale raccord en T résistance terminale

Figure 1. Un réseau simple pour trois ordinateurs, réalisé à partir de 3 cartes réseau BNC. A chacune des extrémités, le câble de lia isondoit être term iné par une résistance de term inaison.

avoir plusieurs émetteurs connectésen même temps (accès multiple). Leréseau contrôle si plusieurs stations duréseau souhaitent simultanémenttransmettre des données sur le réseau.Si elles le font simultanément, il se pro-duit alors ce qu’on appelle une colli-sion entre les paquets. Ceux-c i sont dece fait perdus, ce à quoi l’émetteurpallie en émettant une nouvelle foisson paquet.Le protocole Ethernet prend en char-ge la régulation du trafic sur le réseau.Il définit quelle carte réseau peutcommuniquer et constate les collisionsentre les paquets Ethernet (détectionde collisions).

UTP ou BNC ?Si l’on veut mettre deux ou plusieurs PCsur un réseau Ethernet, on se trouvedevant un premier choix important :câblage UTP ou BNC ? Pour les grandsréseaux, c ’est UTP qui a la préférence.Pour ne relier entre eux que quelquesordinateurs, on peut tout aussi bien uti-liser du BNC.

Un réseau BNCLe plus simple des réseaux BNC secompose de deux ordinateurs dispo-sant chacun d’une carte réseau BNC.Sur le connecteur BNC de chacunedes cartes réseau se trouve un rac-cord en « T», lequel reçoit d’un côtéun terminateur (résistance de terminai-son) et de l’autre côté le câble coaxial(câble de raccord BNC). Cette résis-tance de terminaison est destinée àprévenir l’apparition de réflexions(écho) au niveau du câble.Un unique tronçon de câble coaxialpeut aller jusqu’à 185 mètres de lon-gueur. Il peut s’y trouver connecté aumaximum 30 PC. La distance minima-le entre deux points de connexion(raccords en « T») est de 0,5 mètre.Via des hubs, des routeurs et des répé-

teurs, on peut connecter entre euxplusieurs segments BNC, de sortequ’un LAN (Local Area Network =réseau local) peut être bien plus éten-du qu’un unique câble coaxial.Pour deux ordinateurs, nous auronsdonc besoin d’un câble de raccordBNC, de deux cartes réseaux avecraccord en « T» et de deux résistancesde terminaison. Un troisième ordina-teur se raccorde habituellement à lastructure en bus en retirant le termina-teur d’un des deux raccords en « T» eten le remplaçant par un deuxièmecâble de raccord, à l’autre boutduquel on place un nouveau raccorden « T» et on remonte l’ancien termi-nateur. Via un troisième raccord en T,on peut interconnecter un troisièmeordinateur. Les terminateurs sont donctoujours installés aux extrémités ducâble (cf. figure 1).Pour un réseau plus étendu, on utilisela même structure en bus. On installealors un boitier de raccord spécial, àpartir duquel on connecte une sortede câble de rallonge BNC. C’est surce câble de rallonge que l’on peutinstaller plusieurs raccords en « T».Un réseau BNC à l’inconvénientqu’une rupture de câble ou un simplemauvais contact met l’ensemble du

réseau « à plat ». Tous ceux qui setrouvent sur le même segment ne peu-vent p lus trava iller. L’utilisation deboites de raccord BNC améliore sensi-b lement les choses. Celles-c i sontconçues de telle manière que lesimple fait d’en retirer le câble de ral-longe provoque de manière interne lareconnexion du réseau sans perturberle fonctionnement de celui-c i.

Un réseau UTPL’UTP est plus moderne. Pour un réseauà créer à partir de rien, il vaut mieuxpréférer l’UTP au BNC. Pour un réseauappelé à s’étendre, l’UTP offre desérieux avantages. Le câble estmeilleur marché, le réseau est plusfiable et plus facile à gérer. En outre, unréseau téléphonique basé sur ISDN etun réseau Ethernet peuvent se partagerle même câble (UTP catégorie 5), cequi simplifie notablement l’infrastructureà mettre en place dans un grand bâti-ment. Un Ethernet standard BNC ou UTPfonctionne à 10 MHz, mais un câbleUTP catégorie 5 peut aller jusqu’à100 MHz. Nous pouvons alors envisa-ger, dans une phase ultérieure, unemigration vers un réseau 100Base-T plusrapide ou vers un 100Base-T4. Dans uncâble UTP catégorie 5 (figure 2), on

PC-PLUS ——————————————————— Elektor EXTRA X-3 - 3/98

982001 - 12manteau

anti-arrachementconducteur

isolation

paire deconducteurs

torsadée

Figure 2. Un câble UTP (Unshielded Twis-ted Pair) comporte huit fils qui sont torsa-dés par paires.

982001 - 13acarte-réseau carte-réseau

câble d'interconnexion

982001 - 13bcarte-réseau carte-réseaucarte-réseau

HUB

Figure 3. On peut réaliser un réseau UTP pour deux ordinateurs à partir d ’un câble delia ison c roisé (a). A partir de trois ordinateurs et p lus, il faut absolument un hub (b).

trouve en fait 8 conducteurs torsadéspar paires. En transmettant la mêmeinformation sur les deux conducteursd’une même paire, les champsmagnétiques parasites captés par lesdeux conducteurs de cette paire s’an-nulent mutuellement. C’est de cettefaçon que l’on réalise une transmissionexempte de perturbations.Dans le cas du 10Base-T et du100Base-T, on n’utilise que deux desquatre paires de conducteurs. Dans lecas du 100Base-T4, ce sont les quatrepaires qui sont utilisées. En princ ipe,nous pouvons connecter les quatrepaires puisqu’il y a compatib ilitéascendante. Le 10Base-T et le100Base-T utilisent les paires D1 et D2.L’ISDN utilise les paires D3 et D2. Si nousutilisons un boîtier de raccordementUTP sur un câblage prévu pour sup-porter du 100Base-T4, nous pourrons yconnecter aussi bien de l’ISDN que du10Base-T, du 100Base-T et du 100Base-T4. Il est extrêmement important deveiller qu’un conduc teur princ ipa lISDN ne soit pas raccordé au réseauUTP. Du côté de la connexion du NT-1ISDN il peut en effet se trouver une ten-sion d’au moins 90 V qui pourrait seretrouver dans le réseau via la paireD2. Il est à espérer que vous êtes bienassuré ....Dans le cas d’un réseau 100Base-T4,les quatre paires de conducteurs sontutilisées. C’est pour cela que l’onappelle également ce type de réseauun réseau à 200 MHz. En réalité, ils’agit d’un double réseau à 100 MHzpour lequel un câble catégorie 5 à100 MHz est suffisant.Il y a des câbles qui supportent desvitesses de transfert encore plus impor-tantes, comme le câble catégorie 5+(jusqu’à 300 MHz) et le câble catégo-rie 6 (jusqu’à 600 MHz) mais ceci n’estpas intéressant pour la transmission dedonnées dans la maison, le jardin oula cuisine. Ils sont par ailleurs notable-ment plus chers.

« To hub or not to hub ? »Pour l’interconnexion de deux ordina-teurs, on peut aussi bien utiliser de l’UTPque du BNC. Dans le cas de trois ordi-nateurs, on tombe sur un petit problè-me d’ordre financier (c f. figure 3). Ilfaut prévoir de s’équiper d’un hub(moyeu) central et cela coûte rapide-ment un petit millier de francs. Avecdu BNC, on n’en a pas besoin.Un hub est en fait une boite de rac-cordement centrale pour câbles UTP.La structure en bus est en définitiveréalisée et gérée par le hub lui-même.Pour chaque ordinateur, on a besoin

au niveau du hub d’une porte UTP. Plu-sieurs hubs peuvent être raccordésentre eux au moyen à l’aide d’uncâble de raccordement via un port« montant ». Les plus petits hubs com-portent 4, 8 ou 16 portes UTP.Le prix des cartes Ethernet varie de250 jusqu’à près de 800 francs. Si l’onpart sur la base d ’un prix de300 francs par carte réseau et d’unedistance de 10 mètres entre chaqueordinateur, on en arrive à un coût glo-bal tel qu’expliqué c i-après.Pour un montant d’environ 800 francs,on peut construire un réseau pourdeux ordinateurs. La différence de prixentre BNC et UTP est négligeable dansle cas de deux ordinateurs. Dans lecas d’un réseau de trois ordinateurs, lecoût total d’un réseau BNC atteindraenviron 1 200 francs, a lors qu’unréseau UTP dépassera les 2 000 francsà cause de la nécessité du hub.

La carte EthernetLes cartes Ethernet sont disponiblespour les connecteurs d’extension ISAqui se trouvent dans chaque PC, toutautant que pour les connecteurs d’ex-tension plus modernes PCI. Une carteréseau PCI est plus rapide mais aussiplus chère. Pour un usage domes-tique, une carte ISA suffira largement.Les modèles de cartes les plus anciensnécessitent la sélection de l’adresse etde l’interruption via des pontets sur lacarte elle-même. Les cartes modernessont configurées à l’aide d’un petit pro-gramme utilitaire. Avec certains sys-tèmes d’exploitation, il est nécessairede démarrer l’ordinateur à l’aide d’unedisquette de démarrage MS-DOS afinde configurer la carte réseau avantque le système d’exploitation ne soitcapable d’en faire quoi que ce soit.Les interruptions qu’il est le plus logiqued’utiliser sont IRQ5, 10 ou 11. Une carteson utilise le plus souvent IRQ7 ou IRQ5.La valeur standard pour une Sound-Blaster est l’IRQ7 en partage avec LPT1(port d’imprimante). Avec la générationactuelle des ports d’imprimantes(ECP/EPP), cela n’est plus possible. Latendance au niveau de l’interruptionattribuée à la carte son est à aller versIRQ5. Par conséquent, toutes les inter-ruptions en dessous de 9 se trouventoccupées. IRQ9 elle-même n’est pas àconseiller. IRQ11 est parfois utilisée parun troisième port IDE (CD-ROM) etIRQ12 est utilisée par la souris PS/2. Leport le plus couramment utilisé estIRQ10 et l’adresse standard est donc300h. Grâce à la technique appelée« Plug and Play » (PnP), la carte réseaurecherche elle-même une adresse et

une interruption qui sont libres. Via lesprogrammes pilotes, ces informationssont ensuite communiquées au systè-me d’exploitation. Sous Windows 95,cela ne se passe pas toujours très bienavec certaines carte PnP des premièresgénérations. La carte réseau choisit,avant le démarrage de Windows95,une adresse et une IRQ. Ensuite, Win-dows95 démarre, constate que cettecombinaison adresse/IRQ n’est pas libreet en propose une autre au program-me pilote Windows95. Après cela, ladiscussion continue entre eux pendantun moment et en définitive Windows95conclut qu’il n’y a pas de carte réseauinstallée. La seule solution consiste àdésactiver la fonctionnalité PnP de lacarte réseau via un programme deconfiguration MS-DOS.Une carte-mère PnP détermine grâceà un processus PnP matériel automa-tique lors du démarrage quelles sontles interruptions qui sont attribuées à lacarte VGA PCI et à la carte réseau PCI.Si la carte réseau est une carte ISApositionnée par logic iel sur IRQ10 etque vous avez une autre carte PCI(par exemple VGA) qui se voit attribuerde manière automatique par la carte-mère PnP cette même IRQ10, cela nefonctionne (évidemment) pas. Vousdevez a lors attribuer explic itementcette IRQ10 à la carte ISA. Il faut pource faire rentrer, durant la phase dedémarrage, dans le « BIOS set-up » etindiquer que IRQ10 est uniquementdestinée à être utilisée par les cartesISA. A partir de là, le BIOS PnP n’attri-buera plus cette interruption lors de laphase d’attribution des interruptions.Si vous avez l’intention de commenceravec du BNC mais que vous voyezrapidement venir le moment ou tout levoisinage sera raccordé à votreréseau, choisissez donc une carte« combo ». Il s’agit d’une carte quisupporte à la fois le BNC et l’UTP. A unstade ultérieur, vous pourrez rempla-cer le câble BNC par un câble UTP etvous raccorder à un hub. Pour la miseen place en partant d’une configura-tion limitée à deux ordinateurs, il estdans tous les cas à conseiller deprendre dès le début des cartes« combo » ou bien de passer tout desuite à l’UTP.Il y a quelques caractéristiques descartes réseau qui ont un impact directsur la vitesse du réseau. Il s’agit en pre-mier lieu du type de réseau (10 MHzou 100 MHz), mais aussi du « duplexmode « , du « parallel tasking » et du« busmastering ».Le mode « duplex » d ’une carteréseau ne peut s’employer que si lehub central le supporte. La carte

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réseau peut alors simultanément trans-mettre de l’information vers le hub eten recevoir de la part de celui-c i. Decette manière, la vitesse effective estdoublée.Par « parallel tasking », on entend lafaculté pour une carte réseau de pou-voir traiter plusieurs tâches en mêmetemps (et donc plus vite). De la sorte,on décharge le processeur central.Cec i est donc certa inement àconseiller dans le cas d’un serveurcentral.Dans le cas du « busmastering », lacarte réseau prend elle-même lecontrôle du bus PCI et décharge doncd’autant le processeur. Toutes lescartes-mères ne supportent pas lebusmastering. Certaines d’entre ellespourront toutefois le faire après unemise à jour du BIOS.Si vous avez l’intention de partir à larecherche de cartes réseau d’occa-sion dans une brocante, faites bienattention dans tous les cas à toujoursvérifier que les cartes 16 bits accep-tent de se voir attribuer une interrup-tion au-dessus de 9 et qu’elles soientbien fournies avec un programmepilote (NE2000 compatible ou 3Com).Tout fournisseur de matériel de secondchoix s’assure toujours que sa cartesera au moins compatible NE2000.Dès lors, il y a toujours différents pro-grammes pilotes disponibles. Le désa-vantage de ces programmes pilotesgénériques est qu’ils ne permettentpas toujours de tirer le meilleur de lacarte. Les performances d’un pro-gramme pilote spécifique à une cartesont la plupart du temps meilleures. Lesupport des cartes Ethernet 3Com esthabituellement bon. Même Linux (gra-tic iel Unix) supporte en premier lieu lescartes compatibles NE2000 et ensuite

les cartes réseau 3Com-Etherlink.

Installation du logicielréseauUne fois que l’installation des câbles etque le petit jeu PnP auront été menésà bonne fin, nous aurons encore lechoix entre différents systèmes opéra-toires. Ethernet est le protocole réseaude bas niveau. Ce que nous nouséchangeons comme informations viace protocole est encore une autre his-toire. Ethernet peut être comparéavec l’alphabet, à partir duquel sontconstruites les langues que nous parle-rons au travers du système opératoiredu réseau.Il y a trois systèmes opératoires deréseau princ ipaux pour Ethernet :

1. NetBEUIWindows 3.11, Windows 95 etWindows NT

2. IPX/SPXNovell Netware3. TCP/IP Internet

Si nous travaillons avec Windows 95 entant que système opératoire, c ’estalors extrêmement simple : NetBEUI.Windows 95 a la très mauvaise habitu-de d’installer également IPX/SPX enstandard. Il s’agit d’un héritage dupassé, quand Novell avait encore unegrande part du marché. Cette pério-de est à présent révolue mais Micro-soft ne semble pas s’en préoccuperoutre mesure.Sous Windows 95, vous pouvez voir cequi est insta llé en passant par« Start/Settings/Control Panel/Network ».Il y a une distinction évidente entre lesadaptateurs (carte réseau) et les pro-tocoles (systèmes opératoires duréseau). S’il existe plus d’un adapta-teur, nous voyons alors également un

couplage entre l’adaptateur et le pro-tocole. Le deuxième adaptateur esten général l’adaptateur « dial-up »(ligne téléphonique) qui est utilisé pourles connexions Internet. Cet adapta-teur « dial-up » s’occupe de ce que,du point de vue d’Internet, tout sepasse comme si nous avions dans cetordinateur une carte réseau fonction-nant sous TCP/IP. En réalité, cette carteréseau est générée par le fournisseurd’accès Internet et fait en quelquessortes apparaître la lia isonmodem/ligne téléphonique commeune extension de la carte réseau elle-même. Pour cette connexion Internet ilfaut disposer du protocole TCP/IP.Dans le cas le plus défavorable, vousaurez une carte réseau et un modem(Internet) qui seront installés commesuit :

Client pour réseau MicrosoftAdaptateur : carte réseauAdaptateur : adaptateur téléphoniqueProtocole : NetBEUI carte réseauProtocole : NetBEUI adaptateur télépho-niqueProtocole : IPX/SPX carte réseauProtocole : IPX/SPX adaptateur télépho-niqueProtocole : TCP/IP carte réseauProtocole : TCP/IP adaptateur télépho-niquePartage de fichiers et d’imprimantes pour leréseau Microsoft

Un des mirac les de la technique estque cette situation Babyloniennefonctionnera bel et bien. Il y a doncdeux adaptateurs qui communiquententre eux à l’aide de trois langues dif-férentes !En princ ipe, vous pouvez parfaitementutiliser plusieurs systèmes opératoiressur le même câble mais ce n’est pas àconseiller. Les performances pour-raient en souffrir quelque peu. Il y a cependant deux raisons pour uti-liser IPX/SPX. La première est le cas ouvous voulez travailler ensemble à tra-vers un serveur Novell Netware. Cecine sera pratiquement jamais le cas àla maison. La deuxième raison est plusproche des considérations domes-tiques. Il y a en effet beaucoup dejeux multi-joueurs qui établissent uneinterconnexion entre les différents ordi-nateurs à travers TCP/IP ou IPX/SPX.Certains de ces jeux fonctionnent plusvite sous IPX/SPX que sous TCP/IP. Voilapourquoi on pourrait avoir envie deconserver l’association IPX/SPX et carteréseau sur ces ordinateurs.

... suite en page X-11

PC-PLUS ——————————————————— Elektor EXTRA X-5 - 3/98

1 2 3 4 5 6 7 8

paire 1 paire 2

Ethernet 10/100Base-T

12345678

D1D1D2

D2

TX+TX-RX+NCNCRX-NCNC

Transceive Data+Transceive Data-Receive Data+

Receive Data-

982001 - 14a

1 2 3 4 5 6 7 8

paire 1 paire 3 paire 4

paire 2 Ethernet 100Base-T4

982001 - 14b

12345678

blanc/orangeorangeblanc/vertbleublanc/bleuvertblanc/marronmarron

D1D1D2D3D3D2D4D4

10/100Base-T10/100Base-T10/100Base-T, ISDN B1 ISDN B2 ISDN B210/100Base-T, ISDN B1

TX+TX-RX+BIBIRX-BIBI

Transceive Data+Transceive Data-Receive Data+Bi-direct. Data+Bi-direct. Data-Receive Data-Bi-direct. Data+Bi-direct. Data-

Figure 4. La distribution des fonc tions pour un câblage UTP.

Les progrès techniques s’accompa-gnent souvent d’une augmentation dela recherche d’information. Maintenantqu’il y a un PC dans presque chaquefamille, les utilisateurs demandent deplus en plus à voir plus loin que le boutde leur nez. C’est dans cette perspec-tive qu’un système d’acquisition dedonnées prend toute son importance.La p lupart d ’entre eux se connec tent

via un port sériel ou le port parallèle duPC. Il y en a même qui se branchentdirec tement au bus interne. Tout celafonctionne si l’ordinateur est installé surplace, mais le modèle décrit dans cetartic le permet de communiquer lesmesures prises ou les fonctions à com-muter à n’importe quelle distance. Uneseule condition : d isposer d ’une lignetéléphonique. Le matériel comme le

logic iel de la carte sont capables decommander un modem courant, com-patible Hayes, à travers une connexionsérielle. Comme le débit de donnéessur la ligne téléphonique sera de 2 400ou de 9 600 bauds, un modem sur-anné se fera un plaisir de reprendre duservice dans cette nouvelle fonction.La carte proposée se base sur un pro-cesseur Atmel AT89C52 et est équipéed’entrées analogiques et numériques,ainsi que d’un port sériel auquel vientse brancher le modem. On y trouveencore une EEPROM et un convertisseurA/N et N/A. Dans la version choisie, ondispose de 16 lignes d ’entrée/sortienumériques, de 4 entrées et d’une sor-tie analogiques, avec une résolutionde 8 bits, d ’un compteur à 16 bits etd’une entrée de mesure de fréquencepour des signaux jusqu’à 65 kHz. Lelogic iel d isponible prévoit l’émulationde terminal aux normes ANSI et VT102pour communiquer avec le PC. Il offreune sécurité par mot de passe et lecode d’accès est enregistré enEEPROM.Du point de vue de l’utilisateur, le pro-cessus d’accès au système d’acquisi-tion est comparable à l’entrée en liai-son avec un kiosque d’information. Onlance le programme de terminal, onsélec tionne le numéro d’appel voulu,on attend l’établissement de la com-

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Certaines applications seraient bien plus aisées si l’onpouvait effectuer des mesures in situ et les donner àgérer à un ordinateur central à distance, capable deréagir et de fournir d ’autres instructions au système. Tousles dispositifs d ’acquisition de données publiés à ce jourdans notre revue ne permettent cet échange que dansun rayon d ’action limité, à cause de la liaison électriquedirecte utilisée. Le système décrit aujourd ’hui disposed’un modem : ni la distance ni les lignes téléphoniquescommutées ne lui font plus peur. Désirez-vous connaîtrela température qui règne dans votre maison de cam-pagne ? Téléphonez, donnez votre mot de passe etinterrogez-la d ’où il vous plaira.

J. Joostens

a cq u isit io n d ed o n n é e s p a r m o d e mla t é lé m e su re p a r l ig n e t é lé p h o n iq u e

982031 - 11

1

ports d'E/S

entrée compteur

entréefréquencemètre

entréeanalogique

sortieanalogique

JP1 JP2

2400/9600

AUTOANSWER

RESET

Menuon/off

D3 D2

16

AT89C52

MAX232

RS232

AT93C46

DCF8591

vers modem

S2 S1

Figure 1. Diagramme fonc tionnel de tout le montage. Beaucoup de puissance danspeu de composants.

munication et on saisit le mot de passecorrect. En cas de nécessité, rien n’in-terdit ic i d’écrire son propre logic iel decommunication et d ’inhiber le pro-gramme interne.

Une approche soupleLe diagramme fonctionnel de la carteest visib le à la figure 1. Le coeur dusystème, c’est un AT89C52 de Atmel, unmic roprocesseur compatib le avec lacélèbre famille MCS51, mais avec lenet avantage de posséder unemémoire flash de 8 Ko pour y caser lelogic iel.Le processeur présente 3 ports paral-lèles à 8 bits et 1 port sériel. Les ports P1

et P2 sont reliés direc tement vers l’ex-térieur pour constituer un port d ’en-trée/sortie numérique de 16 bits. Le troi-sième, P0, est utilisé en commande duPCF8591, un c ircuit intégré convertis-seur A/N à 4 entrées et un N/A à sortieunique. On fait appel en outre aux ser-vices d’un AT93C46, une EEPROM sépa-rée d’une capac ité de 128 fois 8 bits.Cette puce assure au moins un millionde cyc les d ’éc riture, il s’agit ic i demémoriser la configuration, et retientl’information plus de cent ans.La conversion des signaux TTL enniveaux RS232 et réciproquement, c’estune de nos vieilles connaissances quis’en charge, le MAX232 de Maxim. Ona prévu un interrupteur de mise à zéro

pour lancer le montage et un autrepermet d ’inhiber temporairement lemode de réponse automatique ausignal d’appel. Un cavalier déterminela vitesse de transfert, 2 400 ou9 600 bauds, un autre permet de choi-sir la commande du montage parmenu intégré. Enfin, 2 LED renseignentl’utilisateur sur la bonne marche du c ir-cuit.La fonction modem n’est pas représen-tée sur le d iagramme fonc tionnel. Enpratique, on le branche au port sérielde la carte.

Le schéma est tout simpleQuand on regarde les caractéristiques,on se dit que le montage d’acquisitionde données doit être bien compliqué.Rien de tout cela, en réalité, la réalisa-tion repose sur un nombre étonnam-ment réduit de composants, commeon le découvre à la figure 2. En yinc luant le régulateur de tension et laréférence de tension à Zener, 7 circuitsintégrés seulement sont nécessaires. Aucentre, IC4, le processeur AT89C52,scandé à la fréquence d’horloge de12 MHz. L’oscillateur comprend C1, C2,X1 et le reste de la logique fa it partiedu processeur. Les ports d’E/S P1 et P2sont reliés à la rangée C du connec -teur K1 à 64 contac ts à travers des

PC-PLUS———————————————————— Elektor EXTRA X-7 - 3/98

Figure 2. Schéma complet. 7 C.I., pas un de plus pour réaliser tout le système.

C a r a c t é r i s t i q u e s t e c h n i q u e s 16 lignes d’E/S numériques 4 entrées analogiques (8 bits de résolution) dans la plage de 0 à 2,55 V 1 sortie analogique (8 bits de résolution) entre 0 et 2,55 V 1 compteur à 16 bits avec Ràz et indication de dépassement 1 entrée de fréquencemètre de 0 à 65 kHz commande tout modem compatible Hayes compatible avec tout logiciel de terminal ANSI ou VT102 2 vitesses de transmission : 2 400 et 9 600 baud sécurité interne par mot de passe possibilité de configurer soi-même le protocole de communication.

résistances de 2,7 kΩ. Le troisième port,P0, flanqué de 8 résistances de réta-blissement au niveau haut, seconnec te à l’EEPROM IC3, uneAT93C46. D’autre part, il accueille aussiles cavaliers JP1 et JP2, le commuta-teur de réponse automatique S2, leslignes de contrôle SDA et SCL à l’usagede IC2, le convertisseur A/N et N/A etfinalement l’entrée AA de K1. Le qua-trième et dernier port, P3, est mis à

contribution pour une série de petitsboulots. P3.0 à P3.3 prennent encharge les communications sérielles,P3.4 le compteur, P3.5 le fréquence-mètre, tandis que P3.6 et P3.7 com-mandent les LED. Le raccordement duport sériel est on ne peut p lus d irec t,cette fois-ci il n’est pas branché en DCE(Data Communication Equipment,transmission de données), mais en DTE(Data Terminal Equipment, appareil ter-

minal). Le port sériel occupe 5 lignes,puisqu’à côté de RxD et TxD, on trouveDCD en entrée et DTR en sortie, plus lamasse du signal, naturellement. Àmême le connec teur, RTS et CTS sontreliés ensemble. Le MAX232 utilisé ic i(IC1) fonctionne sous une alimentationde 5 V et convertit tout seul les niveauxTTL en tensions conventionnelles pour laliaison RS232. Le signal DCD traverse uninverseur construit en composants dis-

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Figure 3. Face cuivrée et côté composants de la p latine. Cette fois, c ’est à vous de la fabriquer.

crets, R28, R29 et T2. Tout basculementdu signal présent sur l’entrée P3.3indique au processeur qu’une lia isonest établie et qu’il doit s’en occuper.Le convertisseur A/N et N/A ne présentepas de complication, il se base sur lePCF8591 de Philips, équipé du bus I2C,raison pour laquelle on fait appel auxconnexions d’E/S du processeur P0.6 etP0.7 pour délivrer les signaux de com-mande nécessaires. Le convertisseur

travaille sous une résolution de 8 bits,tant pour la sortie analogique que pourses 4 entrées. La tension de référencede 2,55 V dont il a besoin, on l’obtientgrâce à une source de courant T1 etIC7, lequel fournit 5 V. Il n’y a plus qu’àl’appliquer à un diviseur potentiomé-trique, R26 et R27, pour en tirer lavaleur de 2,55 V. En prévision d’uneéventuelle extension, la même réfé-rence de tension est mise à dispositionsur le connec teur K1. Les résistancesR17 à R20 protègent les entrées duconvertisseur A/N de tensions trop éle-vées. Peu de choses à raconter sur l’in-terface avec l’EEPROM, d’une capacitéde 128 fois 8 bits, sinon qu’on l’utilisepour stocker les présélections de confi-guration.Passons à l’alimentation. Elle a fait l’ob-jet de toute notre attention pour luiassurer une excellente fiabilité et four-nit une tension stabilisée de 5 V. C’estla tension d’entrée avant stabilisationqui sert à alimenter la source de cou-rant pour la référence de tension.

Une construction simplifiéeà desseinMalgré sa conception technologiqueavancée, ce projet reste très simple àconstruire, tout à fa it à la portée d’unamateur expérimenté. Même la fabri-cation de la p latine ne pose pas deproblème particulier, c ’est une simpleface et on ne s’y sent pas à l’étroit. Onen trouve, à la figure 3, la dispositiondes composants et la face cuivrée. Unsoudage attentif et l’emploi de supportsde bonne qualité pour les c ircuits inté-grés, le succès est garanti. Mieux vautà cet égard commencer par les pontsde câblage et les connecteurs K1, K2et K3. Puis on installe IC6 et IC7, ques-tion de contrôler la tension d’alimenta-tion avant de monter les autres com-posants. Le système sera bientôt prêt àl’usage, mais il faut encore régler latension de référence, un multimètrenumérique branché entre les bornes14et 8 de IC2. On ajuste a insi R27 pourobtenir les 2,55 V requis.Point n’est besoin de modem pour ledémarrage de la carte. On appliquel’a limentation et si tout va bien, aprèsune seconde la LED rouge commenceà c lignoter, signe qu’il y a une erreurdans la somme de vérification (check-sum) de l’EEPROM. C’est normal, puis-qu’elle est neuve et donc vide. Le pro-cesseur s’affaire a y inscrire la configu-ration de base. On peut appuyer sur lebouton de mise à zéro (S1) ou simple-ment attendre 25 secondes. Les LEDrouge et verte vont a lors s’éc la irer enalternance pendant 5 secondes. Plus

tard, la LED verte se met à c lignoterpour indiquer que le système n’a pasréussi à initia liser le modem, mais ons’en doutait. Toutes les 25 secondes, lecycle se répète, preuve que le systèmeest bien sur ses rails.

Le logicielOn n’a toujours pas besoin de modempour installer le programme, mais biend’un câble spéc ia l. Il doit se terminersur connecteurs Sub-D à 9 broches. Lesfils des broches 2 et 3 doivent se croi-ser, les autres fils relient une à une lesbroches de même numéro. Notre mon-tage devient a insi un périphérique àliaison directe du PC. Reste à choisir lesparamètres de la lia ison sérielle(2 400,N,8,1 ou 9 600,N,8,1) et le typede terminal (ANSI ou VT102). Le proto-cole de communication est Xon/Xoff.On peut à présent appuyer simultané-ment sur S1 (Ràz) et S2 (réponse auto)et garder enfoncé le second jusqu’àce qu’apparaisse à l’écran le menu deréglage. Il donne le choix entre 6 fonc-tions à désignation automatique. Lemot de passe peut inc lure lettres etchiffres, les majuscules et les minus-cules sont considérées comme descaractères différents.L’initialisation du modem s’accommodede tous les types récents. Dans le casoù aucun modem n’est utilisé, pour uneliaison sérielle direc te avec le PC, parexemple, on peut sauter la chaîne decaractères d’initialisation ou en formerune de son choix. Il y a toutefois cer-taines règles à respecter :– annoncer la mise en lia ison par lesignal DCD (&C1)– un flanc descendant sur DTR lance lemode de commande (&D1)– utiliser Xon/Xoff (&K4)– le modem doit être placé en modede réponse automatique et réagiraprès 3 sonneries (S0= 3).Pour fixer les paramètres de base desports d’E/S et du convertisseur N/A, onse sert du menu à choix multiple. C’estlui qui apparaît à l’issue d’une Ràzmatérielle (démarrage à froid). Uneac tion sur le bouton de Ràz conserveles valeurs enregistrées des para-mètres. Attention cependant que lesports utilisés en entrée doivent, pour rai-sons internes, se trouver primitivementau niveau haut (1). Si l’on choisit l’op-tion « Load default setting in ROM »,chargement en ROM des réglages pardéfaut, le mic rocontrôleur part dessélec tions d ’orig ine mémorisées enROM. Ce sont les suivantes :– Identificateur système : aucun– Mot de passe : un seul espace– Chaîne d’initialisation modem :

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Liste des composants

Résistances :R1 à R16 = 2kΩ7R17 à R20 = 10 kΩR21 = 470 ΩR22 = 8kΩ2R23 = 100 ΩR24 = 330 ΩR25 = 820 ΩR26 = 33 kΩR27 = 47 kΩ ajustable multitourR28 = 100 kΩR29 = 4kΩ7R30 = réseau SIL de 8 résistances de10 kΩ

Condensateurs :C1,C2= 22 pFC3 à C7 = 10 µF/16 V radialC8,C9 = 4µF7/10 V tantaleC10 = 220 µF/25 VC11,C13 = 100 nF

Semi-conducteurs :T1 = BC557T2 = BC547D2 = LED 5 mm verteD3 = LED 5 mm rougeD4,D5 = 1N4148D6 = 1N4002IC1 = MAX232 (Maxim)IC2 = PCF8591

(Philips Semiconductor)IC3 = AT93C46 (Atmel)IC4 = AT89C52-PC16

(Atmel programmé EPS 986504-1)IC5 = LF356 (National Semiconductor)IC6 = 7805IC7 = LM336-5.0

(National Semiconductor)

Divers :X1 = quartz 12 MHzK1 = connecteur AC à 64 brochesK2 = bornier encartable à 2 contactsK3 = embase sub D à 9 contactsS1,S2 = bouton-poussoir unipolaireJP1,JP2 = cavalier

AT&FE0L0V0&D1&K4&R1S0= 3S7= 90– Après un démarrage à froid, les

16 lignes d’E/S sont au niveau haut etla sortie du convertisseur à 0 V.

Le système replace également cesparamètres dans l’EEPROM dès qu’il ren-contre une somme de vérification erro-née. Lorsqu’on quitte la sélection desparamètres, les nouvelles valeurs sontmémorisées en EEPROM. Si vous utilisezun vieux modem qui réc lame encoreune attente de plusieurs secondes entrela détection de porteuse et le débutd’échange de données, il convient degarder le bouton de réponse automa-tique enfoncé au moment de quitter lemenu d’options ; le résultat est de pro-

grammer une pause de 10 secondes.Sans intervention sur le bouton, la pauseest annulée.

Mise en serviceAbordons la pratique. Nous pouvons àprésent brancher un câble sériel nor-mal du modem sur K3, sélectionner labonne vitesse grâce à JP1 et la isserprovisoirement JP2 ouvert. Attention, lalec ture de cette configuration nes’opère qu’après une Ràz, tout ce quevous pouvez faire entre-temps n’est paspris en considération. Le système estalors prêt à l’usage. Il nous faut allumerle modem en premier, puis la carte. Les

LED rouge et verte c lignotent en alter-nance. Aussitôt que l’initia lisation dumodem est réussie, la LED vertes’éclaire en permanence. La composi-tion de la chaîne de carac tères d’ini-tialisation est très simple à vérifier, il n’ya qu’à l’envoyer du PC, en mode ter-minal, au modem. Sa réponse sera« OK» ou « 0 ».Une brève ac tion sur le bouton deréponse automatique et le mode estprovisoirement annulé, avec pourrésultat que le modem ne répond plusau téléphone. La LED verte c lignotelentement. Une nouvelle ac tion sur S2et le montage retrouve sa répartieautomatique.

Demander l’accèset puis après...Se faire reconnaître par le système res-semble à la procédure d’appel d ’unBBS (Bulletin Board System, service demessagerie, style Minitel). Immédiate-ment après l’établissement de la lia i-son, il vous demande votre mot depasse. En cas d’erreur, il vous repose laquestion. ESC et Ctrl-C met fin à la pro-cédure. S’il reçoit le bon mot de passe,il vous affiche le menu d’ouverture.Vous aurez ainsi accès successivementaux éléments suivants :– l’état d’entrée sortie en temps réel– l’écriture sur le port de sortie PORT1– l’écriture sur le port de sortie PORT2– l’écriture dans le convertisseur N/A– la Ràz du registre de comptage– ** Fin de la communication **Point n’est besoin de long discours pourexpliquer de quoi il s’agit. D’ailleurs, enquelques minutes, le montage n’auraplus aucun secret pour vous. Vous pou-vez aussi, à l’aide d’un simple cavalier,éliminer la fonc tion d ’éc ran menu etcomposer votre procédure person-nelle. Toutes les commandes se com-posent d’une des lettres capitales A àF et d ’un chiffre de 0 à 9, éventuelle-ment suivi d’un retour chariot. Une foisla communication établie, le systèmetransmet « ID : » suivi de son identité etd’un retour chariot. C’est le moment desaisir le mot de passe. S’il est correct, laconfirmation est le carac tère ACK, s’iln’est pas juste, le caractère NACK. Il esttoujours possible de mettre fin à la pro-cédure par la touche Esc.Voyons à présent l’ensemble des com-mandes.

C0 est la commande de contrôleIl répond par « OK» s’il n’y a pas demodem en service, sinon c ’est lecaractère NACK qui est renvoyé.

C1 = interrogation d’E/S

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Figure 4. Le montage communique, via un modem, avec tout term inal VT102 ou ANSI.

Figure 5. Un coup sur le poussoir et l’état complet d ’entrée/sortie apparaît à l’éc ran.

En réponse, le système retourne après1 seconde une chaîne de la struc turesuivante : AABBCCDDEEFFGGHHII-JJKKKKLLMM< Retour>AA : registre du port 1BB: niveau d’entrée du port 1CC : registre du port 2DD : niveau d’entrée du port 2EE à HH : canaux A/N AIN0 à AIN3II : registre de sortie de N/AJJJJ : contenu du registre du compteur

16 bitsKKKK : résultat d ’une mesure de fré-

quenceLL: registre drapeau dont voic i la

composition :

– bit 0 : erreur de transmission I2C– bit 1 : dépassement du compteur– bit 2 : dépassement de mesure de

fréquence– bit 3 : dépassement du fréquence-

mètre– bits 4 à 7 : non employésMM :somme de vérificationC2 = écriture en E/SLe système attend dans la seconde qui

suit une chaîne de la structure sui-vante :

AA : nouvelle valeur du registre duport 1

BB: nouvelle valeur du registre duport 2

CC : nouvelle valeur du registre N/ADD : somme de vérification. Si la

somme transmise est incorrecte, lesystème réplique par un carac -tère NACK, si la somme estexacte, un ACK.

C3 = Ràz du compteurRemet le compteur à zéro et abaisseson drapeau de dépassement.

C4 = Interruption de liaisonCette commande ne marche qu’encombinaison avec un modem. Si elleest utilisée sans modem, un caractèreNACK est émis en retour.

En règle générale, le déla i maximumentre commande et réponse est d’uneseconde.Nous y avons mis le temps, mais noussommes arrivés à la fin de la descrip-tion du système. La vraie connaissances’acquiert par la pratique, à la pointedu fer à souder et du c lavier d’ordina-teur ; le montage décrit ic i n’est jamaisqu’une interface.

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L e s L E DLED roug e LED ve rte é ta téteinte allumée repos/modem non branchéallumée éteinte en liaison avec un autre modemclignote éteinte erreur de somme de vérification EEPROMéteinte clignote lentement réponse auto non activeéteinte clignote vite erreur d’initialisation du modemclignotent en alternance attente d’initialisation

... suite de la page X-5

Pour l’Internet, on n’a vraiment besoinque de TCP/IP. Par conséquent, toutcouplage entre l’adaptateur télépho-nique et IPX/SPX ou NetBEUI peut êtresupprimé. Eliminez tout ce qui n’est pasutile. Après une telle action de « grandnettoyage », voic i à quoi devrait res-sembler un système réseau/Internetminimal :Client pour réseau MicrosoftAdaptateur : carte réseau (par exempleNE2000)Adaptateur : adaptateur téléphoniqueProtocole : NetBEUI carte réseauProtocole : TCP/IP adaptateur télépho-niquePartage de fichiers et d’imprimantes pour leréseau Microsoft

Installé de la sorte, il n’y a plus aucunesurcharge et tant le réseau local (viaNetBEUI) que la connexion Internet (viaTCP/IP) fonctionnent parfaitement.Les options « Client pour réseau Micro-soft » et « Partage de fichiers et d ’im-primantes » servent à permettre le par-tage de certaines ressources à traversle réseau. A travers « Partage defichiers et d ’imprimantes », nous pou-vons déc ider si nous désirons, en plusd’une imprimante, également partagernos fichiers (locaux).

Ensemble nous partageronsSi nous voulons partager des fichiers,nous devons le fa ire savoir via le MS-Explorer (Explorateur). Si nous voulonsmettre le contenu d’un répertoire à dis-position du réseau, nous le sélec tion-nons et nous c liquons une fois avec lebouton droit de la souris sur ce réper-toire. Dans le menu qui apparaît alors,il y a entre autres une option « Sha-ring » (partage). Après avoir c liqué surcette option, il apparaît un menu deconfiguration à partir duquel nous pou-vons mettre ce répertoire en partage,lui donner un nom (externe) et déciders’il n’est accessible qu’en lecture ou enlec ture et en éc riture. Nous pouvonsmême protéger ce partage par un motde passe.Dans ce même MS-Explorer, nous trou-vons également un signet « NetworkNeighborhood ». Si nous l’ouvrons,apparaissent a lors les d ifférentsgroupes travail et ordinateurs. En des-sous de ces ordinateurs se trouvent lessous-répertoires que ces ordinateursveulent partager. Si sur un ordinateurvous désactivez les options de partagedes fichiers et de partage des impri-mantes, celui-c i ne sera pas visib ledans le réseau NetBEUI.Dans le cas d’un petit réseau, on tra -vaille habituellement avec un seul etmême groupe qui s’appelle par défaut«Workgroup » (groupe de travail). Nouspouvons définir nos propres noms de

groupe de travail à partir de « Net-work/Identification ». S’il y a de grandesquantités de données à échanger, ilest p lus commode de représenterl’unité d’une autre station par une assi-gnation à une lettre d’unité locale surson propre système. On réalise cela encommençant par visualiser les réper-toires du réseau via MS-Explorer. Par unc lic droit de la souris sur le sous-réper-toire, on fait apparaître un menu danslequel se trouve l’option « Map NetworkDrive ». Nous pouvons alors lui assignerune lettre d’unité. Juste en dessous setrouve une option importante :« Reconnect at logon ». Si nous voulonsréaliser un couplage permanent, ilnous faut alors activer cette option.Pour utiliser une imprimante du réseau,il faut la définir au niveau de sonpropre système par « Start/Settings/Prin-ters/Add Printer ». Au niveau de ladeuxième fenêtre, nous pouvons défi-nir s’il s’agit d’une imprimante locale oud’une imprimante du réseau. Choisissezune imprimante du réseau. Via« Browse », nous pouvons pointer unedes imprimantes du réseau. Si nousvoulons également pouvoir imprimer àpartir d ’une fenêtre MS-DOS, nousdevons positionner l’option « Do youwant to print from MS-DOS based pro-grams » à « Yes ». Par après, cetteoption sera activée via « Capture Prin-ter Port ».

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Ceci diminue, plus spécifiquement, lacapacité de refroidissement des venti-lateurs, en particulier de ceux particu-lièrement bruyants se trouvant sur lecôté le moins beau de l’ordinateur,son arrière.Nettoyer son PC à fond (... du sol auplafond comme une tornadeblanche) son PC est une tâche sou-vent oubliée vu que la majorité despossesseurs de PC semblent associernettoyage à élimination de fichiers .dlldevenus orphelins, défragmentationdu disque dur et autres opérationssimilaires. Si l’on feuillette les maga-zines micro-informatiques récents etque l’on y voit la présentation demachines neuves de plus en plusrapides (sans oublier certains des pro-blèmes majeurs qu’elles présentent) ilest fac ile d’oublier qu’il existe encorede milliers de PC dans les bureaux etautres pièces rec luses qui ont, desannées durant, rempli leur tâche avecbrio. La p lupart du temps cesmachines fiables basées sur un 386 etautre 486, marchent encore fort bienet le seul reproche qu’on puisse leurfaire est d’être devenues, comparéesà leurs concurrentes actuelles, pluslentes et d’avoir vu leur valeur rési-duelle fondre comme neige au soleil.Aussi, serez vous nombreux à suggérerde demander à ces veilles machinesde faire ce dont elles sont encorecapables et partant, un bon nettoya-ge interne ne peut qu’améliorer, éven-tuellement, leur fonctionnement.

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Il est étonnant de constater combien de poussière un PC(d ’un certain âge) peut, en l’espace de quelques mois,accumuler dans son coffret; effectuer, de temps à autre, leménage au niveau d ’un certain nombre d ’endroits et descomposants cruciaux peut en valoir la peine. Bien que l’ac-cumulation de poussière, saletés et autres débris à l’intérieurdu coffret d ’un ordinateur ne soit que très exceptionnelle-ment la cause de son dysfonctionnement, elle obstrue par-tiellement les orifices permettant la c irculation, à l’intérieur ducoffret, du flux d ’air vital au refroidissement.

la p o u ssiè re & le P Cle g ra n d m é n a g e d u p r in t e m p s

Figure 1. Le trajet du flux d ’air dans un boîtier tour moyenne typique. Si tant est que le cof-fret soit fermé, le ventilateur disposé à l’arrière du boîtier de l’alimentation aspire de l’airdans le boîtier. Ce flux d ’air entraîne cependant malheureusement l’entrée, par différentsorifices, de poussière, en provenance du sol ou en suspension dans l’air, vers les entraillesdu PC. Pour des raisons évidentes il faut éviter que les orifices de ventilation ne soient obs-trués par des câbles. Le PC utilisé ic i était en cours de remise à niveau; normalement ilcomporte bien entendu un certain nombre de cartes d’extension et toutes les languettesde fermeture de l’arrière sont en place, évitant ainsi l’entrée d ’air à ce niveau.

La circulation d’airdans un PCSi l’on met la main sur la grille du ven-tilateur à l’arrière de l’ordinateur onsent le flux d’air qui en sort. Sa tempé-rature dépend de la taille du boîtier etde la quantité d’électronique à l’inté-rieur. Pour autant que nous ayons pu leconstater, les PC de bureau (desktop)et tour (tower) utilisés tant au bureauqu’à la maison ne produisent jamaisd’air à température élevée. Si le vôtreen crache, il est temps de jeter uncoup d’oeil à l’intérieur du coffret devotre ordinateur.La raison d’être du ventilateur de l’ali-mentation (PSU = Power Supply Unit)est d’établir la c irculation d’un fluxstable d’air (relativement) frais, au-dessus et autour, des composantsélectroniques sensibles à une tempé-rature trop élevée. Le ventilateur del’a limentation est un composantessentiel dans un PC depuis l’appari-tion sur le marché, voic i une quinzained’années, des premiers PC-XT etc lones. Il est vrai que les PC modernesont un ventilateur contrôlé en tempé-rature au fonctionnement bien moinsbruyant que leurs prédécesseurs, maisceci n’a pas le moindre effet sur lanécessité d ’assurer une c irculationd’air dans le coffret. La raison d’attirervotre attention, dans le présent artic le,sur le ventilateur de l’alimentation estqu’il connaît 2 effets secondairesennuyeux. Le premier est qu’il fait dubruit. Le bruit, qui n’est d’ailleurs pas lesujet premier de cet artic le, se laisse,nous le verrons, un peu plus loin, rédui-re dans une certa ine mesure. Lesecond problème inhérent au ventila-teur est qu’il accumule la poussière,ce qui peut se traduire par son ralen-tissement et la mise en danger descomposants qu’il est chargé de refroi-dir, vu que le flux d’air se trouve trèssensiblement réduit. L’accumulationde poussière en certains endroits duPC peut s’expliquer par le trajet suivipar le flux d’air créé par le ventilateurde l’alimentation. Grossièrement, on aaspiration d’air (relativement) frais pardifférents orifices, air qui, après avoirsuivi différents trajets, passe ensuitepar le boîtier de l’alimentation d’où ilest renvoyé vers l’extérieur.La figure 1 montre le trajet typiquesuivi par le(s) flux d’air à l’intérieur d’unordinateur (de taille moyenne). Onsuppose bien évidemment que le cof-fret de l’ordinateur est refermé. Nor-malement, l’air « frais » entre par desorifices prévus à cet effet, fentes, trouset autres grilles, placés sur l’avant ou àl’arrière du boîtier, le positionnementvariant d’un ordinateur à l’autre. L’air

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Figure 2. Le tra jet du flux d ’a ir dans un PC desktop standard (ce modèle éta it en coursde restruc turation).

Figure 3. Un ventilateur d ’a limentation aussi poussiéreux est une indication indubitablede la nécessité impérative de nettoyage du PC en question.

passe au-dessus de la carte-mère,frôle les cartes d’extension et entredans le boîtier de l’alimentation par lesorifices qu’il comporte. Les alimenta-tions de PC sont pour la quasi-totalitédes alimentations à découpage dontcertains des composants atteignentune température relativement élevée,un refroidissement n’est pas un luxe.Comme l’illustre la figure 2, le trajetsuivi par l’air dans un ordinateur debureau est très proche de celui obser-vé dans un ord inateur à boîtier« tour ». Il se peut que vous ne vous ensoyez pas rendu compte, mais il y aégalement aspiration d’air au niveaudes (petits) interstices des lecteurs dedisquettes, de CD-ROM, de bandemagnétique ou (éventuellement) desdisques durs montés dans la faceavant de l’ordinateur Il n’est pas mau-vais de disposer, là aussi, d’un certainrefroid issement vu que certa insdisques durs et lecteurs de bandeatteignent des température plus éle-vées qu’on ne le pense.

Ventilateurs d’alimentationet de U.C.Il existe une technique relativementfiable pour prévoir la quantité depoussière que l’on risque de rencon-trer à l’ouverture du coffret d’un PCantédiluvien. Il suffit, sans ouvrir le boî-tier, de voir combien il y a de poussiè-re à proximité du ventilateur de l’ali-mentation. Il se peut, dans certainscas, que vous ayez à enlever la grillede protection. En règle générale, les« desktop » -posés sur le bureau qu’ilssont- accumulent moins de poussièreque leurs homologues « grandetour », posés eux par terre. Logique,en raison du trajet suivi par le fluxd’air, les boîtiers « tour » aspirent plusde poussière, leurs orifices d’entréed’air se trouvant plus près du sol.La photo de la figure 3 nous montreun candidat certain à un grand net-toyage. On voit la poussière au niveaudu ventilateur de cet ordinateur quifonctionne encore parfaitement aprèsplus de 10 ans de bons et loyaux ser-vices. Avant de poursuivre, permettez-nous de mentionner un point impor-tant. L’élimination de la poussière àl’intérieur d’un PC implique l’ouverturedu coffret et l’extraction de l’un oul’autre composant ou carte. Il estrecommandé de ne pas s’attaquer àcette opération si l’on est débutant enla matière ou que l’ordinateur se trou-ve encore sous garantie (le risque qu’ilait besoin d’un nettoyage dans cecas-là est quasi-inexistant). Toutel’opération devra se faire câble sec-

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Figure 4. Boîtier d ’a limentation démonté et débarrassé de son ventilateur. Une brossedouce et un aspirateur doté d ’un petit embout en permettent un nettoyage aisé. Si leventilateur fa it trop de bruit, n’hésitez pas à le remplacer par un modèle plus silenc ieux.

Figure 5. Un ventilateur de CPU ultra-bon marché, tel que celui-c i trouvé à l’intérieurd ’un PC à 486 d ’un certa in âge, peut être la cause d ’une réparation onéreuse si onoublie de le nettoyer et d ’en vérifier le vieillissement. Pourquoi ne pas le remplacer parun modèle ac tuel ?

teur déconnecté et tous périphériquesdébranchés. On veillera au respectde toutes les précautions à prendre encas d’opération en environnementélectrique. Il n’est pas nécessaire, heu-reusement, de nettoyer le ventilateurde son alimentation tous les 15 jours,ni même tous les 6 mois, la quantitéde poussière s’étant accumulée à ceniveau dépendant pour une bonnepart du nombre d’heures de fonction-nement du PC, de sa position dans lebureau, salon, grenier, cave, cagibiou autre réduit. On pourra, dans cer-tains cas tout simplement se contenterd’éliminer, à l’aide d’une brosse oud’un petit asp ira teur, la poussièreaccumulée au niveau du ventilateur. Ilfaudra cependant, si l’on veut procé-der à un nettoyage du printemps, sor-tir l’alimentation du boîtier de l’ordina-teur.Il suffit, en règle générale, de 2 ou3 tournevis pour vis Philips (hé oui).Attention à ne pas endommager latête des vis lors de leur dévissage. Ilfaudra débrancher tous les câblesd’alimentation allant à la carte-mère,aux lecteurs (disquette, disque dur,CD-ROM, bande, etc...) et au ventila-teur de l’U.C. Il peut se faire que l’onait d’abord à démonter le boîtier del’alimentation avant que l’on ne puisseaccéder aux connecteurs d’alimenta-tion sur la carte-mère, certaines cartesd’extension interdisant de glisser lamain sous le bloc d’alimentation. Laquasi-totalité des alimentations com-portent un câble d’alimentation fixe(pour des raison de sécurité) allantvers l’interrupteur marche/arrêt. Il n’estpas mauvais de dévisser l’ensembledu bloc de cet interrupteur et de aussile nettoyer vu qu’il s’agit également làd’un nid à poussière. L’alimentation estnormalement fixée à l’aide de 4 ou6 vis sur l’arrière de la structure du boî-tier. Sur de nombreux modèles « desk-top » il est également fixé à un taquetsur le fond du coffret. Aucune des cesconstructions n’est heureusement diffi-c ile à désassembler (nous ne parlonspas ic i des portables modernes etautres PC pleins à craquer d’électro-nique). L’étape suivante consiste àouvrir le boîtier de l’alimentation. Ilexiste malheureusement tant et tant

de types de boîtiers qu’il est diffic ile degénéraliser. Prenez le temps d’exami-ner la structure du boîtier. Les vis àdévisser devraient se trouver sur lepourtour du coffret. Il vaut mieux nepas s’attaquer à celles situées plusvers l’intérieur sachant qu’elles serventla plupart du temps à la fixation decomposants de l’a limentation àdécoupage, tels que semi-conduc-teurs de puissance utilisant le métal duboîtier pour leur refroidissement. Unefois le boîtier ouvert, on donnera unbon coup d’aspirateur-brosse à l’inté-rieur. C’est le moment ou jamais dedémonter le ventilateur (c f. figure 4)pour lui faire subir un grand nettoya-ge. Assurez-vous de savoir commentremonter le ventilateur correctementsachant que sinon vous risquez d’in-verser accidentellement le sens de c ir-culation du flux d’air lors du remonta-ge. Certains ventilateurs comportent

une flèche qui visualise le sens de c ir-culation de l’air. Il se pourrait égale-ment que vous vouliez remplacer levieux ventilateur par un modèle neufet, espérons-le, plus moderne, c ’est-à-dire à commande en température,moins bruyant et doté d’un vrai roule-ment à billes (de métal). Ce rempla-cement (peu coûteux) permet d’élimi-ner une part importante du bruit pro-duit par des PC d’un certain âge. Sivous avez accès à de l’air comprimé,vous pourrez vous en servir pour unnettoyage en profondeur (à faire àl’extérieur) de l’alimentation. Ce moded’opération n’est que rarementrecommandé en raison des risquespour la santé que présente le souffla-ge de poussière, et de son accumula-tion à un endroit où elle est encoreplus gênante. L’autre ventilateur ayantbesoin d’un bon nettoyage est celuimonté sur ces « têtes chaudes » que

PC-PLUS——————————————————— Elektor EXTRA X-15 - 3/98

Figure 6. Une souris mangeant de la poussière ? Celles de nos bureau en dévorent.

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poussière qui aurait pu s’y accumuler.Il arrive également que les supportscaoutchoutés aient besoin, eux aussi,d’un nettoyage.

Au tour du clavierVous serez amusé par la quantité dedébris qui auront pu s’accumuler àl’intérieur d’un c lavier de PC ordinairenon protégé par un couverc le deplastique. La grande majorité des utili-sateurs de PC ne s’en soucie guère,jusqu’au jour où l’une des touchescoince ou qu’elle ne génère plus lecaractère attendu. On peut éviter cegenre de problème en mettant le c la-vier sur le dos et en le secouant vigou-reusement, disons, une fois par mois.On peut également envisager defrapper l’un des coins du c lavier sur lebureau (figure 7). N’ayez pas peurd’appliquer cette méthode, tout c la-vier moderne ra isonnablementconstruit devrait survivre à ce « gentil »traitement. Mettez donc, pour voir, unegrande feuille de papier (A3) sous lec lavier, vous serez surpris par ce quevous découvrirez. Les p lus sérieuxd’entre nous prendront la peine d’ou-vrir le c lavier pour le débarrasser detoute particule étrangère. Attentioncependant, certains c laviers bon mar-ché ne comportent rien de plus qu’ununique c ircuit imprimé fragile.

Les matériauxdu commerceBien que les étagères des magasinsspécialisés dans la micro-informatiqueregorgent de produits spéciaux desti-nés au nettoyage de PC, la plupartd’entre eux sont surpuissants et aucund’entre eux n’est, à notre avis, réelle-ment ind ispensable. Les vendeurscommencerons par tenter de vous dis-suader de nettoyer vous-même l’inté-rieur de votre PC et essayerons devous vendre des produits profession-nels. De l’air comprimé, en bombe,rela tivement cher, ne permet, aumieux, qu’une élimination partielle desdébris présents dans un c lavier.D’autres éliminateurs de poussière enaérosol sont loin d’être la panacée etdevront être utilisés avec précautionvu qu’ils risquent de déplacer la pous-sière vers un autre endroit où elle estencore plus gênante. Faire appel àl’aspirateur de Mme doté de sa bros-se, voilà la solution, d’autant plus quela quasi-tota lité des ménages del’Hexagone et des pays environnantsdisposent d’un tel ustensil.

(982033-I)

X-16 - 3/98 Elektor EXTRA ————————————————————PC-PLUS

Figure 7. Comment secouer son c lavier. Vous serez étonné de voir tous les débris quipeuvent, au cours du temps, s’y accumuler.

sont les Unités Centrales du type 486et Pentium (cf. figure 5). L’éliminationde la poussière et leur inspection sontdes opérations relativement aisées vuqu’ils ne comportent pas de vis. Onadoptera la même technique quecelle évoquée par le ventilateur del’alimentation. Notons au passage queles ventilateurs pour 486 se font rareset qu’il n’est pas possible de leur sub-stituer un ventilateur de Pentium (cecine signifie cependant pas qu’il estimpossible de démonter ledit ventila-teur et de le remplacer). On optera, ic iaussi, pour un ventilateur à roulementà billes plutôt qu’à fric tion tout en plas-tique ultra-bon marché. Il est bon dese souvenir qu’une accumulation per-manente de poussière dans le ventila-teur de l’U.C. peut en réduire l’effica-c ité et se traduire, à terme, par unesurchauffe de ce composant avectous les risques catastrophiques pourla CPU que cela sous-entend et avecpour conséquence la quête d ’un486DX66, si pimpant il y a quelquesannées, et devenu, aujourd’hui, si dif-fic ile à dénicher. On risque égalementde trouver l’un ou l’autre amoncelle-ment de poussière à d’autres endroitsdu PC, dans les recoins de la structuremétallique, voire en aval de l’entrée

d’air. Il n’est pas rare que ces endroitssoient rendus inaccessibles par descâbles d’alimentation ou de transfertde données multibrin. Organisez cescâbles de manière à dégager la zonede prise d’air de l’alimentation et éli-minez toute poussière qui aurait pu sedéposer sur les câbles plats. On pour-ra, si nécessaire, les empiler en zigzaget les fixer à l’aide de trombones(attention aux court-c ircuits). Il peuts’avérer nécessaire, dans certains cas,de redispacher les positions des lec-teurs de d isquette/CD-ROM/bandemagnétique -et partant les cartesd’extension correspondantes- dans leboîtier pour pouvoir fixer correctementtous les câbles.

Des souriset de la poussièreLe manuel accompagnant votre sourisdevrait comporter les informations enpermettant le nettoyage. La figure 6vous montre le petit monticule depoussière accumulé en quelque6 mois par une souris travaillant enenvironnement de bureau. Bien sou-vent, le nettoyage d’une souris serésume à l’ouvrir pour en extraire laboule et à débarrasser l’intérieur de la

Elektor 3/98

Tout comme le fer à souder et le mul-timètre, une alimentation de labora-toire se doit de faire partie de l’équi-pement de base de tout amateurd’électronique digne de ce nom. Sanselle, il est très improbable que l’on réa-lise quoi que ce soit de personnel.Il se veut cependant qu’une alimenta-tion ajustable robuste à limitation decourant réglable ne peut pas se targuerd’être bon marché. Ce souhait de réa-liser sa propre alimentation de labora-toire se traduit par une demande répé-tée de recettes de réalisation fiables.L’alimentation ajustable présentée ici aété conçue spécifiquement dans cetteintention. Notre alimentation disposede suffisamment d’organes de réglage,peut prétendre être relativementsimple et est prévue dès l’origine pourla connexion (optionnelle) de modu-

Si l’on nous faisait, il y a un lustre ou deux, lereproche de publier nombre d’alimentations à

intervalle trop rapproché, c’est le reproche quel’on nous fait (à raison ?) aujourd’hui. À la

suite d’une demande répétée de la part deplusieurs de nos lecteurs, nous vous propo-

sons une alimentation de laboratoire capable,en raison de la large plage de tension et de lalimitation de courant ajustable qu’elle connaît,

devrait être en mesure de faire face à lagrande majorité des tâches dans ledit

domaine.

14

alimentation réglablede 0 à 24V, 1 ou 2A

le « cheval de trait » dont rêve tout hobbyiste

les VN (Voltmètre Numérique) ind i-quant la tension et le courant de sor-tie. Autre caractéristique in téressantede cette alimentation : exception faited’une paire de FET de puissance, lereste des composants utilisés sont descomposants courants. Il est, de p lus,possible, d’opter pour une version 1 Aou 2 A de courant de sortie.

LE C O N C E P TComme le prouve un simple coupd’oeil au schéma de la figure 1, larecette de base n’a rien de bien com-pliqué. La tension fournie par untransformateur 24 V subit un redres-sement classique (tension + + ) pourensuite être ajustée en n iveau par lebiais d ’une paire de FET montés enparallèle, T1 et T2, pris entre la bornede sortie négative et la masse. Ces FETsont, à leur tour, p ilotés par 2 circuitsde réglage basés chacun sur un ampli-ficateur opérationnel qui ne cessent decomparer la tension (ou le courant) desortie à la valeur de consigne. Cecirésume en fait de quoi il retourne dansle cas présent.La mise en pratique de ce concept s’estcependant traduit par l’une ou l’autresolution intéressante. Contrairement àce qui est le cas normalement, les FETde régulation ne sont pas, ici, montésen source-suiveuse. Ce choix a été faità dessein pour éviter d’avoir à disposerd’une tension d’alimentation addition-nelle. En effet, la tension présente surla grille ne doit pas dépasser le poten-tiel présenté par la source de plus de6 V, au maximum; l’approche choisie icirépond à cette exigence sachant quel’on peut piloter la grille par rapport àla masse interne de l’alimentation (etnon pas par rapport au pôle positif dela tension de sortie).Que racon ter de p lus su r ce mon -tage ? Hé bien que l’on p rodu it àl’aide d ’un 7809, IC3, une tensionauxiliaire destinée à la régulation, ten-sion faisan t également office de ten -sion de référence. P1 et P2 serven trespectivement à fixer les valeurs deconsigne des régulations de tension etde courant. Les amplificateurs opéra-tionnels eux aussi son t alimentés en+ 9 V régulés.

LA R É G U L AT I O N D ET E N S I O NOn voit su r le schéma que de par leconcep t adopté la tension de sortieprésen te aux bornes de C2 « flotte »;ce que l’on veut d ire par là c’est quel’une des bornes dudit condensateurse trouve relié à la tension d’alimen-tation non régu lée (!). Le zéro de lasortie est relié aux drains des FET depuissance T1 et T2. La tension de réfé-rence est elle référencée par rapportau zéro, raison pour laquelle lesentrées de l’amplificateur opération-nel IC1 son t attaquées par R3/R4 et

R6/R2 respectivement. Lesd its d ivi-seurs de tension entraînent une com-paraison entre la tension de sortie etla valeur de consigne présente sur lecurseur de P1. Ce principe répond àce que l’on en attend, à condition queles rapports R3/R4 et R6/R2 soient par-faitement iden tiques. Il faudra doncu tiliser, pour lesd ites résistances, decomposants à tolérance de 1%. La ten-

sion de d ifférence à la sortie de IC1commande, par le biais de D1, la ten-sion régnan t su r les grilles des FET.Normalement, R5 force ces 2 FET àêtre tou jours totalement passan ts.Leur fermeture est le fait soit de larégulation de tension soit de celle decourant. La diode D7 a pour fonctionde limiter la tension sur les grilles deT1 et T2; ceci réduit le temps de réac-

15Elektor 3/98

24V 1A25

TR1

B1

B80C2200

D6

1N

D5

1N4001

D1

BAT85

D3

BAT85

D7

5V6

T1

BUK455

R10220Ω

R12

1Ω

5W

T2

R11220Ω

R13

1Ω

5W

R144k7

R94k7

R20

22k

R18

22k

R19

2k7

R84k7

R7

15k

P21k TLC271

IC22

36

7

48

1

5

D4

R16

3k3

D2

R17

3k3

R5

3k9

R15

3k3

1W

C1

100n

C2

100µ40V

R327

4k

R4

46k4

R246k4

R1

1k

P11k

TLC271

IC1

2

36

7

48

1

5 R22

100k

1%

R24

100k

1%

R21

1k02

1%

R23

1k02

1%

1%

4001

C3

C4

C5

C6

C7

2x 1000µ63V

C11

10µ63V

C8 C9

100µ16V

C10

100n

7809IC3

K1

+9V

0

160mA T

C3 ... C6 = 4x 100n

+U

+U

9V

9V

+V

–V

9V

2x

1%

1%

R6274k

1%

+I

–I

A

B

C

D

E

F G

H

I

J

K

K

A 8V86

B

C

D

E

F

G

H

I

J

K

L

M

4V4

4V17

4V24

1V

4V25

4V69

0V5

0V48

2V3

0V48

0V47

V

I

980024 - 21

L

K

M

N

1V9

N

*

* *

*

1V1(0V56)zie tekst*see text*siehe Text*voir texte*

(8k2)

V

A

1

Figure 1. Le schéma de l’alimentation. P1 permet dejouer sur la tension, P2 sur la limitation de courant. Onpourra, si l’on veut, connecter des instruments demesure (numériques) aux points + V/-V et + I/-I pour uneindication de la tension et du courant.

tion des FET lorsque ceux-ci sont pas-sants. Les résistances R10 et R11 ser-vent à éviter les oscillations HF.

LA R É G U L AT I O N D EC O U R AN TLe suivi du courant de sortie se fait defaçon classique, c’est-à-d ire par lemesure de la chute de tension se pro-duisant aux bornes d’une résistance deshunt. Ce sont les résistances de sourcedes FET, R12 et R13, qui font ici officede shunt. Comme les FET peuvent,d’un exemplaire à l’au tre, présenterdes d ifférences de caractéristiquesimportantes, ils se sont vus dotésd’une résistance de source relative-ment élevée de 1 Ω. Dans le cas d’uncourant de sortie de 2 A, c’est-à-dire de1 A par chacun des FET, on aura chutede tension d’1 V sur chacune des2 résistances. Les résistances R9 et R14moyennent ces tensions (on a donc,

16 Elektor 3/98

(C) Segment980024-1

B1

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7C8

C9

C10

C11

D1

D2

D3

D4

D5D6

D7

H1 H2

H3H4

H5H6

H7H8

H9H10

H11 H12

IC1IC2IC3

OUTOUT1

OUT2

P1P2 R1

R2R3R4R5 R6

R7

R8R9R10

R11

R12 R13 R14

R15

R16

R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23

R24

T1T2

+V -V

0V +9V

~

~

-+

980024-1

+I -I

(C) Segment980024-1

2Figure 2. Le dessin de la platine est tel que celle-ci pourra êtredisposée directement derrière la face avant du boîtier.

3

Figure 3. L’un de nosprototypes terminés.La hauteur du coffretdépend du format dutransformateur.

même au cas où la répartition entre lesFET n’est pas idéale, mesure du cou-rant total) et IC2 procède à leur com-paraison à la valeur de consigne fixéeà l’aide de P2. Si le courant est tropimportant on aura d iminution de latension de sortie de l’amplificateuropérationnel et fermeture partielle desFET par le biais de D3.D1 et D3 sont des diodes Schottky demanière à garantir une fermeture suf-fisante des FET. Les LED D2 et D4signalent l’activation, respectivement,des régulations de tension et de cou-rant. On pourrait penser à prendre cesLED en série avec D1 et D3, mais cettesolu tion empêcherait une fermeturesuffisante des FET. On aurait purésoudre ce problème en dotant lesamplificateurs opérationnels d’unetension négative, mais il est p lussimple et p lus économique de toutsimplement prendre les LED en paral-lèle. Cette façon de faire se paie, il estvrai, par une consommation de cou -rant supérieure de 2 mA, mais cela nepose pas de problème dans le casd’une alimentation.Le reste des composants remplissentdes fonctions classiques : D5 et D6 pro-tègent le montage à l’encontre d’uneinversion de polarité de la tension d’ali-mentation, R15 est chargé d’éliminer lafuite de courant par R6 et un éventuelcourant de fuite des FET. Cette résis-tance définit en fait la tension de sortieminimale. C1 et C2 servent, pour finir,à améliorer le comportement de l’élec-tronique face à des variations brutalesde charge en sortie.

CO N N E X I O N D E SM O D U L E S D E T E N S I O NE T D E C O U R AN TLa platine comporte un certainnombre de diviseurs de tension offrantla possibilité de connecter des instru-ments de mesure (numériques). Onretrouve les d ites résistances sur leschéma sous les dénominations de R18à R24.Le réseau R18 à R20 sert à l’indicationde courant : il est pris en parallèle sur

la résistance de source R12/R13 (points« I1 » et « I2 »); le module numériquedestiné à la mesure de courant estconnecté aux points « I+ » et « I– ». Laplupart des modules numériques pos-sèdent une sensibilité de 0,2 V. Lachute de tension aux bornes des résis-tances de courant R12 et R13 est de 1 Và un courant de 2 A, raison pourlaquelle le réseau R18/R19 in troduitune atténuation de 5 x.L’atténuateur de tension prend laforme de 4 résistances, R21 à R24, enraison du « flottement » de la tensionévoqué plus haut. Si l’on suppose quele module à brancher aux poin ts« + V» et « –V» possède une sensibilitéidentique (0,2 V), l’atténuation sedevra d’être de 20 V/0,2 V, soit 100 xcette fois. La majorité des modules à3 chiffres1/2 « ordinaires » ne peuventmesurer que jusqu’à 1.999, la tensionmaximale affichable est de 20 volts(19,99 V en fait). Il existe 2 solutions àcette limitation : « sacrifier » un chiffreet multip lier l’atténuation par 10 (enprenant pour R21 et R23 des résis-tances de 100 Ω). Mais vous pouvezégalement tenter de mettre la main surun module 3 chiffres 3/4 capable, lu i,de compter jusqu’à 3.999.L’alimentation des modules de mesurepourra être dérivée des 9 V régulésfournis par IC3; c’est là la raison despoints « 0V» et « + 9V» présents sur laplatine. Attention, nombre de modulesde mesure n’acceptent pas d’être ali-mentés par une telle tension 9 Vembarquée. Les modèles les moinschers exigent souvent d’être alimentéspar une pile ou une tension auxiliaireadditionnelle. On ne pourra utiliser le9 V embarqué qu’avec les modulesacceptant que la tension d’alimenta-tion et la tension de mesure soientidentiques; en d’autres termes : laplage de mode commun doit se trou-ver à l’intérieur de plage de la tensiond’alimentation . Aucun module basésur un circuit intégré de la famille 7106ne répond à ce critère; il faudra doncalimenter ces derniers séparément.Il existe cependant des modules numé-

riques pouvant, dotés qu’ils sont d’unpetit convertisseur de tension embar-qué, contourner ce problème. Com-ment savoir de quel type il s’agit ? Toutsimplement par lecture de la fiche decaractéristiques vu que les fabricants demodules ne nécessitant pas de tensionauxiliaire n’hésitent pas à le mention-ner très expressément. En l’absenced’une telle mention on peut déduiresans trop de risque qu’il faudra unetension auxiliaire.

LA R É AL I S AT I O NLa figure 2 vous propose la platine des-sinée à l’in tention de cette alimenta-tion. L’implantation des composants nedevrait pas poser de problème si l’onrespecte la sérigraphie. On voit que lespotentiomètres P1 et P2 sont eux aussimontés directement sur la platine. Celaest dû au type de boîtier u tilisé, unLC850 ou LC950 de Telet. Le but del’opération est en effet de monter laplatine en sandwich (à l’aide d’entre-toises) sur la face avant du coffret. Leradiateur nécessaire aux FET sera, lui,vissé derrière la platine. Pour peu quel’on ait un peu de chance, les orificesde fixation tombent juste entre2 ailettes du radiateur; si tel n’est pas lecas il faudra percer quelques orificesadditionnels. Cette approche se traduitpar un montage compact dont le radia-teur est inaccessible qui, aux puissancesélevées peut atteindre une températuretrès sensible (c’est le cas de le dire).Les FET sous soudés sur le dessous dela p latine puis vissés sur le radiateur.La technique est en fait inverse : oncommence par donner aux connexionsla forme souhaitée, on monte ensuitela platine sur le radiateur, visse les FETà leur place et on les soude en glissantprudemment la pointe du fer à souderentre la platine et le radiateur.Il n’est pas impératif d ’isoler les FET;du poin t de vue thermique il estmême préférable de ne pas le faire. Ilfaudra dans ce cas s’assurer que leradiateur est parfaitement isolé de sonenvironnement et qu’il ne peut pastoucher quoi que ce soit de conduc-

17Elektor 3/98

Liste des composants

Résistances :R1 = 1 kΩR2,R4 = 46kΩ4/1%R3,R6 = 274 kΩ/1%R5 = 3kΩ9R7 = 15 kΩ (2 A: 8kΩ2)R8,R9,R14 = 4kΩ7R10,R11 = 220 ΩR12,R13 = 1 Ω/5 WR15 = 3kΩ3/1 WR16,R17 = 3kΩ3R18,R20 = 22 kΩR19 = 2kΩ7R21,R23 = 1kΩ02/1%R22,R24 = 100 k/1%P1,P2 = 1 kΩ linéaire

Condensateurs :C1,C3 à C6,C10 = 100 nFC2 = 100 µF/40 V radialC7,C8 = 1 000 µF/63 V (2 A:

2 200 µF/63 V)C9 = 100 µF/16 V radialC11 = 10 µF/63 V

Semi-conducteurs :B1 = B80C3300/2200D1,D3 = BAT85D2,D4 = LED rouge (haut rendement)D5,D6 = 1N4001D7 = diode zener 5V6/400 mWT1,T2 = BUK455-100A ou BUK106-

50S* (Philips)IC1,IC2 = TLC271CP (Texas Instru-

ments)

IC3 = 7809

Divers :K1 = entrée secteur avec interrup-

teur et fusible 0,16 ATTr1 = transformateur secteur avec

24 V/1,25 A ou 24 V/2,5 A au secon-daire*

radiateur pour T1/T2: SK85/75SA(1,2 K/W)

2 embases banane femellesboîtier = Telet LC850 (80 x 200 x

180mm) ou LC950 (100 x 200 x180mm)*

option : instruments de mesure pourindications de courant et de ten-sion*

* cf. texte

teur. Il est p lus sûr d’u tiliser des p la-quettes d’isolation qui seront alors debonne qualité (c-à-d à faible résistancethermique). OK pour l’alumine, nonau mica. Utiliser dans tous les cas defigure de la pâte thermoconductrice.On doter le boîtier de quelques orificessupplémentaires à l’aplomb du radia-teur pour une bonne circulation d’air.On peut envisager d’utiliser un petitventilateur pour PC, sachant que l’en-semble peut, en fonction de la tensionde transformateur, atteindre des tem-pératures « intéressantes » vu la tailledu coffret.Les ventilateurs pour PC prévus pourfonctionner à 12 V tournent encorefort honnêtement à 9 V et n’en sont

que p lus silencieux. Rien n’in terd itcependant de prévoir un régulateur7812 additionnel si l’on veut faire tour-ner le ventilateur à plein régime.Le transformateur sera à monter verti-calement vu la faible profondeur duboîtier proposé. On utilisera de préfé-rence un transformateur torique dechez Amplimo; leur sécurité électriquerépond aux exigences de la présenteapplication.Puisque nous en sommes à évoquerl’aspect sécurité, nous recommandonsinstamment l’utilisation d’une entréesecteur dotée d’un porteur-fusible etd’un in terrupteur marche/arrêt in té-grés montée sur l’arrière du boîtier. Latension létale de 230 V n’apparaît ni surla platine ni au niveau de la sortie ten-sion de sortie accessible de l’extérieur.Une dernière astuce : il faudra prévoir,en cas d’utilisation de modules numé-riques à rétroéclairage, un petit radia-teur (de l’ordre de 20K/W) vu qu’ilsdrainent aisément quelques d izainesde mA. La figure 3 vous permet dejeter un coup d’oeil à l’intérieur de l’un

de nos prototypes. On y voit que lesorganes de commande se limitent aux2 potentiomètres, aux LED de signali-sation D2 et D4 et à une paire d’em-bases banane aux bornes desquelles setrouve la tension de sortie.

1 A O U 2 AOn utilisera, pour la version 24 V/1 A,un transformateur de 2 x 12 V sous1,25 A. Avec un rien d’habileté il doitêtre possible de mettre le tout dans uncoffret Telet de 8 cm de haut. La ver-sion 2 A exige un transformateur desortie fournissant un courant 2 foisplus important et pourra trouver placedans un coffret Telet de 10 cm de haut.Le dimensionnement du schéma cor-

respond à la version 1 A. Si l’on veutpasser à la version 2A il ne faudra,outre un autre transformateur, quepeu de modifications. Les condensa-teurs de lissage C7 et C8 verront leurcapacité passer à 2 200 µF, R7 sa valeurréduire de moitié pour passer à 8kΩ2de manière à ce qu’une rotation enbutée de P2 corresponde à 2 A.

M I S E À L ’ É P R E U V EUn e fois la p latin e term in ée et saréalisation vérifiée avec soin il seratem p s d e con n ecter le tran sform a-teu r et d ’ap p liqu er la ten sion d usecteu r. Ceci fait, on s’assu rera, àl’aid e d ’u n m u ltim ètre, d e trou ver,au x p oin ts d e m esu re m en tion n éssur le schéma, les valeurs de tensionin d iqu ées. Atten tion : les valeu rsind iquées au n iveau de la régulationde tension , c’est-à-d ire aux alen toursd e IC1, on t été m esu rées avec u n eten sion d ’en trée d e 28 V, u n e ten -sion d e sortie d e 24 V et ceci h ors-charge. Les tensions au n iveau de lapartie cou ran t, au tou r d e IC2 d onc,

ain si qu e celles in d iqu ées à p roxi-m ité d es FET, on t été relevée à d esten sion s d e 28, 20 V et u n e ch arged e 1 A respectivemen t.Ce montage ne nécessite pas deréglage à proprement parler. La seulechose à vérifier, après avoir procédé àla vérification des tensions duschéma, est que la tension de sortieattein t une valeur suffisamment éle-vée (24 V) et que le courant de sortiecorrespond bien à la valeur maximalp révue (1 ou 2 A, en fonction dutransformateur u tilisé).Il faudra également vérifier qu’il estpossible, par action sur P1, d’amener latension de sortie à (pratiquement) 0 V.Il ne faut pas s’offusquer d’un mini-

mum à 0,2 ou 0,3 V, mais s’il est impos-sible de descendre en-dessous de 1 V,cela tient au fait que les rapports R3/R4et R6/R2 ne sont pas identiques. Si celavous paraît ennuyeux, vous pourrezplacer une résistance de l’ordre de1 MΩ (valeur à déterminer expérimen-talement), en parallèle sur R2 ou R4jusqu’à ce que la tension de sortie soitdescendue au minimum requis.Cette remarque vaut également pourl’indication de tension prise entre lespoin ts « + V » et « –V ». À ce n iveauégalement l’erreur tient souvent au faitque le module ind ique une tensioninexistante. L’une des possibles raisonsde ce comportement est un déséqui-libre entre les rapports R22/R21 etR24/R23, situation que l’on peut ren -contrer même en cas d’u tilisation derésistances à tolérance de 1%. Onpourra redresser la situation par laprise en parallèle sur R21 ou R23 d’unerésistance de 100 kΩ dont il faudradéterminer expérimentalement lavaleur exacte.

(980024)

19Elektor 3/98

Le s FET

Si les dénominations BUZ et les IRF sont devenues courantesdans les montages publiés dans Elektor, nous n’avons pasencore, jusqu’à présent, utilisés de FET de la série BUK. Cettefamille comporte plusieurs membres capables de travailler à descourants et des tensions de plus en plus élevés. Le BUK455-100A mis en oeuvre ici peut s’accommoder de tensions allantjusqu’à 100 V. La caractéristique spécifique de ce FET est sarésistance thermique faible de 1,2 K/W. Ceci lui permet, dans unboîtier TO220, de dissiper une puissance supérieure (125 W) à

celle d’un archi-connu 2N3055 en boîtier SO3 (115 W). Il s’agiten fait là de valeurs purement théoriques (le refroidissementdevant alors être infiniment bon), mais doté d’un radiateur de1,2 K/W (SK85, 75 mm) il est en mesure, dans le cas d’un ∆t de150 °C, de dissiper quelque 62,5 W, valeur fort respectable. Pourne pas prendre de risques inutiles et ne pas nous retrouverconfrontés à la valeur théorique évoquée plus haut, nous avonsréparti la dite dissipation sur 2 FET.On peut également utiliser le BUK106-50S de la même famille.Il s’agit d’un « TOPFET », composant plus coûteux, mais doté decaractéristiques très spécifiques. Il dispose de 2 connexionssupplémentaires : une entrée de protection d’alimentation (pro-tection supply input) et une sortie d’indication (flag output). Encas d’application à l’entrée de protection le composant se pro-tégera contre des tensions supérieures à 50 V (il devient partiel-lement passant; caractéristique pouvant être gênante dans lecas d’une alimentation). La sortie d’indication visualise l’activitéd’une protection. Il suffit, pour désactiver la protection, de cou-per momentanément la tension d’alimentation.

Notre platine peut recevoir les 2 types de FET. L’entrée de pro-tection d’alimentation du BUK106-50S pentabroches est alorsautomatiquement reliée au + 9 V fourni par IC3. La sortie d’indi-cation reste inutilisée dans la présente application

73Elektor 5/98

Un ersatz de DiaphaneMonsieur, quel « bidouilleur »,empressé de réaliser le dernierpréampli faible bruit d’Elektor ousa dernière création personnelle,ne s’est trouvé confronté au pro-blème du tirage du circuit imprimésur cuivre photo-sensible. Biensûr, Publitronic fournit de trèsbeaux C.I. des réalisations d’Elek-tor mais seulement de celles-ci etencore (je pense aux numéros devacances). Qui plus est, de nom-breux amateurs sont probable-ment équipés de logiciels de tracéde circuits sur ordinateur person-nel, comme je le suis depuis peu,et les pastilles et autres bandestransfert sont bien vite oubliées(bien que celles-ci donnent desrésultats plus que bons) , maiscomment et surtout sur quel sup-port obtenir un tracé exploitablepar procédé photo à partir d’uneimprimante à jet d’encre.Les résultats sur transparent jetd’encre sont tout juste bons pourla rétroprojection et les papierscalques gondolent sous l’encre !Et les photocopies sur transparentà partir de l’original sur papierblanc ?C’est granuleux et il faut en super-poser plusieurs. Peut-être y-aurait-il la photocopie laser surtransparent, mais le prix est dis-suasif.J’avais envisagé la solution KFDIAPHANE quand je pensai auxtraces de doigts gras qu’il nousarrive parfois de laisser surquelque revue que l’on feuilletteen mangeant. Je ne décidai doncà badigeonner d’huile de cuisinele typon que j’avais sorti surpapier (précisons qu’il s’agit depapier Hewlett-Packard PremiumInkjet, papier qui donne des tracésdont les bords des pistes et pas-tilles sont très « nets »).Après avoir épongé l’excédentd’huile et nettoyé le papier avecun morceau d’essuie-tout, je meretrouvai avec un tampon translu-cide tout à fait exploitable par pro-cédé photo. À noter que l’encre etl’huile n’interagissent aucunementet le procédé semble donner debons résultats avec un typonElektor (d’un ancien numéro de1986 !).

terre de la prise secteur à l’écroude fixation du transformateurtorique.Je voudrai vous suggérer dereconsidérer le trajet de cetteconnexion qu’il vaudrait mieuxfaire passer vers le châssis ou lecoffret métallique de l’alimentationpour éviter qu’elle ne constitue uncourt-circuit lorsqu’une autrepièce mise à la terre elle aussin’entre en contact avec le coffretmétallique extérieur de l’alimenta-tion réglable. Ceci pourrait se tra-duire par des phénomènesbizarres tels qu’étincelles et autresdestructions mystérieuses dufusible voire une surchauffe dutransformateur et (potentiellementplus dangereux) une fusion etinflammation de l’isolation duconducteur de mise à la terre.Il n’est pas fait mention, en ce quiconcerne le sujet (essentiel) de lamise à la terre dans le paragrapheconsacré à réalisation, d’une miseà la terre du coffret métallique etdu châssis. J’aurai en outre aiméque vous ayez ajouté les avertis-sements (classiques) en vue defaire en sorte que : (a) La tête duboulon de fixation du transforma-teur toroïdal n’entre pas encontact avec le couvercle supé-rieur du coffret. (b) Que l’enroule-ment primaire ait été, à l’image dusecondaire, isolé séparémentpour garantir la sécurité vu queces connexions accessibles nesont pas mise à la terre.

John H. Joy, C Eng MIEE

Il nous faut admettre que vousavez parfaitement raison quant àla disposition malheureuse de lamise à la terre telle qu’elle estreprésentée sur la photo en ques-tion. Nous recommandons à tousceux d’entre nos lecteurs qui réa-liseraient cette alimentationréglable, de mettre en pratiqueles recommandations formuléespar notre lecteur. La rédaction.

LE COIN DU LECTEURNous ne pouvons malheureusement pas répondre in extenso à toutes les lettres relevant des questions tech-niques. Dans cette rubrique nous répondons à des lettres pouvant présenter un intérêt général et concernant desmontages âgés de moins de 2 ans. Vu le nombre de lettres qui nous arrivent mensuellement, nous regrettons dene pas pouvoir répondre séparément à chacune d'entre elles et sommes dans l'impossibilité de donner suite à dessouhaits individualisés d'adaptation de montages publiés ou de réalisation de montages à publier ni même derépondre à des demandes d'information additionnelle concernant un montage décrit dans Elektor.

Cependant, du fait que le typonest translucide et non pas trans-parent, ne pas hésiter à insolerlongtemps (faire les essais habi-tuels...)Les cuivres que je vous ai jointsont été obtenus avec 10 mn d’in-solation avec un tube.Je vous joins un typon réaliséselon ce procédé « système D »à titre d’exemple, et je formulel’espoir que cela puisse profiter àd’autres, tant le procédé estsimple, efficace, et surtout, et jedoute que quiconque s’en plaigne,bon marché !

Philippe Daussin

Il ne nous arrive pas souvent dereprendre in-extenso un courrierde lecteur. Mais cette lettre et lescuivres et les typons qui l’accom-pagnaient nous ont convaincu qu’ilpouvait là s’agir d’une approcheintéressante. La rédaction

programmes gratuits deMotorolaChère Rédaction, j’aimerai, par lebiais de votre rubrique courrierdes lecteurs, vous signaler que lefichier compacté« ELEKT494.EXE» évoqué dansl’article « Interface RS-232 pour68HC11 » d’Elektor de mars1998, se trouve également sur lesite Internet suivant : http://sky-net.stack.nl/ftp/68hc11wg/m68hc11. Je pensai qu’il était bon devous le faire savoir.

Martin Lemke

Merci Martin, nous avionsd’ailleurs appris, il y a quelquetemps déjà, que le dit fichieravait traversé la moitié dumonde pour atterrir sur un BBSde Motorola en Australie. Noussommes heureux d’apprendrequ’il s’est posé sur un siteaccessible par tout le monde –àcondition de disposer d’unaccès à Internet bien entendu–au prix d’une coup de fil local.

Programmateur d’EPROMChère Rédaction – votre numérode mars 1997 a décrit un beauprojet de programmateur

d’EPROM. Après avoir réalisé cemontage j’ai pu constater à mongrand bonheur qu’il a fonctionnédu premier coup, mais ceci pourles EPROM du type 27C512 seu-lement. J’ai découvert ce pro-blème quelques mois plus tardlorsque j’ai voulu griller une27C256, opération qui parûtimpossible. D’autres EPROMtelles que la base et le collecteur7C64 et la base et le collecteur7C128 ne se laissent pas pro-grammer non plus. Le pro-gramme me raconte qu’il COULDNOT WRITE. Une lecture del’EPROM m’apprend qu’1 ou2 octets ont été écrits en dépit dece message d’erreur. Etes-vousau courant de ce problème?

R. Becker

Si, comme vous le dites, votreprogrammateur est capable deprogrammer vos EPROM 512correctement, nous sommesenclins à penser que le matérielet le logiciel fonctionnent commeil faut. Vous pourriez vérifier lespoints suivants : – Avez-vous, auniveau du programme, sélecté letype d’EPROM correct ? – Etes-vous certain que le typed’EPROM utilisé est prévu pourune tension de programmationde 12,5 V (le programmateur nepermet pas la programmationdes versions 21 V). – Etes-vouscertain que le type d’EPROM uti-lisé est compatible avec l’algo-rithme de programmation de1 ms que connaît le programma-teur (les version 50 ms neconviennent pas) ? – La tensionde programmation appliquée àl’EPROM est-elle correcte ? Véri-fiez-en la valeur, en cours de pro-grammation, à l’aide d’unmultimètre en fonction voltmètre.

Mise à la terre de l’ali-mentation réglableChère Rédaction –J’ai lu avecbeaucoup d’intérêt l’article consa-cré à l’alimentation réglable dunuméro de mars 1998 d’Elektor etait été intrigué par l’une des pho-tographies du prototype. Il s’agiten fait de la photo sur laquelle onvoit la mise à la terre reliant la

À la rédaction

d'Elektor

Elektor 3/98

d’amplitude (RMS) et visualisation,après analyse de l’ensemble du signal,du spectre résultant.Applications pratiques Commençonscependant par examiner le spectred’un vrai signal, à savoir le fichiermorse2.wav. Il comporte 2 signaux demorse avec des hauteurs de son diffé-rentes. L’expérience XMORSE1.SPPprocède maintenant au calcul duspectre (figure 2). Le spectre du signalprésente 2 crêtes bien visibles dont ilest possible de mesurer la fréquence,même dans le cas de signaux trèsfaibles sur lesquels se superposentd’autres parties de signaux. Ceux quiveulent faire leurs propres expériencespourront analyser, dans un signal desortie d’un récepteur FM (sous forme

de fichier sur le CD-ROM), les résidusdu signal-pilote stéréo et ce sur 19 kHz.Analyse de bruit du filtre passe-basVenons-en enfin à l’expérienceXLP6.SPP dont on retrouve, enfigure 3, le synoptique du modèle. Legénérateur de signal NOISE1.EXE four-nit un signal de bruit blanc que l’onapplique au filtre passe-bas rudimen-taire. Nous analysons, en nous aidantde l’analyseur de spectre SPEC1, lessignaux d’entrée et de sortie. Onretrouve, en figure 4, le résultat decette opération.

D F T E T F F TL’algorithme calculant le spectre à par-tir des échantillons a été appelé DFT(Discret Fourier Transformation). La FFT

Dans l’épisode précé-dent de cette série

nous nous sommesintéressés au calcul

des spectres, unenotion indispensable

si l’on veut pouvoirtravailler avec desfiltres numériques.

20

traitement designal numérique

3ème partie: filtre de bande numérique

Fenêtre

Visualisation log.

DFT

Fenêtre

4 096échts

4 096échts

4 096échts

DFT DFT

Fenêtre

t

DFT

Fenêtre

980015 - 3 - 11

+

1

Figure 1. Calcul duspectre de signaux degrande longueur.

S P E C T R E SD E S I G N A U X L O N G SJusqu’à présent nous avons, pour cal-culer le spectre d’un signal, utilisé uneDFT (= transformée discrète de Fou-rier) de longueur fixe (N = 4 096, dansnotre cas). Comment faire pour obte-nir le spectre d’un signal sensiblementplus long ? Il existe, pour ce faire, dif-férents processus décrits dans lesdocuments évoqués dans la bibliogra-phie [1]. Notre analyseur ne se com-plique pas la vie (figure 1). Le signald’entrée est subdivisé en morceauxd’une longueur de N=4 096 et ces dif-férents morceaux subissent, indivi-duellement, une multiplication defénestration. On calcule ensuite la DFTde chaque segment, ajoute la valeur

(Fast Fourier Transformation = transfor-mée rapide de Fourier) est un proces-sus effectuant une DFT à vitesse et effi-cacité élevées. Si le nombre de pointsde données est rendu par le symbo-le N, on retrouve, dans le tableau ci-dessous, le nombre d’opérations pourDFT et FFT (Nombre de multiplica-tions). c représente le rapport de rapi-dité entre une opération FFT et untraitement DFT effectué normalement.

N DFT FFT c16 256 64 4128 16 384 896 184 096 16 777 216 49 152 341

Assez parlé du calcul de spectres,venons-en au thème du filtrage.

D U G É N É R A T E U RS I N U S O Ï D A L A UP A S S E - B A N D ELa plupart d’entre nous ont encore enmémoire le théorème d’addition desfonctions sinus et cosinus :cos(α+ß) = cos α · cos ß – sin α · sin ßsin(α+ß) = sin α · cos ß + cos α · sin ßIl est possible, à partir de ces théo-rèmes, de créer un générateur sinusoï-dal numérique puis, ensuite, de procé-der aux modifications nécessaires pourréaliser un passe-bande numérique. Sivous détestez les mathématiques,essayez quand même de suivre ledéroulement du processus.Commençons par entrer dans leslignes supérieuresP =cos ϕ, q = sin ϕ, ck = cos kϕ, sk = sin kϕ.Si, maintenant, ϕ = 2πf/fs, ck et sk repré-sentent les valeurs d’échantillonnaged’une onde respectivement cosinusoï-dale et sinusoïdale de la fréquence f àune fréquence d’échantillonnage fs. Ilfaut, pour générer, en numérique, uneonde respectivement cosinusoïdale etsinusoïdale, commencer par calculerrapidement les valeurs ck et sk en par-

tant, par exemple, de k = 0. En utili-sant, dans le théorème d’addition, lesraccourcis proposés ci-dessus onobtient :ck+1 = pck– qsksk+1 = qck + pskCela signifie : si, au départ, les para-mètres p et q ont été définis, il devientpossible, à l’aide de 4 multiplications,1 addition et 1 soustraction, de calcu-ler, à partir des valeurs ck et sk, à l’ins-tant d’échantillonnage k, les nouvellesvaleurs ck+1 et sk+1. Ce processus esttrès rapide et se laisse aisément pro-grammer sur un PSN (Processeur deSignal Numérique). La programma-tion d’un oscillateur simple tel quecelui du programme SIN0.PAS (voire

.EXE) est (presque) un jeu d’enfant. Lelisting de la figure 5 vous le prouve.Le programme génère un signal sinu-soïdal dont on peut aisément vérifierl’existence par XSIN1.SPP. La figure 6en propose le résultat. Il faut, pour quel’oscillateur démarre, que les valeursde départ C0 et S0 aient été définies enconséquence vu qu’elles influent sur la

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980015 - 3 - 12

2

Figure 2. 2 signaux demorse (700 et1 400 Hz) noyés dansle bruit.

980015 - 3 - 13

NOISE1.EXE LP1.EXE SPEC1.EXE

Bruit blanc Passe-bas Analyseur de spectre

3

Figure 3. Filtragepasse-bas d’un signalde bruit blanc.

980015 - 3 - 14

4

Figure 4. Spectre debruit blanc et de bruitfiltré.

phase et l’amplitude de l’oscillateur.Rien de bien compliqué jusqu’à pré-sent. Réflexion faite nous avons toutsimplement simulé un réseau oscillantnon amorti. Les valeurs ck représen-tent alors, par exemple, les valeurs ducourant à travers la self, les valeurs skreprésentant elles la tension ducondensateur.On n’est plus, comme le montre lafigure 7, très éloigné d’un réseau oscil-lant amorti. Dans le cas d’un réseauamorti les valeurs de chaque pasd’échantillonnage diminuent d’un fac-teur constant r (amortissement infé-rieur à 1). Partant, il faudra, dans leprocessus de calcul, procéder à unemultiplication par r <<1. Il nous faut,pour démarrer le réseau, additionner,au cours du processus de calcul, lesignal d’entrée uk. Le calcul répondainsi aux équations suivantes :ck+1 = r(pck– qsk) + uksk+1 = r(qck + psk)Nous sommes déjà en présence d’unfiltre passe-bande rudimentaire consti-tuant d’ailleurs le coeur du pro-gramme correspondant SINFIL1.PAS(et .EXE). Un test prouve qu’il s’agit

22 Elektor 3/98

program sin0 ;uses dos,graph,crt ;

$I SIGLIB.PAS

var k:int ;f0,scale:float ;p,q,ck,sk,ck_new,sk_new:float ;

beginstart(’sin-wave-generator’) ;nsamples:=10000 ; set_par_long(‘\n=’,nsamples) ;fs:=22050 ; set_par_long(‘\fs=’,fs) ;f0:=100 ; set_par_real(‘\f0=’,f0) ;scale:=500 ; set_par_real(‘\scale=’,scale) ;out_fn:=’sin1.wav’ ; set_par_string(‘\out=’,out_fn) ;

open_out(out_fn) ;

p:=cos(2*pi*f0/fs) ;q:=sin(2*pi*f0/fs) ;ck:=1 ;sk:=0 ;

for k:=1 to nsamples dobeginoutput(scale*ck) ;ck_new:=p*ck-q*sk ;sk_new:=q*ck+p*sk ;ck:=ck_new ;sk:=sk_new ;end ;

stop ;end.

5

Figure 5. Programmede génération d’unsinus numérique.

980015 - 3 - 15

6

Figure 6. En-haut :signal sinusoïdal, en-bas : réseau oscillanten oscillation.

bien d’un passe-bande. Nous com-mençons par utiliser, en tant que signald’entrée, l’impulsion d’unité et exami-nons la réponse du filtre. On devraittrouver une oscillation amortie et c’estaussi ce que fait XSIN1.SPP, comme onle constate sur le bas de la figure 6 :une belle oscillation amortie exponen-tielle générée par le passe-bande (aliasréseau oscillant).On peut, avec l’expérienceXBANDP1.SPP, envoyer un signal àbalayage au filtre. On peut expéri-menter avec différentes valeurs de f0 etr; voici quelques valeurs particulière-ment intéressantes :r = 0.5, r = 0.9, r = 0.99, r = 0.999, r =0.9999.L’une des caractéristiques ésotériquesde notre filtre est, qu’outre l’oscillationcosinusoïdale, il calcule également l’os-cillation sinusoïdale mais on peutcontourner cette caractéristique. Onobtient alors un filtre répondant à laformule de calcul suivante :ck+2 = b1ck+1 + b2ck + uket doté des coefficients de filtre sui-vant :b1 = – r2 ainsi que b2 = 2·r·cos(2πf0/fs).Ce filtre est réalisé par le programmeBANDP1.PAS (et .EXE).

F I L T R E S R É C U R S I F SO U I I RSi l’on compare maintenant les filtresdérivés au premier passe-bas onconstate une similitude. Les 2 filtrescalculent la valeur de sortie en s’aidantde la valeur de sortie précédente. Cetype de filtre est appelé filtre récursif.Leur réponse impulsionnelle est, nor-malement, infiniment longue, mais necesse de s’amortir. Ceci explique lanaissance du concept de filtre IIR (Infi-nite Impulse Response). Le premierpasse-bas ne reprend qu’une seulevaleur précédente, constituant partantun filtre IIR du premier ordre. Dans lecas du passe-bande qui, lui, reprend2 valeurs, on se trouve en présenced’un filtre du second ordre. Il existedes filtres d’ordre plus élevé encore,bien souvent réalisés par la mise encascade de plusieurs section de filtrede second ordre. Il a été consacré denombreux ouvrages complets à cethème que l’on peut difficilement qua-lifier de facile cf bibliographie [1],[2],[3].

A P P L I C A T I O N S D EP A S S E - B A N D ESi l’on dispose d’un passe-bande onpeut bien évidemment procéder àquelques expériences, telle que, parexemple, sélectionner certaines fré-quences. Le fichier MORSE2.WAVcontient le signal d’un récepteur deradio-amateur qui reçoit 2 signauxmorse de fréquences très proches. Lefiltre passe-bande permet de rehausserl’un de ces 2 signaux pour le rendreplus intelligible. On peut même envi-

sager une détection automatique. L’ex-périence XMORSE3.SPP, qui fait pas-ser le signal MORSE3.WAV par unepaire de filtre passe-bande ayant desfréquences centrales de 700 et 1 400 Hzrespectivement, convient tout spécia-lement à cette fonction. Le résultatreprésenté en figure 8 montre claire-ment les 2 signaux morse nettementséparés l’un de l’autre.Essayez-vous aux fichiers proposés surle CD-ROM et procédez à quelquesexpérimentations en jouant sur lesparamètres du filtre. On aura vite fait,alors, de saisir le principe de fonction-nement d’un filtre passe-bande simple.Envoyez donc un signal musical(MUS1.WAV) à un filtre passe-bande etprêtez l’oreille au résultat de ce traite-ment.Dans le prochain article nous ferons laconnaissance d’un générateur d’échoet nous le modifierons pour qu’il soitutilisable pour un filtrage numérique.

(980015-III)

Bibliographie :[1] Oppenheim, Schafer : Digital SIgnal Proces-

sing, Prentice-Hall, 1975[2] Lücker, R., Grundlagen digitaler Filter,

Springer, 1980[3] Digital érocessing of Signals, Rader C.M.,

Gold B., McGraw-Hill, New York

23Elektor 3/98

tU

tU

980015 - 3 - 17

7

Figure 7. Réseauoscillant avec et sansamortissement.

980015 - 3 - 18

Figure 8. Le signalmorse avant (en-haut)et après filtrage (700et 1 400 Hz). Onreconnaît bien les2 signaux séparés.

8

Elektor 3/98

Prenons les choses au début. Rappe-lons qu’un signal asymétrique est réfé-rencé par rapport à la masse du mon-tage. De ce fait, son transport par câbled’un étage préamplificateur à un autrepeut poser quelques problèmes : para-sitage, rayonnement, qui nuisent à lapureté du message sonore. Le fait deblinder les câbles constitue un remèdeinsuffisant, surtout lorsque le signalaudio de la source est faible (quelquesmillivolts).Le remède consiste à symétriser lesignal, c’est-à-dire à le rendre flottantpar rapport à la masse. Ainsi, le signalaudio de la source peut être transportésur de longues distances, si besoin est,sans altération. Certes, le problème deparasitage demeure mais lorsqu’à l’ar-rivée, on désymétrise le signal dans unétage adéquat, le résultat est l’annula-tion des perturbations par effet diffé-rentiel. En clair, le signal flottant arrivepar 2 fils dans le montage différentiel,

mais les phases sont inverses l’une del’autre, ce qui n’est pas le cas des per-turbations récoltées en cours de route,qui, elles, sont en phase sur les 2 fils dudifférentiel. À l’arrivée, le signal passesans problème, les perturbations étantretenues par opération de soustraction.Il existe sans doute de nombreux mon-tages permettant de symétriser/désy-métriser un signal. L’amplificateur opé-rationnel se prête fort bien à cette opé-ration. Si l’on emploie des amplis op dequalité audio on arrive à d’assez bonsrésultats, mais quelques précautionssont à prendre pour ne pas dégraderles performances, au nombre des-quelles l’emploi de résistances triées surle volet (au moins à 0,1% et encore !).

S Y M É T R I S A T I O N D US I G N A LIl existe une solution moderne à ceproblème. Analog Devices a développédes circuits spécifiques à cet usage dont

Dans la Quête de laQualité, exercice

quasi-métaphysiqueauquel s’adonnentavec tant de dévo-

tion les audiophiles,la symétrisation

contribue grande-ment au résultat

obtenu. Nous avonsle plaisir de vous

proposer ici unsymétriseur/désymé-triseur pour signauxaudio qui, nous en

sommes convaincus,apportera une solu-tion à de nombreuxproblèmes rencon-

trés lors de la trans-mission d’un signal

audio.

24

projet: J.F. Brangé

symétriseur/désymétriseur de signaux audiopour un niveau de qualité encore meilleur

les résistances internes ajustées aulaser sont appariées à 0,0001% ! Ducoup, les résultats obtenus en matièrede réjection de bruit, de parasites et dedistorsion sont, n’ayons pas peur desmots, de qualité professionnelle. Cescircuits étant maintenant bien distri-bués en Europe, nous n’avons pashésité à vous proposer une réalisationpratique en version stéréo. Nous n’exa-minerons bien entendu qu’une voiedu signal l’autre lui étant totalementidentique.Le montage symétriseur, dont onretrouve le schéma en figure 1, est basé

sur un SSM2142 d’Analog Devices.Ce circuit intégré, d’Analog Devices,est un amplificateur-tampon à sortiedifférentielle intégré chargé de conver-tir un signal asymétrique en un signalsymétrique à haut niveau. Basé surune topologie à couplage croiséesymétrisée électroniquement, leSSM2142 peut se targuer des perfor-mances similaires à celles de solutionssymétriques faisant appel, pour l’at-taque de la ligne (line driving), à untransformateur. Il présente bien évi-demment l’avantage de prendre nota-blement moins de place qu’une solu-tion à transformateur tout en donnantun taux de réjection en mode communcomparable. Nous renvoyons ceuxd’entre vous qui voudraient en savoirplus sur les spécificités de ce compo-sant, ainsi d’ailleurs que du SSM2141,aux infocartes qui leur sont consacréesen fin de magazine.L’entrée s’effectue à travers un ajustable

de 10 kΩ (que rien n’interdit de rem-placer éventuellement par un poten-tiomètre de même valeur) dont la fonc-tion est de permettre d’ajuster leniveau de sortie et de définir l’impé-dance d’entrée recommandée par lefabricant de ce circuit intégré. Mais onpeut fort bien, si l’on ne veut pas jouersur le niveau d’entrée, remplacer cetajustable par une embase à 3 contactssur laquelle viendra s’implanter uncavalier; il reliera la broche du signald’entrée à la broche centrale. Il ne fau-dra pas oublier dans ce cas-là d’ajouter

25Elektor 3/98

SSM2141

SENSE

IC1

OUT

REF

IN

IN

15

7

4

62

3

NE5534

IC2

2

36

7

4

5

8

1

R1

23k2

R2

23k2

R3

1M

R4

680Ω

R5

100Ω

R6

100Ω

1kP1

10k

P2

C1

22p

C5

100µ

25V

C9

47µ

25V

C4

100n

C7

100n

C8

47µ25V

C6

100nC3

100µ25V

C2

100n

15V

15V

980026 - 11

8

980026 - 12

SSM2142

IC1

INF

6

5

84

F 1

2S

7S

3

V

R3

100Ω

R4

100Ω

R1

301Ω

R2

301Ω

C3

100µ

25V

C4

100n

C1

100µ25V

C2

100n

15V

15V

P1

10k

*

zie tekst*see text*siehe Text*voir texte*

Figure 1. L’électro-nique du symétriseurde signal au coeurduquel règne unSSM2142.

Figure 2. Le schémadu désymétriseur designal repose sur unSSM2141 associé à unNE5534.

1

2

(sur le dessousde la platine)une résistancede 10 kΩ entrel’entrée et lamasse. C’est lasolution quenous avonsadoptée.La sortie esttoute aussisimple : labroche 8 met àdisposition le

signal de sortie en phase (+), labroche 1 fournissant elle le signalinversé (–).Pour en finir avec le SSM2142 nousl’avons protégé contre d’éventuelsparasites véhiculés par les lignes d’ali-mentation en dotant ces dernièresd’un filtrage sommaire constitué parles réseaux RC R3/C1/C2 et R4/C3/C4respectivement pris aux bornes d’ali-mentation du SSM2142. En sortie onrecueille un signal audio symétrisédigne des meilleures réalisations per-sonnelles.Un dernier mot en ce qui concernel’alimentation : elle peut être de ±12 V,mais ±15 V, tension que nous avonsadoptée ici, constituent un gage demeilleure dynamique (max absolu±18 V).

D É S Y M É T R I S A T I O N D US I G N A LC’est un SSM2141 qui se charge decette opération.Le SSM2141, de la même écurie que leSSM2142, est un amplificateur diffé-rentiel intégré conçu pour se voirappliquer des entrées Ligne symé-triques dans des applications audiorequérant un niveau élevé d’immunité

26 Elektor 3/98

980026(C) Segment

980026(C) Segment

Segment(C)

980026980026

(C)Segment

C1

R5

R4

R3

R2R1

P2

P1

OUT1

IC2

IC1

H4

H3H2

H1

C9C8

C7

C6

C5C4C3 C2

C1

R6R5

R4

R3

R2R1

P2

P1

OUT1

IC2

IC1

H4

H3H2

H1

C9C8

C7

C6

C5C4C3 C2

C1

R6

R4

R3

R2 R1

P1

OUT1

IC1

H4

H3 H2

H1

C4C3

C2

C1

C2

C3C4

H1

H2H3

H4

IC1

OUT1

P1

R1R2R3

R4

0

T -+

-

+

0

T

T -+

-

+

0

T

980026

-

+

T- +

T

0

T

+- T

+

-

980026

980026(C) Segment

980026(C) Segment

Segment(C)

980026980026

(C)Segment

3

4

Figure 3. Représenta-tion du dessin despistes et de la sérigra-phie de l’implantationdes composants de laplatine combinée des-sinée à l’intention dusymétriseur/désymé-triseur de signalaudio. Notez la pré-sence d’une paire deplatines.

Figure 4. Exemplairesterminés d’un désymé-triseur et d’un symétri-seur.

au bruit et une réjection en mode com-mun optimale. Ce circuit intégréatteint, typiquement, une RMC (CMR= Common-Mode Rejection en anglais)de 100 dB, alors que la mise en oeuvred’un amplificateur opérationnel bardéde 4 résistances courantes n’atteint que40 dB, valeur ne convenant pas à del’Audio de Haut Niveau. Jetons uncoup d’oeil au schéma de ce sous-ensemble représenté en figure 2.Les ensembles 23kΩ2/1 kΩ ajustablepris entre les entrées sig+ (broche 3) etsig – (broche 2), fixent l’impédanced’entrée à quelque 47 kΩ. L’ajustableP2, 10 kΩ, permet le réglage fin dutaux de RMC (cf. plus loin). Il est tou-tefois possible de se passer de cettepossibilité. Il suffit alors de ne pasimplanter l’ajustable de 10 kΩ et destraper la fonction correspondante,solution que nous avons, comme lemontre un examen de la sérigraphie

de l’implantation des composants dudésymétriseur, adoptée sur le présentprojet. Remarquons cependant quel’impédance de source doit être par-faitement contrôlée, le moindre désé-quilibre de la résistance de source setraduisant par une dégradation dutaux de RMC en continu – un désé-quilibre de 5 Ω (entre les impédancesd’entrée) se traduisant par une aug-mentation du taux de RMC de 20 dB.La sortie du SSM2141 s’effectue par unajustable de 10 kΩ vers un NE5534monté en suiveur de tension. Sa sortie(basse impédance) permet le raccorde-ment à tout type d’étage de préampli-fication désiré. Les remarques énon-cées pour le SSM2142, en ce quiconcerne le filtrage, s’appliquent aussiau SSM2141.Un mot au sujet de l’ajustage de larésistance ajustable de 1 kΩ et duréglage du taux de RMC (CommunMode Rejection) : il faut injecter unsignal différentiel du 2141. On brancheun générateur de signal entre la masseet les 2 entrées du 2141. On injecte unsignal de 50 Hz (100 mV) en entrée du2142. Il suffit d’ajuster la 1 kΩ placéeen entrée de cet étage pour obtenir unsignal mini en sortie du 5534, et donc,le meilleur taux de RMC. Pour ceuxd’entre nos lecteurs qui ne disposentpas d’un géné BF et d’un oscilloscope,il est possible, nous l’avons dit plushaut, de remplacer la 1 kΩ par 2 straps.Si on apparie les 2 résistances de23kΩ7 à 0,1% on pourra se passer detout réglage.L’alimentation fait appel, nous ledisions plus haut, à une tension symé-trique de + et – 15 V. La consomma-tion de courant étant très faible, onpourra se contenter d’un adaptateursecteur fournissant une tension régu-lée de ±15 V.

L A R É A L I S A T I O NComme le prouve la figure 3, nousavons conçu une platine à l’intentionde cette réalisation. On y retrouve lasérigraphie de l’implantation descomposants et le dessin des pistes.Non, rassurez-vous, vous ne voyezpas double... en fait si. La double pla-tine nécessaire à cette réalisation vousest bien proposée en double; ildevient possible, ainsi, de traiter unsignal stéréo.On commencera bien évidemment parprocéder à la séparation des 4 sous-pla-

tines; les circuits imprimés de petitetaille sont destinés à la réalisation dusymétriseur, alors que celles qui com-portent 2 circuits intégrés permettent deréaliser le désymétriseur. La mise enplace des composants n’appelle, ni pourla platine du symétriseur, ni pour celledu désymétriseur, de remarque particu-lière. Il suffit de respecter la polarité descondensateurs en ayant une et de nepas se tromper dans l’orientation lors dela mise en place des circuits intégrésdans les supports prévus. Attention,dans le cas de la platine du désymétri-seur à ne pas vous tromper de circuitintégré, ils ont tous 2 8 broches. Vousn’aurez pas manqué de constater, àl’examen du dessin des pistes que dansle cas présent, la caractéristique de « gra-vure anglaise » du dessin. Cela permetde réaliser un plan de masse efficaceassurant une meilleure protectioncontre les parasites en tous genres. Il nereste plus qu’à câbler les 2 platines quel’on pourra envisager de mettre dans unpetit boîtier que l’on pourrait doter enentrée et en sortie, par exemple, de2 fiches mini-DIN dont 3 seulement descontacts seront utilisés. Le symétriseurétant disposé à proximité de la sourcedu signal, le désymétriseur l’étant enamont du récepteur. Attention à l’ordredes connexions, les sorties du symétri-seur étant en miroir par rapport auxentrées du désymétriseur.Les montages devraient fonctionnerdès la mise sous tension.Nous vous en proposons, en figure 4,une photo qui devrait vous permettrede vérifier l’absence d’erreur de mon-tage en cas (improbable) de problème.Une dernière note à l’intention desamateurs de chiffres : des mesuresexhaustives faites sur ces 2 sous-ensembles ont donné des résultats trèsencourageants :

pour le symétriseur, une distorsionharmonique totale (DHT ou THDen anglais) comprise entre 0,0008 et0,0015 % de 20 Hz à 20 kHz;

pour le désymétriseur, une distor-sion harmonique totale évoluant de0,0008 à 0,0011 % de 20 Hz à 20 kHz,un taux de RMC allant de – 140à – 70 dB de 20 Hz à 20 kHz, toutesmesures effectuées avec une instal-lation Audio Precision.

980026-I

27Elektor 3/98

Liste des composantsdu désymétriseur

Résistances :R1,R2 = 23kΩ2 1%R3 = 1 MΩR4 = 680 ΩR5,R6 = 100 ΩP1 = ajustable 1 kΩ verticalP2 = 10 kΩ log. (à remplacer éven-

tuellement par un jumper)

Condensateurs :C1 = 22 pFC2,C4,C6,C7 = 100 nFC3,C5 = 100 µF/25 V radialC8,C9 = 47 µF/25 V radial

Semi-conducteurs :IC1 = SSM2141 (Analog Devices)IC2 = NE5534

(Philips Semiconductors)

Liste des composantsdu symétriseur

Résistances :R1,R2 = 301 Ω 1%R3,R4 = 100 ΩP1 = 10 kΩ log. (jumper)

Condensateurs :C1,C3 = 100 µF/25 V radialC2,C4 = 100 nF

Semi-conducteurs :IC1 = SSM2142 (Analog Devices)

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Elektor 3/98

Les ions d’air sont des particulesgazeuses chargées électriquement qui,où que nous soyons, contituent notreenvironnement atmosphérique. Nor-malement, il existe un équilibre entreles ions positifs et les ions négatifs. Ilarrive cependant que, pour quelqueraison que ce soit, cet équilibre soitrompu, ce dont, des recherches pous-sées l’ont prouvée, nombre d’entrenous semblent souffrir. C’est ainsi quela majorité des êtres humains semblese sentir bien à proximité d’une cas-cade et ce n’est pas pour rien que les« centres aériens » réputés de trouventen altitude dans les Alpes et les Pyré-nées, endroits caractérisés par un sur-plus d’ions négatifs. Les orages ont,eux aussi, un effet similaire : après unebonne averse, l’atmosphère présenteune saturation en ions négatifs, ce quiexplique que l’on aime alors tant sortirpour respirer l’air à pleins poumons.L’inverse est également vrai. Justeavant que n’éclate un orage ou lorsquesouffle le foehn ou le mistral, il n’estpas rare que les gens soient nerveuxvoire déprimés. Il est souvent question,dans ces conditions, d’une concentra-

tion élevée d’ions positifs. On ren-contre également cet effet à l’intérieurdes habitations. Il se peut, dans le casd’une ventilation insuffisante ou pourtoute autre raison, que l’on ait uneconcentration trop élevée d’ions posi-tifs, avec comme conséquence des per-sonnes mal à l’aise voire pouvantmême tomber malades. Certainsimmeubles de bureaux sont réputéspour leur climatologie peu enviable, lespersonnes y travaillant présentant sou-vent des symptômes de ce que l’onappelle le SBS (Sick Building Syndrome=, traduit mot à mot, le syndrome del’immeuble malade).

L E R E M È D ESi, chez soi ou au bureau, on se sentmal à l’aide ou que l’on souffre desymptômes difficilement descriptibles,il vaut mieux, avant de se faire pres-crire toutes sortes de pilules plus colo-rées les unes que les autres, essayer devoir si cela ne tient pas à l’atmosphèredu bâtiment en question. Il suffit danscertains cas, d’améliorer la ventilationpour rétablir l’équilibre entre ionsnégatifs et positifs. Le fameux « un peu

Vous arrive-t-ilsouvent d’avoir

mal à la tête, devous sentir fati-

gué ou d’être(hyper-)sensibleà d’autres phé-nomènes désa-

gréables ? Iln’est pas exclu,dans ce cas-là,

que, dans votre envi-ronnement de travailou chez vous, l’équi-

libre entre les ionspositifs et négatifsdans l’atmosphère

soit rompu. Il semblequ’un excédent

d’ions positifs ait, surnombre de per-

sonnes, une influencenégative sur leur

bien-être tant psy-chique que physique.

Le petit appareildécrit ici constitue un

moyen très simplepour remédier à cette

situation.

28

ionisateurcontribution des ions négatifs

à une ambiance positive

f

d’air frais » a pour effet de faire entrernon seulement plus d’oxygène maiségalement des ions négatifs.Il n’est malheureusement pas toujourspossible d’obtenir une ventilation suf-fisante. Il est souvent impossible d’ou-vrir les fenêtres d’un bâtiment à airconditionné, et même si cela est pos-sible, en hiver il vaut mieux ne pastrop jouer à ce niveau. Il est intéressantalors de disposer d’une source addi-tionnelle d’ions négatifs. C’est là la rai-son d’être de l’ionisateur d’air décritdans le présent article.

3 000 V O L T SIl est possible, à l’aide d’un champélectrique, d’ioniser l’air et, partant, degénérer des ions négatifs. 4 électrodes,présentant une tension continue del’ordre de 3 000 V, produisent le champnécessaire. En raison de l’extrêmefinesse de la pointe des électrodes, onatteint une puissance de champ telle-ment élevée que l’on a naissance del’effet de pulvérisation, caractéristiquede l’ionisation. On « sent » les électronséjectés « gicler » dans toutes les direc-tions. Après avoir parcouru une faibledistance ils entrent en collision avec les

molécules d’air et les ionisent. Sachantque, tout comme cela est le cas lorsd’un orage, les molécules d’oxygènepeuvent également être ionisées, et, ense recombinant, constituer de l’ozone(un poison dans la basse atmosphère)

29Elektor 3/98

R1

3k9

R2

390Ω

R3

3k9

R4

390Ω

C1

10n

C2

47n

C3

10n

C4

47n

C6

1n2000V

C7

1n2000V

C9

100n

C8

10µ25V

R51M

R61M

R71M

R81M

R939Ω

R10

2k7

T2

BC

T1

BC

D1

30V500mW

D2

C5

100n

ETD29

TR1

D4

BY709

D3

BY709

30V500mW

D6

1N4001

D5

M1

12V900mW

M

546B 546B

3kV

0'

U

U U

980016 - 11

12...15V

1Figure 1. Tr1 rehaussetrès sensiblement latension fournie parl’oscillateur. Aprèsredressement on dis-pose d’une tension lar-gement supérieure à3 000 V.

Figure 2. Il n’existe pasplatine toute faite. Ilvous faudra, à partirdes éléments fournisici, vous la faire vous-même.

(C) Segment 980016-1

C1

C2

C3

C4

C5

C6

C7

C8 C9

D1D2

D3

D4

D5

D6

H1

H2

H3

H4

R1

R2

R3

R4

R5R6

R7 R8

R9R10

T1

T2

TR1

980016-1

+ +0M1

12V 0

(C) Segment 980016-1

2

Liste des composants

Résistances :R1,R3 = 3kΩ9R2,R4 = 390 ΩR5 à R8 = 1 MΩ/1600 VDC (Philips

type VR25)R9 = 39 ΩR10 = 2kΩ7

Condensateurs :C1,C3 = 10 nF MKTC2,C4 = 47 nF MKTC5 = 100 nF MKTC6,C7 = 1 nF/2 000VC8 = 10 µF/25 V radialC9 = 100 nF Sibatit

Semi-conducteurs :D1,D2 = diode zener 30 V/500 mWD3,D4 = BY709 (Philips)D5 = LED rouge haut rendementD6 = 1N4001T1,T2 = BC546B

Divers :M1 = ventilateur 12 V/0,9 W, dimen-

sions : 40 x 40 x 10,5 mmTr1 = ETD29 à noyau N27 (Sie-

mens, Philips, Block)boîtier E430 (Bopla)

c’est à des-sein quenous avonschoisi desoumettreles élec-trodes à une

tension volontairement limitée. La pro-duction d’ozone reste alors à unniveau inoffensif. Il est judicieuxcependant de ne pas placer cet appa-reil à quelques cm de vos voies respi-ratoires.L’ionisateur remplit, gratuitement etpour rien, une fonction additionnelle.Les électrons éjectés n’ionisant pasuniquement des molécules d’air maisaussi des particules de poussière ensuspension dans l’air, l’ionisateur tra-vaille également en purificateur d’at-mosphère. Les particules de poussièrechargées électriquement retombent surl’appareil ou à proximité immédiate dece dernier. C’est d’ailleurs la techniqueutilisée dans l’industrie pour débar-rasser les fumées de leurs particules desuie.

L ’ É L E C T R O N I Q U ELa génération de la haute tensionrequise se fait à l’aide d’un doubleoscillateur dit de Meissner. La caracté-ristique de ce type d’oscillateur est uneréinjection par le biais d’un transfor-mateur. La présence, sur ledit trans-formateur d’un enroulement HauteTension additionnel nous fournitimmédiatement la tension élevée dequelque 3 000 V.

La figure 1 nous présente le schéma del’ionisateur. Son coeur est constitué parles transistors T1 et T2 et le transfor-mateur de sortie Tr1 pris entre leurslignes de collecteur. On crée ainsi unesorte d’oscillateur push-pull où la réin-jection requise se fait par le biais desdiviseurs de tension capacitifs C1/C2 etC3/C4. Les résistances R1 à R4 définis-sent le réglage en courant continu destransistors.L’enroulement primaire de Tr1 et lecondensateur C5 constituent la bouclede résonance de l’oscillateur. La fré-quence se situe aux alentours de50 kHz; la tension rehaussée au niveaudu primaire atteint, dans le cas d’unetension d’alimentation de 12 V, del’ordre de 25 V par branche. Les diodeszener D1 et D2 empêchent la tensiond’atteindre des valeurs dangereuses.Les réseaux R2/C2 et R4/C4 définissentles constantes de temps qui, elles,déterminent le comportement derégulation de l’oscillateur et partant lalargeur des impulsions de courant ser-vant à la commande des transistors.Le rapport entre les enroulements deTr1 est tel que la tension subit un tauxde rehaussement de l’ordre de 60.Cette tension est ensuite convertie enune tension continue et simultané-ment doublée par un redresseur crête-crête constitué des diodes pour tensionélevée D3/D4 et des condensateurs HTC6/C7. L’ionisation proprement dite estproduite par 4 morceaux de conduc-teurs servant d’électrodes placés à2 mm d’un conducteur-mère. Les résis-

30 Elektor 3/98

tances (HT) R5 à R8 diminuent lesrisques en cas d’entrée en contact avecles électrodes.Les seuls composants du schéma dontnous n’ayons pas encore parlé sont lacombinaison résistance/LED R10/D5qui visualise l’état de fonctionnement(marche/arrêt) du montage, lescondensateurs de découplage, C8 etC9, la diode de protection contre uneinversion de polarité de la tensiond’alimentation, D6, et le ventilateur M1chargé d’assurer une meilleure répar-tition des électrons à l’émission. Larésistance de limitation R9 constitueun compromis entre le ronronnementdu ventilateur et un déplacement d’airsuffisant. L’alimentation du montagepourra se faire par le biais d’un adap-tateur secteur 12 ou 15 V standard. Depar la faible consommation du mon-tage, quelque 150 mA, tout adaptateurdevrait faire l’affaire.

L A P L A T I N ELa figure 2 vous propose le dessin deplatine conçue à l’intention de l’ioni-sateur et la sérigraphie de l’implanta-tion des composants qui la « décore ».La mise en place des composants« normaux » (résistances, condensa-teurs, transistors) ne doit pas poser deproblème. La sérigraphie montre quenous avons prévu, pour les condensa-teurs HT, C6 et C7, un espace suffisantde manière à pouvoir utiliser différentsmodèles de condensateurs. L’essentielest qu’ils aient une tension de servicede 2 000 V (CC) au minimum. Les

3

Figure 3. Les sous-ensembles constitu-tifs du transformateurTr1. On veillera, par lamise en place d’unedouble épaisseur defilm plastique ou deruban adhésif à ceque les 2 parties en Edu noyau ne soientpas en contact élec-trique l’une avecl’autre en leur centre.

diodes utilisées pour D3 et D4, desBY709, peuvent supporter une tensionen sens inverse de 14 kV. On pourrautiliser un modèle de diode plus léger,mais sa tension inverse se doit d’êtrede 4 kV au minimum, sa durée derétablissement ne devant pas dépasser0,2 µs. Les électrodes sont montées surpicot. Comme le montre la sérigraphiede la figure 2, on dote ces picots d’unmorceau de fil de câblage; un morceaude conducteur de 1 à 1,5 mm de dia-mètre et d’une longueur de quelque54 mm sert de conducteur-mère, lesélectrodes prenant la forme de mor-ceaux de conducteur d’un diamètre de0,6 mm environ et d’une longueur de7 mm environ. On pourra, si l’on aimefignoler, limer l’extrémité des 4 élec-trodes pour les doter d’une pointe.Cette opération n’est pas nécessairesachant que la coupure à la pince cou-pante donne inévitablement une extré-mité aiguë à l’électrode. L’écartemententre les 4 électrodes et le conducteur-mère doit être de 2 mm.

L E T R A N S F O R M A T E U RLe composant le plus important dumontage, le transformateur Tr1,n’existe malheureusement pas tout faitsur le marché. Il vous faudra le bobi-ner sur une carcasse du type ETD29dotée de ses 2 noyaux du type N27en E (cf. figure 3). Si le bobinage n’estpas compliqué il n’en prend pas moinsun certain temps. Commençons parl’enroulement secondaire. Celui com-porte de l’ordre de 900 spires de fil decuivre émaillé de 0,2 mm de diamètreréparties en 12 couches de 70 spires.On dote le début du fil de bobinaged’un morceau de gaine d’isolationavant de souder l’extrémité du fil aupicot le plus à l’extérieur (1) de la car-casse de bobinage. On veillera à uneisolation correcte de chacune des12 couches l’une par rapport à la sui-vante, en vue d’éviter tout risque declaquage (par étincelle disruptive). Onutilise pour cela une double couche deruban adhésif ou une double couchede film plastique découpée aux bonnesdimensions; si l’on opte pour plus de2 couches d’isolation l’ensembledevient trop encombrant, avec moinsde 2 couches l’isolation risque d’êtreinsuffisante. Notre ruban adhésif avaitexactement la largeur de la carcasse.Les bords de chaque enroulement sontsoigneusement étanchéifiés à l’aide de

vernis à ongle. Au niveau des bords dela carcasse il faudra également doterles enroulements d’une couche de ver-nis à ongle. Une fois les 12 couches ter-minées on pourra souder l’autre extré-mité du fil à l’autre picot extérieur dela carcasse (6); ici aussi on utilisera unpetit morceau de gaine d’isolation.Après avoir enveloppé le total dansune couche d’adhésif d’isolation sup-plémentaire, il est temps de passer àl’enroulement primaire. Ceci prend laforme de 14 spires de fil de cuivreémaillé de 0,4 mm de diamètre avecprise intermédiaire. On soude le débutde l’enroulement au picot 9 (juste àcôté du picot central) de l’autre côté dela carcasse. On effectue 7 spires et onsoude le fil, sans le couper, au picotcentral (10). On effectue 7 spires sanschanger de sens et on soude l’extré-mité de l’enroulement au picot 11.L’enroulement du primaire est dotéd’une double couche d’isolation. Onglisse ensuite les 2 noyaux en E dans lacarcasse en veillant, auparavant, àdoter les 2 grandes branches de ce« E » d’un double morceau d’adhésifd’isolation de manière à créer une

fente d’air (de plastique en fait) dequelque 0,25 mm entre les 2 parties dunoyau. On coince ensuite le tout àl’aide des 2 clips de verrouillage; letransformateur de sortie est prêt àl’emploi. On voit en figure 4 à quoiressemble un transformateur terminé.

E N G U I S E D EC O N C L U S I O N

Le montage sera placé, pour des rai-sons de sécurité, dans un boîtier plas-tique parfaitement isolé. La platine aété dessinée pour un coffret E430(Bopla). Il faudra bien entendu le doterdes orifices nécessaires pour la LEDmarche/arrêt et l’embase d’alimenta-tion, ainsi que, au niveau des élec-trodes, des orifices permettant la cir-culation bidirectionnelle de l’air ionisé.Le ventilateur sera monté juste au-des-sus des électrodes. Pour des raisons desécurité, la fixation du ventilateur sefera à l’aide de boulons de plastique oude ruban adhésif double face. Laphoto en début d’article illustre élo-quemment le résultat à obtenir.

980016-I

31Elektor 3/98

4

Figure 4. On voit, ici, un exemplaire terminé de cemontage. Les condensateurs C6 et C7 que nousavons utilisés sont relativement compacts de sorteque nous avons utilisé à peine la moitié de l’espaceprévu à leur intention.

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Étant des doublesfaces à trous métallisés, les

2 platines nécessaires à la réalisa-tion de ce montage sont difficiles à fabri-

quer par un particulier; il est préférable de lesacheter toutes faites. L’implantation des composants

ne devrait pas poser de problème, vu que les circuits inté-grés prennent place sur un support. L’étape la plus délicateest le soudage, sur la mono-carte (figure 1), des embasesnécessaires au montage en gigogne des 2 platines, vu qu’ilfaudra les implanter sur le dessous de la platine. Lameilleure solution consiste à monter les embases à l’envers,(orienter les extrémités longues des embases vers la platine),pour ensuite faire glisser délicatement vers le bas leurs sépa-rateurs en plastique. La platine multifonction, dont onretrouve la sérigraphie et le dessin des pistes en figure 2,est à doter de 3 picots destinés respectivement au 0 V, à lasortie PWM de la CPU (picots situés entre C6 et D44) et àla sortie EOC du CAN (Convertisseur Analogique/Numé-rique). On pourra également, pour les lignes d’E/S, utiliserdes picots. Il serait plus pratique et esthétique d’utiliser uneembase telle que celle mentionnée dans la liste des com-posants mais, en raison de leur pas de 3,5 mm, beaucoupplus difficile à dénicher. Les 2 régulateurs de tension serontimpérativement à fixer sur la platine à l’aide d’une vis(+ écrou), sachant que sinon ils se trouvent dans l’impos-

Elektor 3/9832

projet: H.J. Böhling

80C32 BASICautomate-gigogne

Caractéristiques techniques Se laisse programmer en BASIC 16 entrées numériques 8 sorties numériques jusqu’à 24 V/500 mA 4 entrées analogiques 2 sorties analogiques jusqu’à 22 V/40 mA On a en outre accès à toutes les entrées d’interruption et de

comptage Temporisateur/chien de garde Toutes entrées et sorties accessibles sur picots (ou borniers)

2ème partie: soudures etpratiques similaires

sibilité d’évacuer la puissance qu’ilsdissipent. Le buzzer ne doit pas com-porter d’électronique et devra possé-der un boîtier en plastique vu qu’ilsera connecté aux points 0V (le picot leplus près de D44) et PWM et tout sim-plement glissé entre les 2 platines.On commencera par connecter la pla-tine multifonction (non encore dotéede ses circuits intégrés ni de la mono-carte gigogne) au +12 V. On s’assurerade trouver sur tous les supports la ten-sion d’alimentation de +5 V auxcontacts prévus. Après avoir coupél’alimentation on pourra mettre IC4dans son support sur la platine multi-fonction. Après mise sous tension, etimplantation du cavalier JP1, ondevrait voir s’allumer la LED D5. Encas d’action sur la touche de RAZ, S1,D5 s’éteindra pendant de l’ordre de3 s. Cavalier retiré, elle clignote à unefréquence de 0,1 Hz (1 fois toutes les10 s). On peut ensuite, tension coupéebien évidemment, mettre en place lereste des circuits intégrés en s’assurant,de temps à autre, du fonctionnementdu montage.Il en ira de même avec la mono-cartegigogne. Après avoir vérifié la pré-sence de la tension d’alimentation auxpoints prévus, on pourra mettre laCPU dans son support et à l’oscillo-scope, on vérifiera par examen desbroches 18 et 19 de la CPU, que l’os-cillateur oscille bien. On devrait égale-

33Elektor 3/98

C1

C2

C3

C4

C5C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13C14

C15

H1 H2

H3H4

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5

IC6 IC

7

JP1

K1

K2K3

K4

R1

X1

9800

02-1

A BA= 2764/27128B= 27256

(C) Segment980002-1

Figure 1. Le processeur etsa cour prennent placesur leur propre platine quivient s’enficher dans laplatine multifonction.

1Liste des composantsde la platine microcontrôleur

Résistances :R1 = 8kΩ2

Condensateurs :C1,C2 = 22 pFC3 à C6,C13 à C15 = 100 nFC7 à C11 = 10 µF/25 V verticalC12 = 10 µF/16 V vertical

Semi-conducteurs :IC1 = 80C32IC2 = 74HC573IC3 = 62256IC4 = 27256 (programmée EPS

986503-1)IC5 = 27128IC6 = 74HC00IC7 = MAX232 (Maxim)

Divers :K1 = barrette de liaison à 1 rangée

de 20 contacts très longs (FischerSL5 156 20 G)

X1 = quartz 11,0592 MHzJP1 = embase à 3 contacts + cava-

lierK2,K3 = barrette de liaison à 1 ran-

gée de 14 contacts très longs(Fischer SL5 156 14 G)

K4 = embase Sub D encartablefemelle en équerre à 9 contacts

ment trouver un signal périodique surla broche 11 du support de IC2. Onimplantera ensuite IC2, IC3, IC4 dotéde son MSC-51-BASIC (attention aupositionnement correct de JP1!) ainsique IC7. On connecte ensuite, par le

34 Elektor 3/98

C1C2

C3

C4 C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13 C14

C15

C16

C17

C18

C19

C20

C21

C22

C23

C24

D1D2D3

D4

D5

D6D7 D8D9 D10

D11

D12

D13

D14

D15

D16

D17

D18

D19

D20

D21

D22

D23

D24

D25

D26

D27

D28

D29

D30

D31

D32

D33

D34

D35 D3

6D3

7D3

8D3

9

D40

D41

D42

D43 D4

4

H1 H2

H5

H6

H10H11

H12 H13

IC1

IC2

IC3

IC4

IC5 IC6 IC7

IC8

IC9

IC10IC11

IC12

JP1

K1K2K3

K4 K5 K6 K7 K8 K9 K10 K11 K12 K13 K14 K15 K16 K17 K18 K19 K20 K21 K22 K23 K24 K25

P1 P2

R1 R2

R3

R4

R5

R6

R7 R8 R9

R10

R11

R12

R13

R14

R15

R16

R17

R18

R19

R20

R21

R22

R23

R24

R25

R26

R27

R28

R29

R30

R31

R32 R3

3

R34

R35

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

R43

R44

R45

R46

R47

R48

R49

R50

R51

R52

R53

R54

R55

R56

R57

R58

R59

R60

R61

R62

R63

R64

R65

R66

R67

R68

R69

R70

R71

R72

R73

R74

S1

X1

PWM

0

EOC

TT

DO8

DO7

DO6

DO5

DO4

DO3

DO2

DO1T T

T+1

2V+5

V+2

4VP

1.1

P1.

0IT

0IT

1T0T1AO

2AO

1

AI4

AI3

AI2

AI1

+24V

DI1

6D

I15

DI1

4D

I13

DI1

2D

I11

DI1

0D

I9

DI8

DI7

DI6

DI5

DI4

DI3

DI2

DI1

980002-2

980002-2(C) Segment

Figure 2. La platine multifonction met à disposition des E/S numériques et analogiques etd’autres options. Les points 0 et PWM n’apparaissent pas sur la platine du commerce.

2

Liste des composants de la platinemultifonction

Résistances :R1,R4,R10 à R17 = 220 kΩR2,R36,R37,R54,R55,R59 à R74 =

100 kΩR3 = 1kΩ5R5 = 1 kΩR6 = réseau SIL de 8 résistances de

4kΩ7R7,R8 = réseau SIL de 8 résistances

de 820 ΩR9 = réseau SIL de 8 résistances de

1kΩ5R18,R19 = 10 kΩ/1%R20 à R28,R38 à R46 = 200 kΩ/1%R29 à R35,R47 à R53 = 100 kΩ/1%R56 à R58 = 47 kΩP1,P2 = ajustable (multitour) 100 kΩ

Condensateurs :C1 à C3,C7 à C10,C16,

C21 à C24 = 100 nFC4 = 100 µF/16 V verticalC5 = 47 µF/16 V verticalC6,C12 = 100 µF/40 V verticalC11 = 33 µF/10 V verticalC13,C14 = 22 pFC15,C17 à C20 = 15 nF

biais de l’embase Sub D K4 et d’uncâble « zéro modem », la carte à un PCsur lequel tourne un programme deTerminal. Après action sur la touche deRAZ, S1, et sur la barre espace ondevrait voir s’afficher sur l’écran del’ordinateur le message suivant :

*MCS-51(tm) BASIC V1.1*READY >

La CPU s’assure, à la mise sous ten-sion, de la taille de RAM disponible etl’indique lorsque l’on entre l’instruc-tion >PRINT MTOP. On peut main-tenant utiliser le BASIC. Nous avonsdonné sur les infocartes publiées lemois dernier, le set d’instructions queconnaît l’interpréteur MSC51-BASIC.

P R O G R A M M E D E T E R -M I N A L S U R M E S U R E

La disquette EPS 986007-1 disponibleauprès des adresses habituelles, com-porte un certain nombre de pro-grammes de test, d’exemples et autresauxiliaires dont l’encadré donne ledétail. La disquette comporte une des-cription complète et informative (enlangue anglaise) des programmes. Ils

pourront être grillés dans l’EPROMIC5 ou télédéchargés à l’aide d’un pro-gramme de terminal (Procom, Kermit,etc) par le biais de l’interface sérielle.L’auteur a développé son propre pro-gramme de terminal, baptisé Terminal-MCS-51 et taillé sur mesure pour l’au-tomate-gigogne 80C32-BASIC et autressystèmes à base de MSC51-BASIC. Ilpermet un chargement simple, lamémorisation et la renumérotation(dans la version complète seulement)de programmes MCS-51-BASIC, com-porte un éditeur de ligne MSC51-BASIC et peut se lier à n’importe queléditeur ASCII. La disquette comporteune version Shareware du program-me DOS.On peut également utiliser le pro-gramme Terminal que comporte Win-dows, ce programme permettant lacommutation entre le PC avec le sys-tème 80C32-BASIC. Il suffira, en pra-tique, de reparamétrer le port COM etle protocole de transfert. Il suffitensuite de réinitialiser la mono-carte(S1) à zéro et d’appuyer sur unetouche quelconque du clavier du PC.La mono-carte 80C32-BASIC répondalors par MCS51... (selon la version deBASIC concernée) et Ready>. On entre

ensuite une ligne de texte ASCII et parune action sur la touche Enter on l’en-voie vers la mono-carte. Celle-ciconvertit ladite ligne en BASIC et, parl’invite > signale qu’elle est parée pourla ligne suivante.Dans le programme Terminal.exe deWindows 3.1, il faudra paramétrer,dans le menu Settings/Communicationsle protocole de transmission avec unBaud Rate allant (en fonction du câble)jusqu’à 19 200, 8 Data Bits, Parity None,Flow Control None, OK. Ensuite, dans lemenu Text Transferts on choisit Line ata Time et après avoir activé cette optionon active l’option Wait for PromptString. La chaîne de caractères en ques-tion est ^M>, le ^M représentant unretour à la ligne et le > l’invite que leAH-BASIC émet en réponse. Cettechaîne constitue un signal d’acquies-cement.Après lancement du programmeHyperTerminal sous Windows ‘95 (ilfaut commencer par définir, dans lemenu Start/Programs/Accessori es/Hyper-trm.exe, une liaison avec la mono-carteBASIC et opter pour un symbole(figure 3). Il ne faut en aucun cas, dansle menu Connect using, choisir demodem mais bien le port COM auquel

35Elektor 3/98

Semi-conducteurs :D1 à D3 = 1N4001D4,D6 à D11,D36 à D43 = 1N4148D5,D12 à D35 = LEDD44 = diode zener 5V6IC1 = 7808IC2 = 7805IC3 = 74HCT139IC4 = 74HCT14IC5,IC6 = 74HCT541

IC7,IC10,IC11 = 74HCT574IC8 = ULN2803 (Sprague)IC9 = UPD7002C (NEC)IC12 = LM324

(National Semiconductor)

Divers :S1 = bouton-poussoir miniature unipo-

laire à contact travailJP1 = embase à 2 contacts + cavalier

K1 = embase de liaison à 1 rangée de20 contacts (Fischer BL5 20 S)

BZ1 = buzzer 5 VX1 = quartz 2,4576 MHzPC1 = picotK2,K3 = embase de liaison à 1 rangée

de 14 contacts (Fischer BL5 14 S)K4 à K25 = 45 picots au total voire

5 borniers à vis à 9 contacts au pasde 3,5 mm (Lumberg KRMC9)

est connecté la mono-carte. On pourra,auparavant, de renseigner, par lemenu Start/Settings/ Control Panel/Sys-tem/Device Manager/ Ports lequel desports est disponible. Une fois un portCOM choisi on voit apparaître unefenêtre de paramétrage, COMx Proper-ties. Il faudra entrer les mêmes para-mètres que dans l’option Windows 3.1.On peut sauter l’option Advanced avantd’activer le choix. Une fois cette liaisondéfinie on pourra l’activer par l’optionFile/Open.Dans le menu File/Settings/xPropertieson opte pour le mode Terminal keys etdans Emulation pour ANSI; on passeensuite à ASCII Setup et on définit unetemporisation de 500 ms dans la ligneLine delay. Lors de nos tests, la mono-carte travaillait parfaitement avec undélai minimum interligne de 400 msmais le choix d’une temporisation pluscourte risque de poser des problèmeslors de l’envoi de lignes de texte debonne longueur en particulier. Contrai-rement à ce qui est le cas avec le pro-gramme Terminal sous Windows 3.1,Hyperterminal de Windows ‘95 n’offrepas la possibilité de synchronisation dela mono-carte BASIC sur un Retour àla Ligne (CR) + invite (>), de sorteque la communication est un peu pluslente que sous Windows 3.1. (980002-2)

Le programme CLOCK.LIS (horloge en arrière-plan) avectemporisateur/chien de garde (WT = Watchdog-Timer)montre comment, à partir d’une interruption Ontime, on peutgénérer une impulsion à destination du WT tout en dispo-sant, en arrière-plan de son propre programme, d’une hor-loge très confortable. Il faut bien évidemment que le dit pro-gramme ait été télédéchargé en RAM et que le cavalier JP1de la platine multifonction ait été retiré. Le programme nedoit pas utiliser d’instruction INPUT vu que dans ce cas-làl’interruption Ontime n’est plus fournie et que le système estréinitialisé. Seule l’instruction GET permet alors de fournirdes éléments au programme. On s’en sert d’ailleurs pour lamise à l’heure de l’horloge. Les touches du terminal rem-plissent les fonctions suivantes :

H = Heure +h = Heure –M = Minute +m = Minute –S = Seconde +s = Seconde –T = Date +t = Date –W = Jour de la semaine +w = our de la semaine –O = Mois +o = Mois –J = Année +j = Année –

Le programme DO-DI.LIS (Test des E/S numériques) necesse, sur le port de sortie numérique, de compter de 0 à

255. Il est possible, par le biais de l’un des 2 ports d’entrée,de relire cette valeur. Il faut bien entendu avoir établi 8 pontsentre les entrées et les sorties concernées. Le programmeDA-AD.LIS (Test des convertisseurs N/A et A/N) génère surles 2 canaux N/A des tensions que l’on peut lire ensuite àl’aide des canaux A/N. Il faut commencer, par le biais desajustables multitour P1 et P2, par ajuster à +5 V les 2 sor-ties N/A. Le programme envoie la valeur de crête 55 aux sor-ties N/A concernées et permet l’ajustage. Il faudra, pour cetest, avoir auparavant établi le pont requis entre la sortie etl’entrée concernées. On a ensuite visualisation de la valeurde consigne du canal 1 et des valeurs des 4 canaux A/N.Le reste des programmes présents sur la disquette n’est pasdestiné spécifiquement à notre automate-gigogne, maispourra être intéressante pour tous les systèmes à base deMCS-51-BASIC.Le programme ROMCOPY.LIS recopie le petit interpréteurBASIC de 8 Koctets présent dans la ROM d’un microcontrô-leur 80C52-AH-BASIC vers une EPROM. On peut égalementappeler Internet à son secours sachant qu’Intel a mis soninterpréteur en freeware. Le code source (BASIC52.ZIP ouBASIC-52.ZIP) est disponible sur le serveur d’Intel auxadresses suivantes :ftp://intel.com/pub/mcs51/toolsftp://funet.fi/pub/microprocs/MCS-51/signetics-bbs.Ce dernier site met en outre à disposition le programmeBASIC31.ZIP qui remplit la même fonction que ROM-COPY.LIS. Notons pour finir la présence d’un programmebaptisé EPROM.LIS qui transforme l’automate-gigogne enprogrammateur d’EPROM. Ce mode de fonctionnementimplique cependant la prise d’un certain nombre demesures « matérielles ».

Exemple de programme

3a

b

cd

36 Elektor 3/98

53Elektor 3/98

La grande majoritédes fabricants desemi-conducteurs

de 1ère division pos-sèdent leur propresite Internet par le

biais duquel ils pré-sentent leurs pro-

duits dans leurs plusintimes détails; on ydécouvre égalementde plus en plus sou-

vent des fiches decaractéristiques-pro-

duits. Lorsque l’onvoudrait bien avoir

des informations surun composant, cir-

cuit intégré ou tran-sistor, mais que l’onn’en connaît pas le

fabricant, les chosesse compliquent très

sensiblement.

Internet connaît heureusementdes moteurs de recherche(search engine) et des panoraman’ayant pas le moindre lien avecl’un ou l’autre fabricant!Commençons par ce qui sembleêtre le panorama de composantsindépendant le plus fourni d’In-ternet :le Chip Directory (adresse :http://www.xs4all.nl/~ganswijk/ chip-dir/chipdir.htm). Ce site, construit(et entretenu) par un néerlandaisdispose d’informations surdiverses sortes de semi-conduc-teurs, en particulier sur ceux quel’on trouve dans les PC. Cette col-lection ne cesse de grandir vu

que n’importe qui peut fournir desdonnées qui seront ajoutées à celles quiexistent déjà. Il existe, un peu partoutdans le monde, des sites-miroir de ChipDirectory, entre autres en Afrique, enAmérique, en Australie et en Europe.Une fois dans Chip Directory, on peutprocéder à des recherches, en prenantcomme critère, entre autres, la famille,la fonction, la dénomination, lenuméro de type et le préfixe. On ytrouve même des informations concer-nant les composants de l’ex-UnionSovétique. Chip Directory propose,outre ces informations concernant lessemi-conducteurs, également une listeimpressionnante d’autres sites, ayantl’électronique pour sujet, digne d’inté-rêt. On y trouve en outre des infor-mations concernant les événementsélectroniques intéressants (salonsetc...), les profils des fabricants, les CD-ROM de composants et les adressesdes magazines d’électronique les plusimportants (rassurez-vous, nous yfigurons aussi !).Questlink (adresse : http://www.quest-link.com/) est un autre moteur derecherche pour C.I. On trouve sur cesite une information riche concernantles cartes-mères. On y trouve égale-ment les profils des fabricants de semi-conducteurs et les dernières nouveau-tés du monde de l’électronique. Quest-link est, comme on s’y identifie, unservice gratuit d’ingénieurs pourd’autres ingénieurs.Autre adresse de recherche de caracté-ristiques de composants :Semidex (adresse : http://www.semi-dex.com). Les gérants de ce site préten-dent posséder les caractéristiques de75 000 C.I. celles de mémoires en par-ticulier. On y découvre également des

données concernant les cartes-mères,les fabricants et les dernières nou-veautés au niveau des mémoires. Larecherche peut se faire au niveau dunuméro, de la fonction, du fabricant etd’un mot. Si ce service est encore gra-tuit, il se pourrait fort bien qu’ildevienne, dans les prochains mois,payant. On peut également acquérir lepanorama de C.I. sous la forme d’unCD-ROM.Au cas où vous seriez plus spéciale-ment intéressé par les processeurs,nous pouvons vous recommander defaire un tour sur le site :Chiplist (adresse : http://einstein.et.tudelft.nl/~offerman/chiplist.html). On ytrouve un panorama riche en CPU etcoprocesseurs. Ceux d’entre nos lec-teurs plus spécialement intéressés parles profils distributeurs, représenta-tions, service et fabricants de semi-conducteurs de l’industrie électroniquepourront se retrouver sur le site :Electrobase (adresse : http://www.elec-trobase.com. 985021-I

panorama des semi-conducteursélectronique en ligneélectronique en ligne

Elektor 3/98

Ce projet s’est vu attribuer le GrandPrix International du Concours Inter-national « Microprocesseurs » 1997d’Elektor. Nous avons procédé, dans lecahier central consacré au lauréats denotre concours, du numéro de janvier1998, à une description très sommairede cette prestigieuse réalisation.

Dans l’article de janvier 1998 nous vousavions promis de vous présenter uneversion « elektorienne » du testeur decircuits in tégrés répondant à nosnormes, c’est-à-d ire vous proposantune p latine (dessin de p istes + séri-graphie de l’implantation des compo-sants) et la GAL et l’EPROM program-mées. D’après vos réactions, vous êtesnombreux à attendre le présent articlequi, souhaitons-le, répondra à votreexpectation.Le testeur de C.I. est un projet (relati-vement) complexe et une combinaisond’électronique en mode mixte (analo-gique + numérique) fort in téressanted’une part et de logiciel (tan t micro-contrôleur qu’embarqué sur le PC-hôte) de l’autre. Le testeur de C.I. peutfonctionner de façon autonome, c’est-à-d ire que la connexion à un PC estparfaitement optionnelle. La versionde base du testeur est capable de testertous les circuits in tégrés énumérésdans le tableau 1. Il existe un certainnombre de logiciels auxiliaires permet-tant aux utilisateurs avertis d’ajouter denouveaux circuits in tégrés à ceux dutableau 1. Nous reviendrons à ce sujetdans le second article consacré à cetteréalisation . Il nous paraît cependantque la bibliothèque « par défaut » com-porte la majorité des circuits in tégréscourants – l’extension de la biblio-thèque est une affaire de spécialiste !Le présent testeur est un outil incom-parable pour tous ceux d’entre nousqui avons à tester un nombre impor-tant de circuits intégrés des séries « 74TTL » et « 4000 CMOS » pour savoirs’ils sont bons ou non. Ces circuits sontencore fort utilisés par l’amateur vu(1) qu’il est souvent possible de lesrécupérer sur des platines de surplus,voire de les acheter pour « trois foisrien » ou du moins à un coût trèsréduit, et(2) que leurs fiches de caractéristiquessont aisément accessibles de sorte qu’il

Le présent article décrit un testeur de circuits inté-grés (C.I.) autonome pour les circuits intégrés

logiques (à 24 broches au maximum) des sériesles plus connues, à savoir 74xx (TTL) et 40xx

(CMOS). Les blocs constitutifs de cette réalisationsont un microcontrôleur du type 80C535, uneEPROM de bonne taille, un affichage LCD, un

mini-clavier et une interface RS-232. Dans ce pre-mier article nous allons nous allons nous intéres-

ser à l’aspect matériel de cette réalisation.

54

projet: L. Lamesch

testeur de C.I.1ère partie : description

du circuit & construction

est facile de les mettre en oeuvre dansune réalisation de son propre cru.Notons en passan t que ce testeurmériterait fort bien sa place dans uneéchoppe de réparation de matérielélectron ique où il fau t, de temps entemps, tester l’un ou l’au tre compo-san t suspect. Ce testeur peu t, enfin ,servir à iden tifier un circu it in tégréinconnu, c’est-à-dire provenant d’unecarte oubliée ou don t on aura, pourune raison ou une au tre, gratté ladénomination...

LE P R I N C I P E D EF O N C T I O N N E M E N TNous vous proposons, en figure 1, leschéma du testeur de C.I. On peut lesubdiviser en d ifférents sous-ensembles : un p ilotage numérique(microcontrôleur), une alimentation deprécision , une in terface RS-232, unsupport à Force d’Insertion Nulle(FIN) dans lequel vient s’enficher lecomposant à tester (DUT = DeviceUnder Test), un (mini-)clavier, un affi-chage LCD et une alimentation.

L’environnement du DUTCommençons par jeter un coup d’oeilà l’électronique située au n iveau dusupport FIN, IC12. Il est possible deforcer tous les contacts du support FINsoit au n iveau logique soit haut (H)soit bas (L) par le biais de résistances

de limitation et les n iveaux de com-mande correspondants des sorties deblocs d’E/S d’une paire de Z80PIO, IC2et IC4. Ces mêmes PIO (PeripheralInput/Output) permettent l’in terroga-tion des états de sortie du DUT pourune évaluation ultérieure par la CPU,IC3. Les broches d’alimentation deDUT à 14, 16, 18, 20, 22 et 24 brochespeuvent être forcées, via des transis-tors de commutation du typeBC639/BC640, soit à la masse soit à unetension d’alimentation dotée d’unelimitation de courant. Lesdits transis-tors sont p ilotés par les sorties de lacascade de compteurs IC1 et IC9. Si lesPIO eux permettent de s’assurer desniveaux logiques des sorties des DUT(c’est-à-dire 0 ou 1), les ports P1, P4 etP5 du 80C535 servent eux à détecterlesquelles des broches du DUT pré-sentent une haute impédance (high-Z).

L’alimentation du DUTLa source de tension servant à ali-menter le DUT est basée sur le qua-druple amplificateur opérationnel IC6.Elle fournit une tension régulée pré-cise de 5,2 V et voit son courant de sor-tie limité à quelque 0,2 A. Le courantde sortie est convertit en une tensionproportionnelle que la CPU 80C535mesure par le biais de son entrée (ana-logique) AN0. R94 et R95 constituentles résistances de détection de courant.

Si la tension de sortie a été fixée à 5,2 Vplutôt qu’à 5,0 V (tension d’alimenta-tion typique de tous les C.I. TTL), c’esten vue de compenser la chute depotentiel collecteur-émetteur produitepar les BC640 lorsqu’ils sont passants.

Circuiterie logiqueet firmware en EPROMLe programme de pilotage du testeurde C.I. et les vecteurs de test des C.I.se trouvent grillés dans une uniqueEPROM du type 27C512 (64 Koctets)d isponible aux adresses habituellessous la dénomination EPS986507-1.On peut également envisager dans leprésent projet l’u tilisation d’EPROMde capacité p lus importante(32 broches) telle que la 27C020 ou la27C021. La sélection entre les bancs de64 Koctets de ces EPROM de se fait parle biais des sorties B6 et B7 de IC2. Ceslignes attaquent la GAL IC5 dotée delogique lu i permettant de p iloter leslignes d’adresses A16 et A17 del’EPROM IC7. En cas d’u tilisationd’une 27C021, il faudra placer le cava-lier JP1 en position A17. Nous revien-drons à cet aspect des choses dans l’ar-ticle du mois prochain. Normalement,si l’on utilise une EPROM à 28 broches,le cavalier JP1 sera mis en posi-tion « A », c’est-à-dire du côté du bordtronqué. En cas d’u tilisation d’uneEPROM à 32 broches, le signal A17 est

55Elektor 3/98

Bibliothèque:74xxx74:0074:01*74:0274:0374:0474:0574:06Parent: 74:0574:0774:0874:0974:1074:1174:12*74:1374:1474:15*74:1674:1774:18*74:19*74:2074:2174:22*74:24*74:2574:2674:2774:28*74:3074:31*74:3274:3374:34*74:35*

74:3774:3874:39*74:4074:4274:4574:46*74:4774:48*74:49*74:51 St,S*74:51 LS,L74:54*74:55*74:7374:7474:7574:7674:8374:86 -C,-L74:86 C,L*74:9074:9274:9374:95A,B74:10074:10774:10974:11974:12574:126*74:128*74:131*74:13274:133*74:136*74:137

74:13874:13974:140*74:14774:145*74:14874:15074:15174:153*74:15474:15574:156*74:15774:158*74:159*74:16074:16174:16274:16374:16474:16574:16674:168*74:16974:17074:17374:17474:17574:180*74:184*74:185*74:19074:19174:19274:19374:19474:237*

74:238*74:23974:24074:24174:242*74:24374:24474:24574:247*74:248*74:249*74:250*74:25174:25374:25774:258*74:25974:260*74:26674:27374:28074:28374:290*74:29374:29974:32374:347*74:348*74:352*74:353*74:36574:366*74:36774:368*74:37374:37474:375

74:377*74:386*74:39074:39374:41274:425*74:426*74:445*74:447*74:465*74:466*74:467*74:468*74:518*74:519*74:520*74:52174:522*74:533*74:534*74:540*74:54174:563*74:564*74:57374:57474:576*74:580*74:59074:591*74:592

74:59574:596*74:620*74:621*74:622*74:623*74:638*74:639*74:64074:641*74:642*74:643*74:644*74:64574:64674:647*74:648*74:649*74:668*74:669*74:67074:68274:683*74:68474:685*74:68874:689*74:69974:746**74:747**74:756*

74:757*74:758 74:759*74:760*74:762*74:763*74:810*74:811*74:1000*74:1002*74:1003*74:1004*74:1008*74:1010*74:1020*74:1032*74:1034*74:1035*74:1036*74:1240*74:1244*74:1245*74:1640*74:1645*74:2240*74:2241*74:2244*74:2540*74:2541*74:7245*74:7266*

74:7540*74:7541*

Bibliothèque:40xxx400140024009*4010*4011401240134014*4015401640174019402040214022*402340244025402740284029403040404041*40424043

4044*4049**4050**40514052405340564060406640674068 -RCA*4068 RCA*406940704071407240734075407640774078 -RCA*4078 RCA*40814082*409340944099*40014*401024010340105

401064016040161401624016340174401754019240193401944502450845104511451245144515*4516*4518452045224526452945394543*45554556*45844724

Ta b le a u 1. I n de x de s C. I . pou va n t ê t r e t e s t é s (con t e n u pa r dé f a u t de l ’EPROM )

* Le vecteur de test pour ce CI n’a pas encore été vérifié avec un CI fonctionnant correctement.** Ce CI n’a pas encore été testé à 100% à l’aide de vecteurs de test pour CI.: Identificateur de toute famille TTL, sauf si le numéro de type comporte un suffixe.–X Les vecteurs de test ne sont pas valides pour le membre X de cette famille de CI (74:86 | -C signifie, par

exemple, hormis le 74C86).X Les vecteurs de test sont uniquement valides pour le membre X de cette famille de CI (74:86 C signifie,

par exemple, uniquement pour le 74C86).

requis de sorte qu’il faudra mettre lecavalier JP1 dans l’autre position.Le 80C535 tourne à une horloge de12 MHz. Cette CPU ne contient pas decode interne, mais tire la totalité de sesinstructions et de ses données de

l’EPROM-système. Il est cependant enmesure de commander d irectementl’affichage LCD et le clavier à6 touches. La GAL, IC5, se charge dudécodage d’adresses et génère le signalPHI requis par les Z80PIO, ainsi que

56 Elektor 3/98

74HC573

ZIF 24

8x 4k7

8x 4k7

4x 4k7

4x 4k7

12MHz

IC12

R100

R101

100n

100n

390Ω

180Ω180Ω180Ω

180Ω

180Ω180Ω180Ω180Ω

180Ω180Ω180Ω

180Ω

180Ω180Ω180Ω180Ω

180Ω180Ω180Ω

180Ω

180Ω180Ω180Ω180Ω

R82

R81

10k10k10k

10k

10k10k10k10k

R1010k

R1110k

R1210k

10k

R2410k

R2310k

R2210k

R2110k

R1910k

R1810k

R1710k

R2010k

R1610k

R1510k

R1410k

R1310k

Z10Z11Z12Z13Z14Z15Z16

Z17Z18Z19Z20Z21

Z23Z24

Z10Z11Z12 Z13

Z14Z15Z16Z17Z18Z19Z20Z21

Z23Z24

A10A11A12A13A14A15

A10A11A12A13A14A15A16

C1

27p

C12

27p

IC8

R80

R39R38R37

R40

R36R35R34R33

R31R30R29

R32

R28R27R26R25

R47R46R45

R48

R44R43R42R41

Z10Z11Z12Z13Z14Z15Z16

Z17Z18Z19Z20Z21Z24Z23Z24

101112 13

1415161718192021222324

R2R3R4

R1

R5R6R7R8

R9

D0D1D2D3D4D5D6D7

D0D1D2D3D4D5D6D7

Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8

Z9

Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8Z9

A8A9

A0A1A2A3A4A5A6A7

A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9

D0D1D2D3D4D5D6D7

K4

C5

X1

C9

1213141516171819

EN

11C1

1D

D0D1D2D3D4D5D6D7

D0D1D2D3D4D5D6D7Z1

Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8

Z9

123456789

1

2 3 4 5 6 7 8 9

1

2 3 4 5 6 7 8 9

1

2 3 4 5

1

2 3 4 5

234

789

56

1

OE/VPP

27C021

EPROM

IC7

A10A11A12A13A14A15A16A17

12A0

16

24

22CS

32

13 D0

11A110A2

A3A4A5A6A7

27A826A92325

2829

30

31

14 D115 D217 D318 D419 D520 D621 D7

98765

4

32

MAX232

R1OUTR2OUT

T1OUTT2OUT

IC10

T1INT2IN

R1INR2IN

100n

C17

C18

C1–

C1+

C2+

C2–

C16

C21

C22

10µ16V 11

1210

13

14

15

16V+

V-

10µ / 16V

K17

89

3

1

4

5

2

6

PIO0RDIORQSOE

PHI

A11A14

PIO1RD

IORQSOE

A11A14

PHI

100n

C8

Z80-PIO

IC4ARDYASTB

IORQ

BSTBBRDY

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7

INTIEIIEO

C/DB/A

CLK

PB7PB6

PB2PB3PB4PB5

PB0PB1

1920

403938

232422

353637

25

11

26

1514131210

1816

33342117

D0D1D2D3D4D5D6D7

CERD

M1

29303132

2728

1

32

4

56

987

B6B7

V9V10V12G24

RDWR

SSTRSCLK

SD

R79

10k

T2

BC547

SOE

R97

2k2

74HC4094

IC9

SRG8

EN3

C1/

15

11121314

C2

1D 2D

10

3

2

1

7654

3

9

74HC4094

IC1

SRG8

EN3

C1/

15

11121314

C2

1D 2D

10

3

2

1

7654

3

9

V17V19V21V20

V16V22V24

G22G21G20G7G10G17G12G15

SSTRSOE

SCLK

SD

SOE

SCLK

T1

BC547

T3

BD139R98

47k

R92

10k

R90

10k

R89

39k

R88

1M

1%

JP1

A17

IC5

16V8GAL

19

20

10

I0I1I2I3I4I5I6I7I8

F7

11 I9

12F013F114F215F316F417F518F6

123

678

45

9

EPROE

100n

C13

A13A15

A16A17

XTALSD

WRPSENRDB7B6

PIO1PHI

EPROEIORQPIO0LCDE

K3

R83

1k

R84

6k8

R93

1k

R951Ω

1%

R941Ω

1%

R86100k

1%

R851M

1%

R9927Ω

6

57IC6b

9

108IC6c

2

31

IC6a

13

12

14IC6d

D1

1N4148

D3

1N4148

C19

1n

C3

1n

R87100k

1%

1k

P2

R91100k

C14

10µ 25V

C4

100n

P1.0 INT3 CCOP1.1 INT4 CC1P1.2 INT5 CC2P1.3 INT6 CC3

P1.6 CLKOUT

P1.4 INT2P1.5 T2EX

P3.2 INT0P3.3 INT1

P3.1 TxDP3.0 RxD

P1.7 T2

P3.4 T0P3.5 T1

P3.6 WRP3.7 RD

80C535

RESETVAGND

VAREF

IC3P4.0P4.1P4.2P4.3P4.4P4.5P4.6P4.7

P5.0P5.1P5.2P5.3P5.4P5.5P5.6P5.7

P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7

P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7

PSEN

VSS

VCC VCC

AN0AN1AN2AN3AN4AN5AN6AN7

ALE

38 40

X1

39

X2

37 68

2019181716151413

6766656463626160

3635343332313029

5253545556575859

4142434445464748

2221

232425262728

50

PE

49

10

51EA

12

11

12356789

4

PSEN

C15

4µ7 16V

R96

10k

10K

P1

A14A15LCDED0D1D2D3D4D5D6D7

Z22

Z22

XTAL

IN U+U

K2

D4

1N4001

D5

1N4001

D21N4001

7805IC11

C10

470µ35V

IC820

10

IC116

8IC916

8

C20

100n

C11

100n

C6

100n

IC64

11

C23

100n

INUIC6 = LM324

5V 5V

5V

5V

5V 5V

5V

5V

5V5V

5V

5V 5V

5V 5V

5V

A

Z80-PIO

IC2ARDYASTB

IORQ

BSTBBRDY

PA0PA1PA2PA3PA4PA5PA6PA7

INTIEI

IEO

C/DB/A

CLK

PB7PB6

PB2PB3PB4PB5

PB0PB1

1920

403938

232422

353637

25

11

26

1514131210

1816

33342117

D0D1D2D3D4D5D6D7

CERD

M1

29303132

2728

1

32

4

56

987

5V

RS2

32

LED

LCDE

10µ16V

10µ / 16V

INU

U–

U–

SSTR

C2

10µ16V

1%

9 ... 15V100n

C7

5V

* *

*

* R25 ... R48 = SMD

27C512/

Figure 1. Schéma du testeur deC.I., un concept en mode mixtefort intéressant reposant sur unmicrocontrôleur puissant de l’écu-rie Siemens, un 80C535.

1

nombre d’autres signaux de com-mande indispensables au fonctionne-ment de l’ensemble du système. Àl’image de l’EPROM, la GAL est éga-lement disponible, sous la dénomina-tion EPS986506-1.

La raison de l’u tilisation de Z80PIOpour la commande et le su ivi desentrées et des sorties du DUT tient aufait qu’il s’agit là du seul circuit intégré16 bits parallèles d isponible couram-ment sur lequel il est possible de com-mander individuellement la directionde toutes les lignes de port tandis queles drivers de sortie de toutes les lignesde port soient constitués de circuitspush-pull.

E/S utilisateurLe système « communique » avec l’uti-lisateur par le biais d’un mini-clavier(schéma en figure 2), une LED, D6, etun affichage LCD. L’affichage u tiliséest un certain temps x 16 caractèresclassique doté ou non de rétro-éclai-rage. P1 permet d’ajuster le contrastede l’affichage. La LED s’allume poursignaler la mise sous tension du DUTqu’il ne faudra pas, alors, sortir du sup-port FIN.Une in terface sérielle RS-232, baséeclassiquement sur un MAX232, permetau testeur de C.I. de communiquer(optionnellement) avec un PC exécu-tant des programmes écrits spéciale-ment à cette in tention . Nous revien -drons, dans le prochain article, audétail desd its programmes. Enquelques mots, on pourra utiliser le PCpour écrire ses propres vecteurs de testet de les déboguer sans avoir à sortirl’EPROM du système. Le lien entrel’embase sub D à 9 contacts et leMAX232 passe, comme l’illustre leschéma de la figure 2, par l’embase à3 contacts K1. Notons l’absence d’ac-quiescement actif (handshake); les seuleslignes qu’utilise le testeur de C.I. sontRxD (Received Data), GND (masse) etTxD (Transmitted Data).

L’alimentationL’alimentation 5 V embarquée du tes-teur de C.I. repose sur un régulateur detension tripode du type 7805, IC11. Laprise d’une d iode de dérivation, D5,entre la ligne négative de l’entrée detension non régulée et la masse du cir-cuit permet de générer une tensionlégèrement négative destiné principa-lement aux affichages LCD plusanciens. Cette tension négative offreune plage de tension adéquate pour leréglage de contraste du LCD par P1.Le montage pourra être alimenté àl’aide d’un adaptateur secteur ordinairefournissant une tension de sortie com-prise entre 9 et 15 V continus. On pour-rait envisager une alimentation parpile. La tension non régulée est égale-ment, nous le disions plus haut, appli-quée au DUT. La consommation decourant totale est de l’ordre de 150 mA.

LA C O N S T R U C T I O NComme le montrent les photographiesillustrant cet article et la sérigraphie dela figure 3, la p latine dessinée à l’in -

ten tion de cette réalisation présenteune densité d’implantation relative-ment élevée. S’agissant d ’un doubleface à trous métallisés, une réalisationpersonnelle de ce circuit imprimé estquasiment impossible avec les moyensdont dispose un amateur. Il est préfé-rable d’acquérir une platine toute faite.Il ne reste plus ensuite qu’à implanterles composants en respectant la séri-graphie et à souder avec soin.On commencera par séparer la platinedu clavier de la p latine principale.L’implantation des composants surcette dern ière prendra un certaintemps vu le nombre de composants àmettre en place.

Résistances, diodes, condensateurs et quartzOn commencera par la mise en placedes résistances CMS (à montage ensurface) R25 à R48. Cette opération quise fera avec un fer à souder faible puis-sance (8 watts) exige soin et précision.On vérifiera à l’ohmmètre chacune desrésistances CMS après sa mise enplace. Le reste des résistances est, pourgagner de la p lace, monté verticale-ment. Assurez-vous, à l’aide d’un mul-timètre le cas échéant, de la valeur dechaque résistance et de chacun descondensateurs avant de le mettre enplace. Les réseaux de résistances SILont eux aussi un sens de p lacementqu’il faudra respecter. Vérifiez la posi-tion du « commun » avant de mettre le

57Elektor 3/98

T4R61

10k

R75

10k

R541k

R711k

T14

V24

Z24

T5R56

10k

R491k

R701k

T15

8x 10k1

9 8 7 6 5 4 3 2

R103

T6R58

10k

R511k

R691k

T16

U+

U+

U+

T7R57

10k

R501k

R681k

T17

U+

T8R59

10k

R521k

U+

T9R60

10k

R531k

R661k

T19

U+

T10R62

10k

R551k

U+ R631k

T21

T13R76

10k

R721k

R641k

T22

U+

T12R77

10k

R731k

R651k

T20

U+

T11R78

10k

R741k

T18U+ R67

1k

G24

V22

Z22

G22

V21

Z21

G21

V20

G20

Z20

V19

Z19

V17

Z17

G17

V16

Z16

Z15

G15

V12

Z12

G12

V10

Z10

G10

V9

Z9

Z7

G7

980029 - 11

T4 ... T13 = BC640T14 ... T22 = BC639

S1ENT

S2UP2

S3UP

S4ESC

S5DWN

S6DWN2

K5

8x 10k1

2 3 4 5 6 7 8 9

R102

5V'

5V'D6

LED

1

2

3

4

5

6

7

8

9

K1'DB9

980029 - 12

DCDDSR

RXDRTSTXD

CTSDTR

GND

2 Figure 2. Schéma desinterfaces RS-232 etclavier.

980029-1

C1

C2

C3C4

C5

C6

C7

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14C15

C16

C17C18

C19

C20

C21

C22

C23 D1

D2D3

D4 D5

H1 H2

H3H4

IC1 IC2

IC3

IC4

IC5

IC6

IC7

IC8

IC9

IC10

IC11

JP1

K1

K2

K3

K4

P1

P2

R1R2R3R4R5R6R7R8

R9R10R11R12

R13

R24

R25

R26

R27

R28

R29

R30

R31

R32 R3

3R34

R35

R36

R37

R38

R39

R40

R41

R42

R43

R44

R45

R46

R47

R48

R49R50R51R52R53

R54

R55

R56

R57R58R59R60

R61

R62

R63 R6

4R65

R70

R71

R72

R73

R74

R75

R76R77R78

R79

R80

R81

R82

R83

R84

R85

R90

R91

R92R93

R94

R95

R96

R97

R98

R99

R100

R101

R103

T1

T2

T3

T4T5

T6T7

T8T9

T10T11T12T13

T14T15T16T17T18T19T20T21T22

X1

A

0+

LED

- - - -

------------

- - - - --

980029-1

IC12

980029-1

Liste des composantsRésistances :R1 à R24,R56 à R62,R75 à

R79,R90,R92,R96 = 10 kΩR25 à R48 = 180 Ω/CMSR49 à R55,R63 à R74,R83 = 1 kΩR80 = 390 ΩR81,R82 = réseau SIL de 4 résistances

de 4kΩ7R84 = 6kΩ8R85,R88 = 1MΩ/1%R86,R87 = 100 kΩ/1%R89 = 39 kΩR91 = 100 kΩR93 = 1 kΩ/1%R94,R95 = 1 Ω/1%

R97 = 2kΩ2R98 = 47 kΩR99 = 27 ΩR100,R101 = réseau SIL de 8 résis-

tances de 4kΩ7R102 = réseau SIL de 8 résistances

de 10 kΩR103 = réseau SIL de 8 résistances

de 10 kΩP1 = ajustable 10 kΩP2 = ajustable 1 kΩ

Condensateurs :C1,C4 à C8,C11,C13,C20,C22,C23 =

100 nFC2,C16,C17,C18,

C21 = 10 µF/16 V radialC3,C19 = 1 nFC9,C12 = 27 pFC10 = 470 µF/35 V radialC14 = 10 µF/25 V radialC15 = 4µF7/16 V radial

Semiconducteurs :D1,D3 = 1N4148D2,D4,D5 = 1N4001D6 = LEDT1,T2 = BC547T3 = BD139T4 à T13 = BC640T14 à T22 = BC639IC1,IC9 = 74HC4094

58 Elektor 3/98

composant en p lace. Attention à lapolarité des condensateurs électrochi-miques et des d iodes. Les condensa-teurs C1 (100 nF céramique miniature)et C2 (10 µF/16 V miniature lu i aussi)seront monté côté « pistes » de la pla-tine. Une fois montés, les 2 ajustablesseront placés à mi-course.

Les semi-conducteursLa mise en place des transistors et durégu lateur de tension ne devrait pasposer de p roblème, encore qu’il fau-d ra éviter d e con fon d re BC639 etBC640. Tou s les circu its in tégrés

59Elektor 3/98

980029-1

980029-1

980029-1

D6

H1 H2

H3H4

K5R102

S1

S2S3

S4

S5S6

ESC

DWN

UP

ENT

DWN2

UP2

980029-1

LED

Figure 3. Représentation du dessin des pistes et de la sérigraphie del’implantation des composants (taille réelle) de la platine double faceà trous métallisés dessinée à l’intention de cette réalisation.

IC2,IC4 = Z80PIO (Zilog)IC3 = SAB80C535-N (Siemens)IC5 = GAL 16V8 (programmée 59

EPS986506-1)IC6 = LM324 (National Semiconduc-

tor)IC7 = EPROM 27C512 (programmée

59EPS986507-1) (utiliser cependantun support 32 broches!)IC8 = 74HC573IC10 = MAX232 (Maxim)IC11 = 7805IC12 = support FIN à 24 broches

(entraves larges tel que, parexemple, Aries, Farnell)

Divers :X1 = quartz 12 MHzK1 = embase SIL à 3 contactsK2 = bornier encartable à 2 contacts

au pas de 5 mmK3 = embase SIL à 1 rangée de

14 brochesK4,K5 = embase SIL à 1 rangée de

8 brochesS1 à S6 = bouton-poussoir Digitast

(ITT Schadow), 4 capuchonsnoirs, 1 blanc (Ent), 1 rouge (Esc)JP1 = embase SIL à 3 contacts + cavaliermodule LCD à 2 lignes de

16 caractèresembase sub D à 9 contacts (femelle)

seron t mon tés su r su p p ort. Il estrecomman d é, d an s la p ersp ectived ’u n e éven tu elle évolu tion fu tu re,d ’u tiliser, en p osition IC7, u n su p -p ort à 32 broch es. Cep en d an tsach an t qu ’il est très d ifficile d emettre la main sur un tel support, onp ou rra u tiliser u n su p p ort à40 broches raccourci à la bonne lon-gu eu r. En cas d ’u tilisation d ’u n eEPRO M 27C512 (28 broch es) d an sun tel support, la broche 14 de celle-ci d evra p ren d re p lace d an s labroche 16 du support (l’EPROM serapositionnée, avec ses broches 14/15 lep lus p rès possible du bord de la p la-tine.Le support carré destiné à recevoir laCPU possède un coin tronqué servantde repère lors de son positionnementsur la platine. À respecter impérative-ment. Le support en position IC12 nerecevra pas de circuit intégré et sera,comme l’indique son dessin en poin-tillés sur la sérigraphie, monté côté« pistes » de la platine; ses brochesseront à souder (avec soin) côté « com-posants ».On attendra avant d’implanter les cir-cuits intégrés dans leurs supports res-pectifs.

Embases et support FINLes emplacements K1 et JP1 sont dotésd’une embase mâle à 3 contacts enligne. La première sera utilisée par unconnecteur de caractéristiques adé-quates, la seconde recevra un cavalier.K4 et K3 sont des embases SIL à longscontacts. La dernière sera montée côté« pistes » (et soudée côté « compo-sants »). Sur ses longues broches onenfichera un connecteur dont lescontacts sont soudés aux 14 plots del’affichage LCD. Cette technique per-met d’incliner ce dernier à l’angle per-mettant une lecture optimale.On enfichera un second support à24 broches dans celu i soudé en posi-tion IC12; le support FIN viendra à sontour s’y enficher pour se trouver à labonne hauteur.K2 est un bornier à 2 contacts auquelsera appliquée la tension de sortie del’adaptateur secteur.

Le clavierCette petite platine simple ne devraitpas poser de problème. Bien que lasérigraphie représente une embase(K5), rien n’interdit de souder le mor-ceau de câble p lat à 8 conducteursreliant le clavier à la platine principaled irectement côté « pistes » aux p lotsprévus. On u tilisera une liaison d is-tincte pour connecter la LED D6 aupoin t marqué « LED » sur la p latineprincipale.Nous voici arrivés à la fin de l’étape deconstruction. Prenez le temps de véri-fier la qualité de votre réalisation. Pasd’erreur flagrante ?

P R E M I E R S T E S T SSans encore avoir mis les circuits inté-grés en p lace, on applique la tensiond’alimentation et on vérifie rap ide-ment la présence, à tous les points pré-vus des supports, du 5 V d’alimenta-tion . Si tout est OK, on coupe l’ali-mentation et on met le LM324, IC6, enplace. On connecte un multimètreentre la masse et la patte supérieure dela résistance R61, remet le montagesous tension et, par action sur P2, règlela tension à 5,2 V.Après avoir coupé l’alimentation onimplantera, avec toutes les précautionsd’usage, le reste des circuits intégrés enrespectant leur orientation . Aprèsremise sous tension l’affichage devrait

indiquer :IC Tester1:TestSi tout est OK jusqu’à présent, nos féli-citations.

RÉ G L AG E SLa tension de sortie d’alimentation duDUT (U+ ) doit être, par action sur P2,ajustée à 5,2 V ±0,05 V. Il reste ensuiteà jouer sur P1 pour obtenir le contrasteoptimum pour le texte visualisé surl’affichage LCD.

MO D E D ’E M P L O ILa commande du testeur de C.I. se faitpar le biais de 6 touches baptisées res-pectivement Ent (Enter), Esc (Escape),

4 Figure 4.L’affichage LCDmonté sur le côté « pistes »de la platine sera incliné à del’ordre de 15° par rapport àl’horizontale.

5

Figure 5. Photo d’ensembled’un exemplaire terminé dutesteur de C.I. doté de sonclavier.

60 Elektor 3/98

61Elektor 3/98

dn (scroll down), up (scroll up), dn2(fast scroll down) et up2 (fast scrollup). Les touches up et dn connaissentune fonction d’auto-répétition quiaccroît automatiquement la fréquencedu taux de répétition lorsque l’onmaintien t l’action sur l’une de ces2 touches. Comme nous le disions plushaut, la LED D6 signale par son allu-mage l’alimentation du circuit intégréen test et que, partant, il ne faut pas ytoucher. Tous les circuits intégrés àtester seront mis le plus possible versle bas (broches 12/13) du support FIN.L’encoche en identifiant la broche 1 setrouvant du côté du levier de ver-rouillage du support FIN.Par une action sur la touche Esc(Escape) nous entrons dans le menu.On d ispose alors des fonctions su i-vantes :

1. Test IC: l’u tilisateur choisit un C.I.dans la bibliothèque et le systèmevérifie le bon fonctionnement duDUT. On peut répéter le test. Si lesvecteurs de test l’ind iquent, laconsommation de courant du circuitintégré sous test est mesurée et affi-chée.

2. Identify: cette option permet d’iden-tifier le numéro de type d’un C.I.inconnu. Si l’on n’en connaît pas lesbroches Vcc et GND, seuls sont exé-cutés les vecteurs de test ayant lesbroches GND et Vcc aux mêmespositions. L’entrée de la brocheGND/Vcc est optionnelle. On peutensuite choisir les bibliothèques àutiliser pour l’identification.

3. Retest IC: une fois que l’on a testéou identifié un C.I., on pourra leretester sans avoir à le rechercherdans les bibliothèques.

4. Trace: on voit apparaître successive-ment sur l’affichage LCD la totalitédes vecteurs de test et la réponse duDUT auxdits vecteurs.

5. Options: on peut, ici, défin ir lesoptions globales.

6. Info: informations concernant la ver-sion et le copyright.

7. Self Check: permet de tester lematériel en s’aidant d ’un multi-mètre.

8. Remote Mode: assure la connexiond’un PC à l’interface RS-232 et per-met de débogage des vecteurs detest à l’aide du programme DOSTVCHK.EXE.

Les touches up/dn servent au dérou-lement d’un composant au suivant (ouprécédent). Les touches up2/dn2 rem-plissent un rôle identique, à ceci prèsque le déroulement se fait 5 compo-sants par 5 composants. La touche Entsert à confirmer un choix. La toucheEsc permet, pour terminer, de revenirau menu principal.Le mois prochainLe second et dernier article, à publierle mois prochain, sera consacré aux dif-férents menus apparaissant sur l’affi-chage, aux tenants et aboutissants dela création de vecteurs, au télédéchar-gement, au déboguage et programma-tion de l’EPROM.

(980029-1)

63Elektor 3/99

Testeur de CI intelligentSur ce montage, publié en mars98, la broche 39 du processeur,IC3, est relié à la broche 1 de laGAL, IC5. Avec certains types deGAL cette situation peut poserdes problèmes. On peut lescontourner en n’utilisant pas,comme sortie de l’oscillateur, labroche 39, mais la broche 40.Les illustrations ci-dessous mon-trent comment effectuer cettemodification. On interrompt, àl’aide d’un cutter, l’une despistes et on établit, à l’aide d’unpetit morceau de fil de câblagesouple, une nouvelle liaison.(998829-1)La rédaction

« Nonante »,ampli 90 W à IGBTJ’ai quelques problèmes avec le« Nonante » décrit en juin 95.Monté sur un support en bois, cetamplificateur fonctionnait toutd’abord parfaitement. C’est aprèsque je l’eu mis dans un coffretque les problèmes commencè-rent. Sur l’un des canaux, les tran-sistors de puissance s’envolèrent,par 2 fois, en fumée et le courantde repos prit une valeur exagéré-ment élevée. Les mêmes pro-blèmes se manifestèrent ensuitesur l’autre canal. Je ne sais plus, àvrai dire, à quel saint me vouer.

P. Roovers

D’autres lecteurs, dont Mr Daus-sin, au nom de son collègue MrDehu, nous ont fait par de pro-blèmes similaires. Nous n’avonspas pu les constater sur les dif-férents prototypes de cet ampli-ficateur 90 W à IGBT.Nous supposons que la réalisa-tion de votre amplificateur estcorrecte, que vous n’avez pasoublié les plaquettes d’isolationsous les transistors de puissan-ce et que vous avez vérifié soi-gneusement votre réalisation.Il semblerait, au premier abord,que le problème apparaisse à lamise en coffret. Il est probableque cette opération se traduitpar l’établissement d’une bouclede terre, ce qui fait entrer l’am-plificateur en oscillation avec les

100 µF entre la résistance R6 etla masse, voire réduire le cou-rant de repos à quelque 100 mA.(950077-1)La rédaction

« Nonante », suite...Merci de vos informations. Pourvérifier, j’ai remis mon amplifi-cateur sur sa plaque de bois.L’alimentation est OK et l’offsetde sortie se laisse régler facile-ment à 0 V. Je me trouve main-tenant dans l’impossibilité derégler le courant de repos.Lorsque je place un voltmètreaux bornes de RF1 ou de RF2 etque je joue sur le potentiel deréglage du courant de repos P2,le voltmètre reste à 0 V. Se pour-rait-il que les transistors T7 àT11 aient, comme les IGBT,rendu l’âme eux aussi ?Il se peut fort bien, hélas, queles transistors T7 à T11 aientégalement souffert. Commencezpar vérifier qu’il est possible, paraction sur P2, de faire varier latension sur les grilles de T12 etT13 référencée à la masse. Sicela est possible, il est probableque les transistors de comman-de (driver) soient OK. Vous pou-vez également vérifier l’état deces drivers en appliquant unsignal d’entrée à L’amplificateuret en vérifiant que vous dispo-sez, en sortie, d’un signal cor-rect. Si tout se passe bien,exception faite du courant derepos, il se peut que la toléran-ce de vos nouveaux IGBT soittelle que la tension de polarisa-tion fournie par le transistor-zener T7 soit légèrementinsuffisante. Vous pourrez aug-menter quelque peu la valeur deR20 (en la faisant passer à27 kΩ par exemple) etreprendre le réglage du courantde repos. (950077-1)La rédaction

LE COIN DU LECTEURNous ne pouvons malheureusement pas répondre in extenso à toutes les lettres relevant des questions tech-niques. Dans cette rubrique nous répondons à des lettres pouvant présenter un intérêt général et concernantdes montages âgés de moins de 2 ans. Vu le nombre de lettres qui nous arrivent mensuellement, nous regret-tons de ne pas pouvoir répondre séparément à chacune d'entre elles et sommes dans l'impossibilité de donnersuite à des souhaits individualisés d'adaptation de montages publiés ou de réalisation de montages à publier nimême de répondre à des demandes d'information additionnelle concernant un montage décrit dans Elektor.

conséquences fatales que l’onsait. Le remède à ce problèmeconsiste à veiller à n’établirqu’en un seul point, une liaisonentre la borne de masse del’amplificateur et le coffret métal-lique. L’endroit désigné pour celaest le point nodal des 4 conden-sateurs de 10 000 µF de l’ali-mentation de l’amplificateur. Ons’en servira comme point demasse central d’où l’on établira

une liaison (et une seule) avecle coffret métallique. Il ne sau-rait être question de relier unsecond point de masse au cof-fret ! Il faudra également veillerà l’isolation des embases d’en-trées par rapport au coffret. Cesprécautions devraient apporterune solution à vos problèmes.Notons que Mr Daussin suggè-re, en désespoir de cause, deprendre un condensateur de

À la rédaction

d'Elektor

8x 4k7 4x 4k7

12MHz

R101 R81

27p

C12

27p

X1

C9

1

2 3 4 5 6 7 8 9

1

2 3 4 5

C17

C18

10µ16V 11

1210

9

3

1

4

5

RDWR

SSTRSCLK

SD

R79

10k

T2

BC547

SOE

R97

2k2R93

1k

Ω

7C6b

P3.2 INT0P3.3 INT1

P3.1 TxDP3.0 RxD

P3.4 T0P3.5 T1

P3.6 WRP3.7 RD

RESETVAGND

PSEN

VSS

AN4AN5AN6AN7

38 40

X1

39

X2

16151413

2221

232425262728

PE

49

10

51EA

124

PSEN

C15

4µ7 16V

R96

10k

XTAL

K2

IC64 C23

100n

INUC6 = LM324

5V

5V 5V

10µ16V

1%

9 ... 15V

980029-1

Elektor 3/98

Avec le développe-ment de la DAB au

niveau européen onse trouve en présence

d’un système detransmission radio à

couverture territorialepermettant un flux dedonnées net de 1,2 à

1,5 Mbits/s -et ceciavec un risque de parasites très réduit, même dans la voiture ou le

TGV. L’objectif premier de ce système est la Radio Numérique de qua-lité CD (Compact Disc) pour la maison et en route, cette révolution

devant, dans les 10 ans à venir, remplacer le réseau FM. Outre des ser-vices de données additionnels avec graphique, image et texte, ce sys-

tème de radio multimédia pourra également véhiculer desprogrammes TV.

62

DABla Radio Numérique

1ère partie:Digital Audio Broadcasting:

transmission de données radio à la perfection

Le système FM, in troduit en 1949, aatteint ses limites. De par l’encombre-ment de la bande de fréquence concer-née et les réceptions réflectives, il estinévitable, en utilisation mobile, de setrouver confronté à des parasites. Latransmission de données numériquesadditionnelles (RDS) n’est possible quede façon marginale et les perspectivesd’une amélioration de la qualité du sonsont inexistantes. C’est dans cet envi-ronnement que l’on a, il y a bien long-temps, défin i un système numériquedevant se substituer au réseau FM, etdont le développement a amené auDAB. Le système DAB a été développépar des sociétés et des institu ts derecherche qui, en 1987, et au nombrede 18 membres fondateurs, ont fondél’Initiative Eurêka 147. La RFA, ayantfourni le p lus grand nombre demembres, pris la tête de cette aventure.En 1993, Eurêka 147 s’ouvrit à d’autrespartenaires non-européens. On compteaujourd’hui, au nombre des membresde ce comité, la grande majorité dessociétés oeuvrant sur la scène de l’élec-tronique grand-public.Le procédé de transmission numé-rique COFDM (Coded Orthogonal Fre-quency Division M ultiplex = multi-p lexage à d ivision de fréquencesorthogonales) constitue, avec le déve-loppement du système de codageMusicam destiné à la réduction desflux de données audio, la raison pri-mordiale des caractéristiques remar-quables du système DAB. Si, en FM, laréception simultanée (due à laréflexion d’ondes rad io) se traduisaitpar une distorsion du signal, voire sad isparition complète, ce problème a,avec la DAB, totalement d isparu . Lesystème est insensible aux réflexions et,bien au contraire, met a profit lesondes réfléchies pour amplifier lesignal encore p lus. Le signal DABnumérique est en outre doté d’unecorrection d’erreur intelligente.Le fonctionnement en onde entretenuepure des émetteurs, permis grâce auCOFDM, fait que la DAB, en combi-naison avec la réduction de données,utilise les fréquences et la puissance leplus économiquement possible. Il estpossible ainsi, à l’intérieur d’un bloc defréquences d’une bande passante de1,5 MHz seulement, de véhiculer jus-qu’à 7 programmes radio d’excellentequalité stéréo avec en plus des servicesde données. En résumé, il est possible,dans une même largeur de bande, detransmettre un nombre de pro-grammes plus important que celui quepermet actuellement la modulation defréquence analogique. Un émetteurDAB se tire d’affaire avec une puis-sance pouvant être jusqu’à 90%moindre que celle que nécessite unémetteur FM. Ceci se traduit non seu-lement par une consommation d’éner-gie moindre, mais également par une

réduction sensible du rayonnement HF(E-smog) dans la zone de l’émetteur.Un récep teu r DAB offre le con fortd’un récepteur numérique visualisantle nom de la station et le type de pro-gramme musical. Il fourn it en outre,sous la forme de texte, des in forma-tions additionnelles concernant led itprogramme. Au-delà de cet aspect, cenouveau p rincipe d e transmissionnumérique et transparen t pave larou te à d e nouveaux services allan td es in formations sous la forme d ed onnées, d e texte, voire d ’images,ju squ ’à la transmission d ’imagesmouvan tes voire même d e p ro-grammes de TV que l’on pourra rece-voir dans le bus ou le train . Les pre-miers récep teu rs DAB p rod u its ensérie devraient apparaître sur le mar-ché d ans les p rochain s mois. Il estfort probable que l’on rencontre, dansles prochains salons in ternatio-naux consacrés à l’Audio, outreles au to-rad ios DAB présen tésl’an dernier à l’IFA et l’IAA, desrécepteurs de salon , voire por-tatifs, sans oublier les cartespou r PC qu i pou rron t traiter

d irectemen t les in formations DABchez soi ou au bureau .

CO D AG E AU D I OLe CD utilise, pour l’enregistrementd’un signal audio stéréophonique, unflux de données de 1 411 kbits/s, soitprès de 1,5 Mbits. Au même flux, laDAB est en mesure de véhiculer20 signaux audio (sans service de don-nées additionnel). Cette étonnantemultip lication est due au processusbaptisé MUSICAM (Masking patternUniversal Sub-band Integration CodingAnd Multiplexing) qui, sans perte dequalité sensible, réduit très sensible-ment la quantité de données audio. Leprocédé MUSICAM a été développépar le Centre Commun d’Études deTélédiffusion et Télécommunicationsfrançais (CCETT), l’Institu t de radio-

63Elektor 3/98

Volume[dB]

Hauteur du son f (kHz)

80

60

40

20

00,02 0,05 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20

Seuil d'audibilité

Autres sons(inaudibles)

Seuil d'écoute

980017 - 51

1

Figure 1. Dans le procédé de codage MUSI-CAM, on tire parti, pour réduire le flux dedonnées, du phénomène de psycho-acous-tique de recouvrement. (Source : DAB-Plattform e.V.)

1 2 3 4 5 61 2 3 4 5 6

Exemple de 6 programmes

Interférence

Bande passante du signal DAB: 1,5 MHz, subdivisé en 1 536 fréquences porteuses980017 - 52

2

Figure 2. On arrive, par répartition et subdi-vision continue entre plus de 1 500 sous-porteuses des données à transmettre, encombinaison avec une correction d’erreurefficace, à éviter qu’une disparition partiellesuite à des parasites ou des réflexions n’aitd’effet sur la réception.(Source : DAB-Plattform e.V.)

64 Elektor 3/98

Ta b le a u 1. Caractéristiques techniques du codage audio DAB par MUSICAM (MPEG Layer II)

Modes audio : MonoStéréoBi-canalAudio multi-canal (MUSICAM-SURROUND)

Fréquence d’échantillonnage : 48 kHzLSF (Lower Sampling Frequency) : 24 kHz

Plage des fréquences retransmises : 0 Hz - 20,25 kHzLSF : 0 Hz – 11,25 kHz

Résolution du signal PCM : jusqu’à 22 bits/échantillon

Flux de données audio : de 32 kbits/s (mono) à 384 kbits/s (stéréo) en 14 niveauxLSF : de 8 kbits/s à 160 kbits/s en 14 niveaux

Longueur de la trame audio : 24 ms, soit 1 152 échantillons PCMLSF : 48 ms

Lower Sampling Frequency: La division par 2 de la fréquence d’échantillonnage lors de la transmission accroît laqualité audio à des flux de bits faibles (entre 32 et 64 kbits/s environ). Ce procédé estparticulièrement intéressant pour des programmes parlés tels que canaux d’information.Le doublement de la longueur de la trame se traduit par une division par 2 du flux dedonnées pour les PAD.

Autres applications de MUSICAM• Astra Digital Radio (ADR) • TV par câble et satellite (DVB, DirecTV aux USA)• CDI • Retransmission entre stations radio via le téléphone/ISDN• Applications multimédia pour PC • Systèmes d’édition électronique pour traitement du son par ordinateur

Ta b le a u 2 . Caractéristiques techniques du procédé de transmission DAB

Caractéristiques du radio-signal Mode I Mode II Mode III Mode IVBande passante 1,536 MHz (du Mode I au Mode IV)Nombre de porteuses 1 536 384 192 768Durée de modulation totale 1,246 ms 0,312 ms 0,156 ms 0,623 msIntervalle de garde 0,246 ms 0,062 ms 0,031 ms 0,123 msModulation modulation quadri-phase différentielle (QPSK)

Correction d’erreur(Moyenne de valeurs de signaux son, les signaux de commande sont mieux protégés encore)Degré 1 : code de repliement R = 0,39Degré 2 : code de repliement R = 0,47Degré 3 : pour réception mobile, code de repliement R = 0,55Degré 4 : code de repliement R = 0,64Degré 5 : pour câble par exemple, code de repliement R = 0,80

TransmissionPlage de fréquences < 375 MHz < 1,5 GHz < 3 GHz < 1,5 GHzZone de transmission pour émetteur isolé terrestre montagneux terrestre plat terrestre plat terrestre platTransmission supra-nationale via – satellite satellite –Espacement des émetteurs pour réseau à

onde entretenue terrestre jusqu’à ±80 km jusqu’à ±20 km jusqu’à ±10 km jusqu’à ±40 km

Caractéristiques de multiplexageFlux de données brut 2,304 Mbits/sFlux de données net (degré 3) ±1,2 Mbits/sLiberté de configuration jusqu’à 64 programmes audio et services de données, typiquement 5 à 8 programmes

audio et plusieurs services de donnéesReconfigurabilité dynamique en cours d’émission du programmeConfiguration inégale type 6 programmes stéréo à 192 kbits/s chacun avec PAD + 24 kbits/s pour les services de

données

Services de donnéesPAD 0,6 à 16 (ultérieurement 64) kbits/s enfoui dans le signal sonStream Mode capacité au choix par pas de 8 kbits/sPacket Mode capacité à choisir en fonction des besoins

technique (IRT) de Munich en RFA etla société Philips. La commissionMPEG (Moving-Picture Experts Group) achoisi, au milieu de 14 procédésconcurrents et ce après des tests inten-sifs, les propositions de Eurêka 147basées sur MUSICAM pour la défin i-tion des normes ISO/IEG (connuessous la dénomination de MPEG-AudioLayer II). MPEG Layer II est en mesurede diviser par 7 le flux de données CD(codage PCM); on travaille donc à192 Kbits/s sans perte de qualitéaudible. Ceci est obtenu par l’utilisationd’algorithmes spécifiques qui reposentsur des effets psycho-acoustiques.L’ouïe humaine n’est pas en mesured’entendre des sons qui se trouvent en-deçà de ce que l’on appelle le seuild’audibilité. De plus des sons faiblessont écrasés par des sons d’in tensitéplus importante lorsqu’ils sont demême hauteur et qu’ils se trouventdans le domaine d’audibilité. MPEGLayer II tire parti de ces effets et nevéhicule que les parties de l’informa-tion sonore effectivement audibles.C’est ce qu’illustre le croquis de lafigure 1. En fonction du contenu dusignal et des exigences de qualité, onpeut travailler à des flux de donnéesdifférents, la bande passante allant de8 à 192 kbits/s pour chaque canalmonophonique. La transmission d’unsignal stéréo se fait en mode stéréo nor-mal sous la forme de signal 2 canaux(double du flux mono). L’utilisation dumode stéréo commun, dans lequel les2 canaux ne transmettent pas endouble l’information qui leur est com-mune, permet de réduire encore le fluxde données. Lors du codage audio déjàon réserve, dans chaque trame de don-nées audio, de la p lace pour les don-nées accompagnatrices (PAD = Pro-gram Associated Data). Le tableau 1 réca-pitule les caractéristiques techniques lesplus importante du codage audio.

TRAN S M I S S I O N E TF R É Q U E N C E SÀ l’inverse d’un émetteur AM ou FMqui n’utilise qu’une unique (fréquence)porteuse modulée en amplitude ou enfréquence par le signal à transmettre,

le système DAB repose sur le principede porteuses multiples baptisé OFDM(Orthogonal Frequency Division M ulti-plexing = multip lexage à d ivision defréquences orthogonales). S’agissantd’un signal à codage numérique, ceprocessus devient COFDM (pourCoded OFDM ). Avant transmission ,l’information numérique est subdivi-sée en plusieurs flux de bits, à flux dedonnées réduit, utilisés chacun pour lamodulation, à QPSK différentielle, desdifférentes porteuses. Cette répartitionsur de multip les canaux à bandeétroite on ne perd, en cas de parasitaged’une p lage de fréquence, qu’uneinformation partielle, alors qu’en FMon perd, dans les mêmes conditions, latotalité du programme. De manière àréduire le mieux possible les consé-quences de parasites, le COFDM dotele signal utile d’une correction d’erreurefficace (redondance). On procède enoutre à une émission décalée des dif-férents symboles COFDM de sorte queles ondes réfléchies arrivant (au récep-teur) à l’intérieur de l’intervalle consi-déré soient reconnues sans équivoqueet utilisées le cas échéant. Un symboleCOFDM est un extrait du signal àtransmettre. Au cours de la durée dece symbole on maintient constantes lesphases des porteuses de même déca-lage et amplitude. Chaque porteuse sevoit, d’un symbole à l’autre, moduléepar 4 différences de phases différentes(modulation quadriphase différentielleQPSK = Quadrature Phase Shift Keying),ce qui donne un flux de bits bru t de2 bits par porteuse et symbole.Une distribution incessante du flux debits en tre les d ifférentes porteusesévite que 2 valeurs de données suc-cessives d’une source donnée puissent,simultanément, être effacées parréflexions (figure 2). Au contraire, onse sert des réflexions sises à l’intérieurde l’intervalle de garde d’un symboleCOFDM pour améliorer la qualité.On a, après de longues recherchespour trouver le meilleur rapport entrebande passante et qualité de réception,opté pour des blocs de fréquence de1,5 MHz de large dans lesquels onregroupe, en fonction du mode de

transmission , en tre 192 et 1 536 por-teuses. On peut donc, à l’in térieurd’un seul canal TV (bande passante de7 MHz) regrouper 4 blocs DAB, ce quisignifie, dans la pratique, que l’onpeut, dans « l’espace » occupé par ununique programme TV, transmettre,typiquement, 24 programmes stéréo etnombre de services de données. Latotalité de l’information transmise(programme + données) à l’in térieurd’un tel bloc a été appelée « Bouquet »et connaît un flux de (transmission de)bits brut de 2,304 Mbits/s, ce qui nousdonne, en fonction du degré de cor-rection d’erreur, un flux de bits net dequelque 1,2 à 1,5 Mbits/s. Le tableau 2reprend les caractéristiques techniquesles plus marquantes du procédé DAB.Le tableau 3 récapitule les bandes defréquence prévues lors de l’in troduc-tion de la DAB. Pour une couverturegénérale terrestre, ce sont les blocs defréquence du domaine VHF quiconviennent le mieux, alors que lesblocs de la bande L sont prévus pourdes programmes régionaux et locaux.Où que l’on se trouve, une simpleantenne télescopique suffit pour laréception. On constate, à la lecture dutableau 2, que l’on peut, en fonction dela plage de fréquences, opter pour unmode de transmission d ifférent. LeMode I comporte le p lus grandnombre de porteuses et l’intervalle degarde le plus long; il convient le mieuxpour réseaux VHF à onde entretenueaux émetteurs très éloignés les uns desautres. Le mode II convient mieux auxémetteurs locaux et de façon limitéeaux réseaux à onde entretenue. Lemode III convient tout particu lière-ment à l’émission via satellite, câble etstations terrestres, convient, pourtoutes les fréquences jusqu’à 3 GHz,pour la réception mobile et paraît lemoins sensible au bru it de phase. Lemode IV est destiné à la bande L encas de d istances in ter-stations impor-tantes; il présente cependant, dans lecas d’une réception mobile par véhi-cule se déplaçant à grande vitesse, laplus grande sensibilité aux parasites.

980017-I

65Elektor 3/98

Ta b le a u 3 . Plages de fréquences attribuées pour l’introduction de la DAB

Plage de fréquences Bande Canal TV Utilisation actuelle Nombre de blocs DAB prévus.47–68 MHz VHF Bande I 2–4 émissions TV, radio,

radio mobile 12 (Blocs 2A–4D)174–230 MHz VHF Bande III 5–12 émissions TV, radio mobile 32 (Blocs 5A–12D)230–240 MHz VHF Bande III «13 » radio mobile,

utilisé en partie par les militaires 6 (Blocs 13A–13F)1 452–1 467,5 MHz Bande L – émissions radio fixe et mobile 9 (Blocs LA–LI)

Les blocs DAB sont normalement désignés par le nombre du canal TV associé à la lettre majuscule suivante. Commeil est possible de prévoir 4 blocs de fréquence par canal TV, les 4 blocs, du canal 12 par exemple, s’appellent ainsi :12A, 12B, 12C et 12D. On procède de la même façon pour les plages hors-canaux TV (Bande L).

Elektor 3/98

À l’origine, cettebabiole à LED était lapremière de la série de« mini-réalisations » en coursde gestation. Pour d’obscuresraisons ce clignotant miniature s’estvu doubler par la droite et la gauchepar des réalisations auxquelles il avaitservi de source s’inspiration. Cecontexte aurait pu nous faire déciderde ne plus publier cette variante maisnous aurions trouvé cela dommage.L’effet lumineux produit par cettebabiole à LED est, en dépit de sa sim-plicité, très attrayant et on peut fortbien s’imaginer que des amateurs irré-ductibles de soirées disco, à larecherche d’un bijou original, en fas-sent, des 3 variantes disponibles, leurfavori.

2 C O M P T E U R SE T 6 L E DÀ l’image du « dé-broche » et du« bidule à fibule » publiés récemment,il s’agit ici typiquement d’une babioledont la seule fonction est de constituerun ornement attirant l’attention. Il ser-vira à agrémenter l’une ou l’autre fêteou partie, pourra attirer l’attention surun objet spécifique ou être simplement

un gadget sans significationprofonde. Le concept de ce

montage ne repose pas sur lamoindre utilité pratique. Nous

avons tout simplement tenté, avecaussi peu de moyens que possible, decréer un « spectacle » optique originalet ceci le plus compact possible. Laseule exigence du cahier des chargesétait que l’effet produit soit visiblementdifférent de celui de clignotants etautres chenillards courants, qui, pourla plupart, lassent rapidement en rai-son de la prévisibilité de l’effet produit.En conclusion, nous avons fait de notremieux pour piloter un set de LED demanière à ce qu’elles produisent unpatron lumineux parfaitement aléa-toire. Un coup d’oeil au schéma de lafigure 1 permet de constater qu’il nefaut que peu d’électronique pour arri-ver à ce résultat. On voit instantané-ment que les ingrédients nécessairespour donner vie à la babiole à LED serésument à 6 LED, 2 compteursbinaires à 14 bits à oscillateur intégré etune demi-douzaine de composantsconnexes.2 compteurs ? Hé oui, et c’est d’ailleursà ce niveau que réside l’astuce de cemontage. En effet, on pourrait, en prin-

Il s’agit ici de la troi-sième (et pour autantque nous le sachions

de la dernière) varianted’une série de 3 mini-réalisations ayant en

commun d’être alimen-tées par le biais d’une

pile-bouton de 3 V etde comporter, sous

une forme ou uneautre, une indication à

base de LED. Ceuxd’entre nos lecteurs

qui ont peut être trouvéle « dé-broche » de jan-vier trop ludique et tropcomplexe le « bidule àfibule » à micro intégré

de février trouverontpeut-être ici très préci-sément ce qu’ils cher-

chent, un simple circuitclignotant qui ne pré-

tend pas être autrechose que ce qu’il est,

une distraction opto-électronique.

66

babiole à LEDde l’opto-électroniqueau format de poche

cipe, se contenter d’un unique comp-teur si l’on veut obtenir l’allumage etl’extinction successives d’une série deLED, mais le caractère du montageainsi conçu est alors parfaitement pré-visible, à l’image des chenillards ou cli-gnotants évoqués plus haut. Il n’estpas question de produire un spectacle« son & lumière » (sans son s’entend)avec 6 LED seulement.Bon. Nos 2 compteurs servent donc àcasser la monotonie. Mais si nous par-lions un peu du principe de fonction-nement de ce montage. S’il n’en tenaitqu’à IC1, les LED D2 à D7 s’illumine-raient gentiment l’une après l’autre.Lesdites LED sont en effet connectéesaux sorties Q7 à Q13 de IC1. Maislorsque la sortie Q7 de IC1 passe auniveau haut, la LED D2 ne pourras’illuminer que si, au même instant, lasortie Q13 de IC2 est elle au niveaubas. Lorsque Q8 de IC1 devient« haute » D3 ne s’allumera que si,simultanément, Q12 de IC2 est« basse » et ainsi de suite. Il est doncloin d’être certain que les LED atta-quées successivement par IC1 s’allu-ment gentiment dans l’ordre prévu.Non seulement D2 à D7 sont connec-tées dans l’ordre inverse aux sortieQ13 à Q7 de IC2, mais de plus les2 compteurs travaillent à une fré-quence différente. La capacité ducondensateur C2 était environ 5 foisplus faible que celle de son partenaireC3, l’oscillateur de IC1 tourne à unefréquence d’horloge environ 5 fois plusrapide que celle de son collègue IC2.L’allumage des LED en devient pure-ment aléatoire.Le montage pourra être alimenté àl’aide d’une pile-bouton au lithium de3 V. S2 fait office d’interrupteurmarche/arrêt. Le bouton-poussoir per-met d’obtenir un fonctionnementintermittent du montage au cas où l’onvoudrait utiliser la babiole à LED endé. On pourra, s’il n’est pas question,jamais, de l’utiliser de cette façon, sup-primer ce bouton-poussoir (ainsi queD1 et D8).

L E C Ô T É P R A T I Q U ELa réalisation de ce montage en s’ai-dant de la platine reproduite enfigure 2 qu’il vous faudra réaliservous-même est l’affaire de quelquesminutes. Il suffit de respecterla liste des composants etd’implanter, dans l’ordre, lesrésistances, les condensateurs,les circuits intégrés et les LED.À vous de voir si vous voulez

utiliser des supports; l’utilisation desupports élimine les risques à la sou-dure, leur absence permet de réaliserun montage plus plat. Attention à lapolarité de C1 et des diodes D1 et D8et des LED D2 à D7. On utilisera unepile-bouton de 20 mm de diamètre,telle que la CR2032 ou la CR2025moins épaisse. Il existe des supportsencartables facilitant le montage de cespiles. Une fois la pile placée dans lesupport, on doit pouvoir en voir lepôle positif (+). On peut éventuelle-ment remplacer l’interrupteurmarche/arrêt par une embase autosé-cable à 3 contacts sur laquelle onimplantera un cavalier pour la mise en(et hors-) fonction du montage. Onpourra souder une pince crocodile surle dessous du montage pour en per-mettre la fixation sur le revers d’unveston ou la fermeture (à boutons)d’une robe. La figure 3 vous proposeun exemplaire terminé de notrebabiole à LED.

E X P É R I M E N T E RUn montage aussi simple que celui-cise prête éminemment bien aux expé-rimentations. Il est facile de jouer surl’effet lumineux par chan-gement de la fréquenced’horloge des 2 comp-teurs. Il suffit pour cela, demodifier quelque peu lavaleurs des condensateursC2 et C3. La consomma-tion est, avec les valeursdu schéma, de l’ordre de10 mA. Une pile-boutondu type CR2025 devraittenir quelque 10 à

12 heures, une CR2032 devrait « cli-gnoter » avec passion la durée d’unebonne soirée de surboum (4 à5 heures).

(980028)

67Elektor 3/98

R2220k

R11M

R31M

R4220k

C2

1n

C3

4n7

D2

D3

D4

D5

D6

D7

S2

C1

10µ63V

BT1

3V

CTR14

IC1

4060

CT=0

RCX10

11

12

15

13

14

11

13

12

CTCXRX

!G

1

6

4

5

7

9

3

4

5

6

7

8

9

3

2

+

CTR14

IC2

4060

CT=0

RCX10

11

12

15

13

14

11

13

12

CTCXRX

!G

1

6

4

5

7

9

3

4

5

6

7

8

9

3

2

+

16

8

16

8

980028 - 11

D1

1N4148

D8

1N4148

S1

1

(C) Segment

980028-1BT1C1

C2C3

D1

D2

D3

D4

D5

D6D7

D8

IC1IC

2

PC

1

R1

R2

R3R4

S1

S2+

0

980028-1

(C) S

egm

ent

9800

28-1

Figure 1. L’utilisationnon pas de 1, mais de2 compteur permetd’obtenir un patrond’illumination des LEDaléatoire à l’extrême.

Liste des composants

Résistances :R1,R3 = 1 MΩR2,R4 = 220 kΩ

Condensateurs :C1 = 10 µF/63 VC2 = 1 nFC3 = 4nF7

Semi-conducteurs :D1,D8 = 1N4148 (peuvent éventuel-

lement être supprimées, cf. texte)D2 à D7 = LED à haut rendementIC1,IC2 = CD4060

Divers :S1 = bouton-poussoir à contact

repos (peuvent éventuellement êtresupprimées, cf. texte)

S2 = interrupteur unipolaire (voirerangée de 3 contacts + cavalier)

BT1 = pile-bouton 3 V lithiumCR2025 ou CR2032, avec supportencartable

Figure 2. En dépit d’un certainlaxisme dans la dispositiondes composants, la platineest restée très compacte.

2

68 Elektor 3/98

LE COIN DU LECTEUR

un courrier lecteurhors du communNous vous proposons ici une lettreen provenance de l’un de nos lec-teurs de Grande Bretagne et diffé-rente de celles que nous recevonsjournellement et dans laquelle ilnous parle, sur un ton très familier,de ses soucis quant à l’avenir del’électronique auprès des jeunes.Nous pensons pouvoir affirmer(suite au dépouillement de notretoute dernière enquête) que denombreux lecteurs de longue dated’Elektor se posent la même ques-tion de savoir comment faire pourattiser l’intérêt pour l’électroniqued’un enfant (ou petit-enfant) éveillé.Nous vous proposons ici, à des finsde discussion, une version rac-courcie et traduite du texte de notrecorrespondant de l’autre côté de laManche.

Handing on to the very youngJe me fais du soucis sur la pénuried’ingénieurs en cette ère de technolo-gie à tout crin. Il n’y a pas si longtempsencore, fabriquer son propre récepteurradio était le moyen d’exciter l’intérêtde la jeunesse pour l’électronique. Àl’époque de mes études, dans lesannées 50, la réalisation personnelled’un poste de TV ou de magnéto-phones était l’ultime épreuve. Lorsque,aujourd’hui, je feuillette les cataloguesde kits je ne trouve que très peu deprojets simples suffisammentattrayants pour intéresser un enfant demoins de 10 ans.Il s’agit dans mon cas de mes petits-fils, 3 garçons dont le plus âgé vientd’avoir 7 ans. Compte non tenu du faitque j’aimerai et devrai m’occuper d’eux(pendant les congés scolaires en par-ticulier), ils sont, avec leur curiositéenfantine, toujours prêts à faire de nou-velles découvertes et comme je suisd’avis que notre société aura égale-ment besoin, dans l’avenir, d’ingénieursjeunes, engagés et intéressés par lapratique, j’aurai trouvé dommage dene pas piloter leur intérêt dans unedirection aux perspectives intéres-santes.Au début, les choses furent loin d’êtresimples. J’ai constaté que les enfantsde moins de 5 ans environ préfèrentdémonter des choses. Je dispose,chez moi, de mon petit établi et de suf-fisamment de vieilles platines (dotéesde composants) que l’on peut « tra-

vailler » au marteau et à la pince. Nousnous sommes mis d’accord que GrandPère se verrai confier les composantsutilisables une fois l’opération dedémontage terminée. Il est bien évi-demment indispensable, pour la sécu-rité de l’enfant, que l’on accompagneen permanence l’enfant pour luiapprendre à utiliser les outils en toutesécurité sans risque de se blesser. Unpetit marteau, une pince plate et unepince coupante et un tournevis qui nesoient pas trop tranchants, voici cequ’il faut à un enfant « accompagné »à partir de 5 ans. Mon expérience m’aappris que l’on ne peut pas suivre 2 ou3 enfants de cet âge sans augmentersensiblement le risque d’accident.Lorsque l’aîné eut 6 ans ne me mis àpenser au premier projet. Je tiens àsouligner ici que le terme de scienceque les présentateurs de programmesTV et les professeurs utilisent à toutvenant implique plus les principes théo-riques que le matériel en état de fonc-tionner, une technique garantie pourdésintéresser des enfants.Pour des raisons de sécurité électriqueje me mis à la recherche d’un projetalimenté par pile, sortant du communet pouvant, une fois réalisé, égalementremplir une fonction ludique. La solu-tion me fut fournie par l’aîné de mespetits-fils qui souhaitait des feux de cir-culation tricolores. Il ne me fallut paslongtemps pour établir le cahier descharges en m’aidant d’un catalogue deMaplin (The Catalogue en Grande Bre-tagne, NdlR). Il est primordial de pré-parer soigneusement chaque heure debricolage avant l’arrivée de l’enfant.

Spécifications du projetPile plate 4,5 V4 sets de LED constitués chacun de3 LED de bonne taille de couleursrouge, jaune et verte (1 set par feu tri-colore)Un rotacteur à 4 positions sans butéeà tourner dans le sens horaire que l’ona connecté, par le biais de diodes, auxLED de manière à ce que celles-ci s’al-lument dans l’ordre d’un feu tricolore.Un interrupteur pour pile plateCoffret de feu en chêne, pylône de feuen tube de cuivre fixé sur un boîtier enaluminium servant de support et danslequel se trouve l’électronique de com-mande. Le tout fait 24 cm de haut.Il est bon de prévoir suffisamment depièces de rechange au cas de perte ou

Nous ne pouvons malheureusement pas répondre in extenso à toutes les lettres relevant des questions techniques. Danscette rubrique nous répondons à des lettres pouvant présenter un intérêt général et concernant des montages âgés demoins de 2 ans. Vu le nombre de lettres qui nous arrivent mensuellement, nous regrettons de ne pas pouvoir répondreséparément à chacune d'entre elles et sommes dans l'impossibilité de donner suite à des souhaits individualisés d'adap-tation de montages publiés ou de réalisation de montages à publier ni même de répondre à des demandes d'informationadditionnelle concernant un montage décrit dans Elektor.

À la rédaction

d'Elektor

de destruction de l’un des composants.La réalisation se fait par étapes, encommençant par la partie mécanique,si possible à l’aide d’outils simples,l’enfant apprenant ainsi à utiliser unescie et une lime. Ce n’est qu’après quel’on passe à l’étape électrique au coursde laquelle on procédera à de nom-breux essais ceci en vue d’apprendreen s’amusant. Il est bien évidemmenttrop tôt pour apprendre la Loi d’Ohm,mais j’en ai profité pour montrer ouexpliquer les choses suivantes :1. Que se passe-t-il lorsqu’il circule un

courant trop intense dans unconducteur. On pourra utiliser à ceteffet une vieille batterie de voitureque l’on court-circuite à l’aide d’unmorceau de câble secteur – entenant l’enfant à distance respec-tueuse.

2. Qu’il faut connecter de nombreuxcomposants dans le « bon sens »,une LED et une diode + ampoulepar exemple.

3. Qu’un courant trop important a vitefait de décharger une pile, un ins-trument de mesure montrant trèsbien l’effondrement de la tension.

4. Que la tension secteur est létale (pasd’expérience à ce niveau !)

5. Que des par ties métalliques per-mettent, tout comme les fils élec-triques, la circulation d’un courant.

Il faut, à tout instant, se rappeler quepour l’enfant il s’agit d’un jeu « pra-tique » et qu’il est important que le jeuneparticipe pour se sentir concerné.Nous voici arrivés à la soudure. Jecommence par montrer avec quellerapidité la pointe d’un fer à souderchauffe au point de vaporiser de l’eauet de faire fondre du métal (la soudu-re). J’explique ensuite quelles sont lespar ties suffisamment chaudes pourque l’on puisse s’y brûler, et je tiens à

ce que ce soit moi qui tienne le fer àsouder. Ne jamais donner un fer à sou-der chaud. Il est important égalementde montrer que les parties chaufféespar un fer à souder mettent un certaintemps pour refroidir et que, partant, ilfaut attendre le temps nécessaire avantde la saisir. Lors de la soudure je tiensle fer à souder et le composant, monpetit-fils tenant la soudure et faisantoffice de « 3ème main ».Il ne faudra pas, au niveau qualité, exi-ger la perfection de ce que pourraitfaire un adulte; il est plus impor tantque le degré de participation de l’en-fant soit le plus grand possible et quele succès est garanti lorsque l’on réus-sit l’opération et que l’objet fonction-ne comme prévu. Un enfant adorecoller et colorier; il faudra donc utiliserde produits adaptés à l’enfant (inof-fensif, sans détergent) et que lesenfants font des tâches et qu’il faudradonc qu’ils soient habillés en consé-quence. La durée de l’heure de brico-lage ne doit pas dépasser les capacitésd’attention de l’enfant. Il faut s’attendreà tout moment à devoir permettre àl’enfant de jouer à autre chose, sachantqu’il reviendra peut-être à sa premiè-re occupation un peu plus tard.Si l’enfant désire vraiment le projet etqu’il sait qu’une fois terminé il luiappar tiendra, il sera motivé pour lemener à bonne fin.Il existe bien entendu de grandes dif-férences d’un enfant à l’autre, raisonpour laquelle cette lettre est unique-ment destinée à poser quelques jalons.Je vous souhaite le meilleur dans votrecréation d’ingénieurs enthousiastes etorientés vers la pratique. Un début pré-coce peut être la meilleure base pourun intérêt de toute une vie.

J.M. Bentley, Loughborough

I N FO C AR TE 3 / 9 8

SSM2142

Circuits intégrésAudio

SSM2141

Circuits intégrésAudio I N FO C AR TE 3 / 9 8

69Elektor

3/98

SSM2141Récepteur de ligne différentielà réjection en mode commun élevée

FabricantAnalog Devices, One Technology Way,P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tél.: (617).329-4700 Fax.: (617).326-8703Internet : www.analog.com

GénéralitésLe SSM2141 est un amplificateur différentiel intégrédestiné à recevoir les entrées ligne symétriquesd’applications audio exigeant une imunité au bruitélevée et une réjection en mode commun optimale.Le SSM2141 atteint, typiquement, une réjection enmode commun (CMR = Commun Mode Rejection)de 100 dB, alors qu’un amplificateur opérationnelcourant associé à quatre résistances de précisionstandard ne dépasse pas, typiquement, 40 dB -troppeu pour de l’audio de haut niveau.Le SSM2141 atteint une faible distorsion en conser-vant un taux de montée élevé de 9,5 V/µs et un gainen boucle ouverte élevé. La distorsion est inférieureà 0,002% sur l’ensemble de la bande passanteaudio.Le SSM2141 est le complément du SSM2142,un driver de ligne symétrique. À eux deux, ces com-posants constituent une solution totalement intégréepour la symétrisation de signaux audio, sans risque

de problèmes de distorsion, de champs d’IEM (Inter-férences Electro-Magnétiques) et de coût élevé. Lasommation de signaux, les préamplificateurs diffé-rentiels et amplificateurs-tampons 600 Ω à faibledistorsion sont quelques-unes des autres applica-tions du SSM2141.

Caractéristiques techniques Réjection en mode commun élevée

CC: 100 dB typ.60 Hz: 100 dB typ.20 kHz: 70 dB typ.40 kHz: 62 dB typ.

Distorsion faible: 0,001% typ. Taux de montée élevé: 9,5 V/µs typ. Bande passante étendue: 3 MHz typ. Faible coût Complémentaire du SSM2142, driver de ligne

symétrique

Applications récepteurs Ligne Amplificateurs de sommation Amplificateurs-tampon drivers pour charge 600 Ω

Exemple d’applicationSymétriseur/désymétriseurElektor mars 1998

SSM2142Driver de ligne symétrique

FabricantAnalog Devices, One Technology Way,P.O. Box 9106, Norwood, MA 02062-9106, U.S.A.Tél.: (617).329-4700 Fax.: (617).326-8703Internet : www.analog.com

GénéralitésLe SSM2142 est un amplificateur-tampon intégré àsortie différentielle qui convertit un signal d’entréeasymétrique en une paire de signaux de sortie symé-triques à capacité de commande importante. Par uti-lisation de résistances gravées de faible épaisseur àfaible bruit et des amplificateurs à taux de montéeélevé, le SSM2142 garde la qualité du son audio àtrès haut niveau par élimination du ronflement deligne, des interférences HF, chute de tension etautres bruits d’origine extérieure rencontrés tout aulong du trajet du signal audio sur son câble. Parajustage au laser des résistances on obtient d’excel-lentes caractéristiques de réjection en mode com-mun et d’erreur d’offset, ce qui garantit une trèsgrande précision de gain.L’étage de sortie dessiné avec grand soin duSSM2142 est mesure d’attaquer des charges déli-cates (électroniquement s’entend), garantit d’excel-lentes performances en distorsion même en casd’utilisation de câbles de grande longueur ou decharges d’impédance aussi faible que 600 Ω. Il eststable sur une grande plage de conditions de fonc-tionnement.Basé sur une structure à couplage croisé et à équili-brage électronique, le SSM2142 atteint, pour la com-mande de ligne, les performances de solution parfai-tement symétriques basées sur transformateur. Etpourtant, le SSM2142 permet une distorsion plus

faible et occupe bien moins d’espace sur la platineque la solution à transformateur, tout en atteignantdes performances comparables en réjection en modecommun avec un nombre moindre de composants.Associé en tandem au SSM2141, un récepteur diffé-rentiel présenté dans l’infocarte ci-contre, leSSM2142 offre une solution complète et fiable d’at-taque et de réception de signaux audio sur descâbles de forte longueur. Le SSM2141 se targued’un taux de réjection en mode commun de 100 dBà 60 Hz. La fiche de caractéristiques comporte desspécifications-système illustrant les performancesde ce système-type.

Caractéristiques techniques sortie symétrique quasi-transformateur Injecte 10 Veff (RMS) dans une charge de 600 Ω Stable lors de l’attaque de charges capacitives

importantes et des câbles de forte longueur Distorsion faible: 0,006% typ. de 20 Hz à 20 kHz,

10 Veff dans 600 Ω Taux de montée élevé: 15 V/µs typ. Erreur en gain faible (différentiel ou asymétrique) :

0,7% typ. Sorties protégées contre les courts-circuits Existe en boîtier mini-DIP 8 broches faible encom-

brement Prix abordable

Applications Consoles de mixage audio Amplificateurs de distribution Égaliseurs paramétriques et graphiques Processeurs de plage de dynamique Processeurs d’effets numériques Systèmes de télécommunications Instrumentation industrielle Équipement Hi-Fi

Exemple d’applicationSymétriseur/désymétriseurElektor mars 1998

Brochage DIP 8 broches plastique (suffixe P)SOL à boîtier large à 16 broches (suffixe S)

Structure interne

Brochage Mini-DIP plastique 8 broches (suffixe P) Réjection en mode commun vs fréquence

SSM2142

Circuits intégrésAudio

SSM2141

Circuits intégrésAudio I N FO C AR TE 3 / 9 8IN FO C AR TE 3 / 9 8

70Elektor

3/98

Caractéristiques électriques (@Vs = ±18 V, TA = 25 °C, sauf mention contraire)

Paramètre Symbole Conditions Min Typ Max Unitéstension d’offset VOS VCM = 0 V –1000 25 1000 µV

erreur en gain Hors charge, VIN = ± 10 V,RS = 0 Ω 0,001 0,01 %

plage des tensions d’entrée IVR (Note 1) ± 10 Vréjection en mode commun CMR VCM = ± 10 V 80 100 dBtaux de réjection de la tension d’alimentation PSRR VS = ± 6 V to ± 18 V 0,7 15 µV/Vexcursion de la sortie VO RL = 2 kΩ ± 13 ± 14,7 Vlimite de courant de court-circuit ISC Sortie court-circuitée à la masse + 45/–15 mAbande passante signal faible (–3 dB) BW RL = 2 kΩ 3 MHztaux de montée SR RL = 2 kΩ 6 9,5 V/µs

distorsion harmonique totale RL = 100 kΩRL = 600 Ω

0,0010,01 %THD

capacité de commande de charge capacitive CL Sans oscillation 300 pFcournat d’alimentation ISY Hors-charge 2,5 3,5 mANote1. Plage de tension d’entrée garantie par test CMR.

Caractéristiques électriques (Vs = ±18 V, – 40 °C ≤ TA≤ 85 °C, fonctionnement en mode différentiel, sauf mention contraire. Les caractéristiques types s’entendent à TA = 25 °C)

Paramètre Symbole Conditions Min Typ Max Unitésimpédance d’entrée ZIN 10 kΩcournat d’entrée IIN VIN = ± 7.071 V ± 750 ± 900 µAgain, différentiel 5,8 5,98 dBgain, asymétrique mode asymétrique 5,7 5,94 dBerreur en gain, différentiel RL = 600 Ω 0,7 2 %taux de réjectionde la tension d’alimentation statique PSRR VS = ± 13 V to ± 18 V 60 80 dB

réjection en mode commun de la sortie OCMR f = 1 kHz –38 –45 dBSBR f = 1 kHz –35 –40 dB

distorsion harmonique totale + bruit THD+ N 20 Hz to 20 kHz, VO= 10V rms, RL = 600 Ω 0,006 %

rapport signal/bruit SNR VIN = 0 V –93,4 dBumarge HR Niveau d’écrêtage = 10,5 V rms + 93,4 dButaux de montée SR 15 V/µsoffset de tension de sortie en modecommun VOOS RL = 600 Ω –250 25 250 mV

offset de tension de sortie différentiel VOOD RL = 600 Ω –50 15 50 mV

excursion de la tension de sortie différentiel VIN = ± 7.071 V ± 13,8 ± 14,14 V

impédance de sortie ZO 45 50 55 Ωcourant d’alimentation ISY Hors-charge, VIN = 0 V 5,5 7.0 mAcournant de sortie en court-circuit ISC 60 70 mANote1. La tension d’offset de sortie en mode commun peut être annulée par insertion dans la ligne de détection (sense) decondensateurs de blocage CC. Cf les informations de l’application.

Excursion maximum de la sortie vs fréquenceStructure interne fonctionnelle

Distorsion harmonique totale vsfréquence

Distorsion d’intermodulation dyna-mique vs fréquence