Cours 8 Electronique analogique. Titre: Electronique analogique. Auteurs: Didier LE RUYET / Pierre PROVENT

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1 Titre: Electronique analogique Auteurs: Didier LE RUYET / Pierre PROVENT Ecole/Université: CONSERVATOIRE NATIONAL DES ARTS ET METIERS Résumé: Introduction : L électrocinétique étudie la circulation des courants électriques dans les circuits électriques composés d un ensemble d éléments appelés composants comme les générateurs (piles, ), les composants passifs (résistance, bobine d induction, condensateur) et les composants actifs (transistor, amplificateur opérationnel, ). Ces éléments sont reliés entre eux par des fils conducteurs. Matériaux en électricité : Les électrons se déplacent dans les solides plus ou moins facilement selon le matériau. La charge d un électron est égale à 1, Coulomb. On distingue 3 types de matériaux : Les conducteurs : matériaux dans lesquels un champ très faible suffit à fournir une énergie permettant le déplacement des électrons libres (porteurs de charges arrachés à chaque atome). On a un à deux électrons libres en moyenne par atome. La concentration en électrons dépend du matériau ; par exemple pour le cuivre, on a 1028 électrons par m3. Les isolants : pas d électron libre. La qualité de l isolant dépend de la pureté du matériau Les semi-conducteurs : la concentration en électrons dépend du matériau et de la température. Les électrons sont disposés dans des bandes permises séparées par des bandes dites interdites. Une certaine quantité d énergie permet de faire passer des électrons d une bande permise pleine (bande de valence) vers la bande vide (bande de conduction) générant ainsi des trous électriquement équivalents à des charges positives dans la bande de valence. Les semi-conducteurs sont utilisés dans la plupart des circuits actifs. Extrait du sommaire: 1 RAPPELS D ELECTROCINETIQUE Introduction Matériaux en électricité Courant électrique, Champ électrique et différence de potentiel 5

2 1.4 Lois fondamentales Loi des mailles Loi des nœuds Générateurs idéaux Générateur de tension idéal Générateur de courant idéal. 8 2 LES DIPOLES PASSIFS ELEMENTAIRES9 2.1 Introduction Caractéristique d un dipole Les dipôles passifs élémentaires Résistance Bobine d induction Condensateur Lois générales des dipôles passifs Association de dipôles de même nature Régime sinusoïdal Diagrammes de Fresnel et lois des dipôles en régime sinusoïdal Notation complexe et impédance complexe 17 3 PUISSANCE ET ENERGIE Définitions Cas particuliers Energie consommée dans une résistance Energie dans une bobine Energie dans un condensateur Puissance active, réactive, apparente et complexe dans un dipole quelconque Force électromotrice et force contre électromotrice Générateur et force électromotrice Récepteur et force contre électromotrice METHODES D ANALYSE DES RESEAUX 33

3 4.1 Introduction Méthode des courants des mailles Théorème de Millman Théorème de superposition Théorème de Thévenin et de Norton Grandeurs caractéristiques d un dipôle Théorème de Thévenin Théorème de Norton Relation entre les deux théorèmes Théorème de Kennely FACTEUR DE QUALITE ET CIRCUIT RESONNANT Oscillations libres dans un circuit LC Facteur de qualité d un circuit Définition Facteur de qualité d un élément réactif réel Généralisation du facteur de qualité Le circuit résonnant série 44 6 LES QUADRIPOLES Définitions Description matricielle du quadripôle Matrices impédances Matrices admittances Matrices hybrides Matrice de transfert ou matrice chaîne Schémas équivalents du quadripôle Représentation matricielle impédance Représentation matricielle admittance Représentation matricielle hybride Association de quadripôles 59

4 6.4.1 Association série Association parallèle Association en cascade Grandeurs caractéristiques d un quadripôle Adaptation d impédance 64 7 FILTRAGE, DIAGRAMMES DE BODE Introduction au filtrage Définitions Echelle logarithmique et diagramme de Bode Fonctions de transfert de base Intégrateur Dérivateur Intégrateur réel ou filtre passe bas du premier ordre Dérivateur réel Filtre passe-haut du premier ordre filtre passe bas du second ordre filtre passe haut du second ordre Fonctions de transfert quelconques 82 8 L AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL IDEAL Généralités Introduction Caractéristiques de l amplificateur opérationnel idéal Caractéristiques de l amplificateur opérationnel réel AOP utilisé avec contre-réaction ou en boucle fermée Montages amplificateurs Amplificateur inverseur Amplificateur non inverseur Suiveur de tension ou adaptateur d impédance Montages opérationnels 90

5 8.4.1 Additionneur inverseur Soustracteur (ou différentiateur) Additionneur non inverseur Intégrateur Dérivateur Amplificateur logarithmique Montages convertisseurs Convertisseur Courant-Tension Impact de la bande passante de l AOP STRUCTURES CLASSIQUES POUR REALISER DES FILTRES ACTIFS Introduction Cellule de Rauch Cellule de Rauch pour filtre passe-bas du second ordre Structure de Sallen et Key ou structure à source de tension commandée Structure de Sallen et Key pour filtre passe-bas du second ordre Transformation passe-bas -> passe-haut Structure de Rauch pour filtre passe-haut du second ordre Structure de Sallen et Key pour filtre passe-haut du second ordre REALISATION DE FILTRES Le gabarit Différents types de filtres Etude du filtre passe-bas de Butterworth Introduction Détermination de l ordre N du filtre pour qu il satisfasse à un gabarit Détermination de la fonction de transfert du filtre Détermination des pôles du filtre de Butterworth Etude du filtre passe-bas de Tchebychev 109

6 Introduction Présentation du filtre de Tchebychev Calcul du taux d ondulation dans la bande passante Détermination de l ordre N du filtre pour qu il satisfasse à un gabarit Détermination de la fonction de transfert du filtre MONTAGES AOP EN REGIME NON LINEAIRE Contre-réaction positive sur un AOP : fonctionnement en boucle fermée Comparateur de tension simple Montages de base Limitation de la tension de sortie de l AOP Comparateur à hystérésis ou Trigger de Schmitt Justification d un tel comparateur Comparateur à hystérésis ou trigger de Schmitt Variante de trigger Oscillateur à relaxation ou mulitivibrateur astable Introduction Analyse théorique Variante d oscillateur à relaxation: générateur de signaux triangulaires 121

7 Cours lois électriques 8 Télécharger le fichier PDF: Electronique analogique