Voici quelques rappels de cours qui vont vous être très utiles pour les travaux pratiques en système électronique.
Notez bien qu’il y a 2 partiels TP, le premier étant d’une durée de 50 minutes et le deuxième d’une heure et 50 minutes.
CHAPITRE 1: LES LOIS FONDAMENTALES ET THEOREMES
1.Définitions:
Masse: référence des potentiels dans un circuit
Tension: différence de potentiel (ddp) entre 2 points
Branche: chemin parcouru par le même courant
Nœud: jonction de plusieurs branches
2.Résistances: composant passif qui s’oppose au passage de courant
- Association de résistance en série:
Ces résistances sont toutes parcourues par le même courant, ainsi:
R(équivalente) = R1 + R2 + R3 = ∑ Rn (pour n allant de 1 à n)
- Association de résistance en parallèle:
La tension est la même aux bornes des résistances associés en parallèle
R(équivalente) = 1 / ( 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 ) = 1 / ( ∑ 1 / R )
3. Les lois
Loi d’Ohm: relation entre courant et tension aux bornes d’une résistance (mettre schéma)
Loi des nœuds: I1 = I2 + I3 (mettre schéma)
CHAPITRE 2: LE CONDENSATEUR EN TEMPOREL
A savoir: un courant qui traverse un condensateur dépend des variations du condensateur
Loi générale: Ic = C × (dVc / dt)
• Charge et décharge de condensateur à tension constante
Vc(t) = Vc (final) + [ Vc ( initial) – Vc (final)] . exp ( -t / τ )
–> Allure exponentielle
• Charge et décharge de condensateur à courant constant
–> (dVc/dt) = ( Io / C )
–> Vc = ∫ (Io/C) dt = (Io/C) ∫ dt
CHAPITRE 3: AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL
POINT VOC: Un AOP (amplificateur opérationnel) est un circuit intégré analogique.
Il permet de réaliser de nombreuses fonctions électroniques. En semestre 1, vous allez étudiez des opérations arithmétiques sur des tensions, comme par exemple:
- addition,
- soustraction,
- amplification (multiplication par une constante),
- intégration, dérivation, …
ou encore des conversions courant-tension, tension-courant.
L’AOP possède 2 entrées: l’entrée inverseuse affectée du signe (-), l’entrée non-inverseuse affectée du signe (+) ainsi que des courants d’entrées I+ et I-, et 1 sortie: Vs = Gvo. Ve, avec Gvo le gain en tension.
Lorsque l’AOP est alimenté en +Vcc et GND, la partie négative de la sinusoïde ne sera pas prise en compte.
Au niveau des bouclages de l’amplificateur opérationnel, lorsqu’il est fait sur l’entrée inverseuse c’est une contre-réaction et lorsqu’il est fait sur l’entrée non-inverseuse c’est une réaction.
♦ Approximation sur les courants d’entrée: I+ et I- quelques 10 nA
AOP idéal ↔ I+ = I- = 0 A
♦ Approximation sur ε en régime linéaire: ε très petit, voisin de zéro
AOP idéal en régime linéaire càd contre-réactionné ↔ ε = 0 donc V+ = V-
CHAPITRE 4: AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL IDEAL EN REGIME LINEAIRE
POINT VOC: La fonction amplification est l’une des fonctions principales réalisée autour d’un AOP. Elle va permettre d’augmenter l’amplitude d’un signal.
Les montages que vous allez utiliser s’appelleront des montages amplificateurs (à voir plus bas).
Amplification en tension = multiplication d’une tension par une constante.
Vs = Gvo . Ve , avec Gvo : gain en tension de l’amplificateur appelé aussi amplification en tension Avo
EXEMPLE:
Vs = 5 . Ve
♦ TROIS MONTAGES AMPLIFICATEURS DE BASE
⇒ Amplificateur inverseur
Vs = ( – R2 / R1 ) . Ve , avec Gvo = Vs / Ve = ( – R2 / R1 )
Condition: R2 doit être plus grand que R1
⇒ Amplificateur non-inverseur
Vs = ( 1 + R2 / R1) . Ve, avec Gvo = Vs / Ve = 1 + R2 / R1
⇒ Amplificateur suiveur
Vs = Ve, ainsi Gvo = Vs/ Ve = 1
♦ 2 METHODES DE CALCUL
Pour calculer le gain en tension à vide, ainsi établir la relation entre Vs et Ve, il existe 2 méthodes:
- Loi des nœuds, puis loi des mailles
- Millman
CHAPITRE 5: DIODE DE SIGNAL
Présentation:
- Symbole
DIODE = DEUX ELECTRODES
2. Fonctionnement
Deux états possibles:
Bloqué: Id = 0 A ↔ interrupteur ouvert
Passant : Id ≠ 0 A
3. Grandeurs caractéristiques
Une diode possède deux grandeurs caractéristiques:
- Le courant direct Id
- La différence de potentiel entre anode-cathode (Vak = Va – Vk)
♦ A SAVOIR: une diode est un dispositif non linéaire
Elle possède une tension de coude Vd, qui est la valeur de Vak à partir de laquelle Id ≠ 0 A
Vd = tension de coude = 0.7V (pour le sillicium)
♦ Deux zones de fonctionnement:
Vak < Vd ⇔ diode bloquée ⇔ Id = 0 A
Vak atteint Vd ⇔ la diode devient passante ⇔ Id augmente
♦ Règle de fonctionnement: D reste bloquée tant que Vak < Vd
CHAPITRE 6: DIODES SPECIALES
DIODE ZENER:
♦ Symbole
♦ Fonctionnement:
- En polarisation directe (Vak > 0 )
Le fonctionnement d’une diode zéner est identique à une diode de signal, elle possède deux états:
Bloqué en direct : Id = 0 A ⇔ interrupteur ouvert
Passant en direct : Id ≠ 0 A et Vak = Vd = O.7 V
- En polarisation inverse ( Vak < 0 )
On travaille alors avec les grandeurs Iz et Vz positives : Vz = – Vak et Iz = -Id
Il y a également deux états possibles:
Bloqué en inverse: Iz = 0 A ⇔ interrupteur ouvert
Passant en inverse: Iz ≠ 0, car diode optimisée pour travailler dans la région de claquage (on a un courant qui circule)
MAIS QUEL EST L’INTERET DE LA DIODE ZENER ?
Izmin: courant inverse minimal pour que la diode Zéner fonctionne en régime de stabilisation, ( Izmin = 10 mA)
♦ Valeurs limites:
Les constructeurs spécifient la puissance Zéner maximale: Pzmax . On en déduit Izmax (le courant inverse maximal avant la destruction de la diode Zéner) avec la formule suivante:
Pz = Vzo . Iz
DIODE SCHOTTKY
♦ Symbole
- Tension de coude: 0.25 V
- Fonctionnement en haute fréquence jusqu’à 300 MHz
CHAPITRE 7: TRANSISTOR BIPOLAIRE
♦ Fonctionnement d’un transistor NPN et d’un transitor PNP:
- 2 états possibles:
Transistor bloqué → Ib = Ic = Ie = O A
Transistor passant → Courants non nuls
- Transistor passant → 2 modes de fonctionnement possibles
Régime linéaire
Régime de saturation
METHODE DE DETERMINATION DE L’ETAT ET DU REGIME DE FONCTIONNEMENT D’UN TRANSISTOR:
- Repérer le type de transistor et les 3 électrodes
- Flécher courants et tensions
- Déterminer l’état du transistor en fonction de la tension d’entrée du montage