CONDITONNEMENT DU SIGNAL

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1 I) Présenaion "La diode" CONITONNMNT U IGNAL La diode es un composan élecronique semi conduceur qui se compore comme un inerrupeur fermé quand elle es polarisée en direc e comme un inerrupeur ouver polarisée en inverse. ymbole : Anode Cahode" -" : couran direc : ension direce La diode es unidirecionnelle en couran. L couran circule uniquemen de l'anode vers la cahode. II) Foncionnemen iode en sens inverse ans cee plage la diode se compore comme un inerrupeur ouver. La diode es bloquée - U max Tension inverse maximum supporé la diode iode en sens direc I max Couran inverse maximum supporé la diode iode bloquée = inerrupeur ouver 0,6V ans cee plage la diode se compore comme un inerrupeur fermé avec une chue de ension à ces bornes de 0,6 V La diode es passane 0,6 V Pour mere en conducion la diode, il fau lui appliquer une ension direce posiive 0,6V, une fois mise en conducion la diode es raversée par un couran direc don la valeur dépend de la charge e impose à ses bornes une ension =0,6 V Pour bloquer la diode, il fau annuler le couran direc (=0) e imposer une ension direce () négaive pour assurer le blocage. IV) xercices 1/ ude de la mise en conducion d'une diode 2/ Réaliser un moage pour allumenr une L (diode élecroluminescene) sous 5V

2 IV) Inroducion "La diode Zener" La diode Zener es pariculièremen uilisée en inverse pour sa capacié à réguler la ension à ses bornes à une valeur précise. ymbole : Monage en sens direc : Monage en sens inverse : ffe Zener Vz Iz + IV) Foncionnemen de la "diode Zener" iode Zéner en sens direc V Z iode Zéner en sens inverse V Z0 2 ma 0,8 I Z V Z I Z 10 ma ffe Zener : La diode zener polarisée en inverse impose à ses bornes une ension VzT (si la ension d'alimenaion es supérieure à VzT)

3 VII) Inroducion "Le ransisor bipolaire" Il s'uilise soi en amplificaeur de couran (foncionnemen linéaire) ou en commuaion comme un inerrupeur (foncionnemen non linéaire). n foncionnemen commué il joue le rôle d'inerface capable de conduire un for couran (circui de puissance) commandé par un faible couran de commande. Pour les ransisor bipolaire on parle d'inerrupeur commandé en couran. nrée Cde sorie Hisorique e principe physique : Le ransisor bipolaire à joncion a éé découver en 1947 par J BARN, W BRATTAIN e W CHOCKLY. on appariion es une révoluion dans l'élecronique qui va permere la naissance e le développemen de circuis inégrés de plus en plus performans. Il es consiué d'une rès fine couche chimique P enre deux couches chimiques N (ou bien l'inverse). Lorsqu'on fai circuler un faible couran enre une couche P e une couche N (modèle similaire à la diode) un flux d'élecrons enraîne une conducion enre les deux couches de même naure: c'es l'effe ransisor. Ce composan va se répandre dans de nombreuse applicaion grâce à sa faible consommaion en énergie e sa peie aille. ymbole : C : colleceur B : base nrée orie : émeeur VIII) Foncionnemen du ransisor en commuaion : Le ransisor en commuaion se compore comme un inerrupeur unidirecionnel en couran commandé par sa base. Pour conduire le couran dans les deux sens on disingue de 2 ypes de ransisor NPN e PNP pour inverser sa polarié. La flèche sur l'émeeur "" indique le sens du couran de sorie. B : base I B C : colleceur : polarié + Parcours du couran V C Transisor de ype NPN (N : comme négaif) a bloqué Inerrupeur ouver I = I C = 0 A; < 0,6 V, V C >> 0,8 V C a sauré Inerrupeur fermé I = I C 0 A; 0,6 V, V C 0,8 V C : émeeur : polarié - I V C I V C Loi de foncionemen d'un ransisor NPN : Pour rendre le ransisor passan il fau appliquer un ension supérieure à 0,6V (la joncion B se compore comme une diode). Ce qui donne naissance à un couran de base I B circulan de B vers commandan ainsi la fermeure progressive "de l'inerrupeur" enre C e. i I B es suffisan élevée la sorie correspond à un inerrupeur complèemen fermé on parle alors d'un éa sauré avec V Csa = 0 V en héorique dans la réalié environ 0,8 V.

4 Pour bloquer le ransisor il fau lui appliquer une ension inférieure à 0,6V qui annule le couran de commande I B e ouvre alors l'inerrupeur I C =0 A. On parle d'éa bloqué. Transisor de ype PNP (P : comme posiif) B : base I B C : colleceur : polarié - Parcours du couran V C a bloqué Inerrupeur ouver I = I C = 0 A; > - 0,6 V, V C >> - 0,8 V a sauré Inerrupeur fermé I = I C 0 A; - 0,6 V, V C - 0,8 V C : émeeur : polarié + I V C Loi de foncionemen d'un ransisor PNP : Pour rendre le ransisor passan il fau appliquer un ension inférieure à -0,6V (la joncion B se compore comme une diode). Ce qui donne naissance à un couran de base I B circulan de vers B commandan ainsi la fermeure progressive "de l'inerrupeur" enre C e. i I B es suffisan élevée la sorie correspond à un inerrupeur complèemen fermé on parle alors d'un éa sauré avec V Csa = 0 V en héorique dans la réalié environ -0,8 V. Pour bloquer le ransisor il fau lui appliquer une ension supérieure à -0,6V qui annule le couran de commande I B e ouvre alors l'inerrupeur I C =0 A. On parle d'éa bloqué. Relaions élecriques I V C = I B = V + I B C + V CB V CB B : base I B C : colleceur I C V C I : émeeur n linéaire quand le ransisor n'es pas sauré (inerrupeur non fermé complèemen) on a I C =β.i B où β (appelé aussi Hfe) représene le gain enre le couran d'enrée e de sorie. i le ransisor se saure on a I C =I CAT quelque soi I B I Bsa IX) Monages classiques à ransisor NPN e PNP : + R C - Idenifier le ype de ransisor - onner l 'éa du ransisor en foncion de la commande (Vcde) - Compléer l'évoluion de la ension de sorie du monage (Vs) V s 5V V

5 V' + - Idenifier le ype de ransisor - onner l 'éa du ransisor en foncion de la commande (Vcde) - Compléer l'évoluion de la ension de sorie du monage (Vs) R C V s V' V X) xemples 1/ commande d'une Led par une inerface à ransisor : Led + R C - Calculer les valeurs des résisances Rc e Rb. Caracérisique des composans : Led : = 1,2 V = 20 ma Transisor : V cesa = 0,7 V V be = 0,6 V β = 100 nrée de Cde : 0 ou 5V 2/ commande d'un relais par une inerface à ransisor 1 + Relais M 230 V - xpliquer le foncionnemen du monage - Quelle es le rôle de la diode 1? - Calculer la valeur de la résisance Rb Caracérisiques des composans : Transisor : V cesa = 0,7 V V be = 0,6 V β = 100 Relais : équivalen à une résisance R = 300 Ω (Le relais es un bobine qui socke de l'énergie e se compore ensuie comme une résisance "en régime permanen") nrée de Cde : 0 ou 5V

6 3/ Inerface de commande d'un moeur - Idenifier les ransisors T1, T2 e T3 - xpliquer le foncionnemen de l'inerface en foncion de la ension de commande 0 e 12V. Pour chaque phase de foncionnemen éablir un schéma de l'inerface en modélisan les ransisors par des inerrupeurs. - n déduire la ension aux bornes du moeur pour les différenes siuaions 0 12V R 1 T3 & R KΩ R 2 R 3 + = 48 V T1 T2 M U moeur XI) Les ransisors à effe de champ Comme pour le ransisor bipolaire il es possible de le faire foncionner en commuaion mais à la grande différence que ces ransisors ne son pas commandés par un couran mais par une ension en enrée. nrée Cde sorie V cd Transisor MO à canal N (N : comme négaif) ymbole : Le canal N ou P indique la polarié de la broche source du ransisor G : Grille : rain : polarié + Parcours du couran V La broche du ransisor fléchée indique le sens du couran de la diode en aniparallèle qui se rouve enre e en inerne. : rain : polarié + V G : ource polarié - G : Grille Loi de foncionnemen : V G : ource polarié - Pour rendre le ransisor passan il fau lui appliquer une ension V G supérieure à sa ension de pincemen environ 1V. Pour conduire la ension V G doi êre posiive A l'éa sauré la sorie du ransisor (enre e ) se compore comme une résisance R ON de rès faible valeur. n appliquan une ension V G inférieure à sa ension de pincemen on bloque le ransisor. a bloqué Inerrupeur ouver V G < V P I =I =0 a sauré Inerrupeur fermé I = I 0 A; V G V P 0V, V = R ON I I V I ans ous les cas on peu considérer en régime permanen le couran I G oujours nul V

7 G : Grille V G Loi de foncionnemen : Transisor MO à canal P (P : comme posiif) : rain : polarié - Parcours du couran V : ource polarié + G : Grille : rain : polarié - : ource polarié + Pour rendre le ransisor passan il fau lui appliquer une ension V G inférieure à sa ension de pincemen environ -1V. Pour conduire la ension V G doi êre négaive A l'éa sauré la sorie du ransisor (enre e ) se compore comme une résisance R ON de rès faible valeur. n appliquan une ension V G supérieure à sa ension de pincemen on bloque le ransisor. V G iode ani-parallèle a bloqué Inerrupeur ouver V G > V P I =I =0 a sauré Inerrupeur fermé I = I 0 A; V G V P 0V, V = R ON I I V XII) xemples Inerface de commande d'un moeur : I V 0 24V R 2 G + = 24 V T1 - Idenifier la naure du ransisor - éerminer le foncionnemen de cee inerface en foncion de la ension de commande - n déduire la ension aux bornes du moeur pour les différens cas M U moeur + = 24 V Mêmes quesions que le monage précéden M U moeur 0 24V G T1

8 + = 24 V R V T5 T1 M T2 T V T3 U moeur T4 - Idenifier la naure des ransisors - éerminer le foncionnemen de cee inerface en foncion des ensions de commande - n déduire la ension aux bornes du moeur pour les différens cas

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