Electronique analogique 1 1h30.

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1 Nom : Prénom : Rendre le sujet avec votre copie Electronique analogique 1 1h30. Rattrapage Vendredi 22 janvier Une attention particulière sera portée au soin lors de la correction et de la notation (écrire proprement, utiliser plusieurs couleurs, entourer les résultats avec une règle, etc.) Aucun document n est autorisé calculatrice autorisée. 4 pages, 3 exercices, note sur 20. Exercice 1 Questions de cours 5 pts. Des réponses succinctes sont attendues. 1) En quoi un semi-conducteur diffère-t-il d un conducteur? Illustrer votre réponse par un schéma. 2) Donnez le symbole d un NMOS (vous porterez sur le dessin les courants et tensions significatifs). Donnez les équations régissant le courant de drain du NMOS pour les 3 régimes de fonctionnement possibles (vous préciserez les conditions associées). 3) Dessiner le modèle petits signaux d un NMOS. Quelles sont les conditions de validité de ce modèle?

2 Exercice 2 Montage à diode 5 pts. On considère une diode dont la caractéristique courant tension est représentée figure 1. Sa tension de seuil V 0 vaut 0,6 V ; un point de fonctionnement est donné sur la figure. Figure 1 Caractéristique courant tension de la diode. 1. Dessiner le schéma équivalent de la diode pour v D > V 0 (dans cadre de la 3 ème approximation). Préciser (ou calculer) les valeurs numériques des différents paramètres. 2. On considère le montage de la figure 2. a. Calculer I D et V D (le plus précisément possible). b. Calculer I D et V D dans le cadre de la 2 ème approximation. c. Commenter. Figure 2 Montage diode

3 Exercice 3 Détecteur de passage 10 pts. Un capteur hyper-fréquence produit une tension V E dont l amplitude varie lors du passage d une personne devant une porte automatique. La porte devra s ouvrir à condition que la personne présente se trouve en un point compris entre 2 m et 4 m de la porte. La structure de la figure 3 conditionne le signal V E. Pour la simulation on prendra pour V E un signal sinusoïdal d équation : V E = A.sin(31,4.t) + 0,6 Figure 3 Schématique du circuit détecteur de passage. Les tensions d alimentation valent VCC = 5 V, VSS = 0 V Les amplificateurs opérationnels sont de type RAIL to RAIL, leurs tensions de saturation sont celles de leurs alimentations (ici +5 V et 0 V). La diode 1N914 possède une tension VF de l ordre de 0,6 V pour un courant 1mA < IF < 30mA. Caractéristique du NMOS Q1(VN2222) : R DSon = 1 Ω g m = 2,2 ma/v V tn = 3 V Travail de réflexion préalable (non noté) : - Vous recherchez le mode de fonctionnement de chaque AOP (linéaire ou saturation). - Vous rechercherez comment se comporte C5 (10pF) à la fréquence de Ve. - U3, U4, R7, R8, R9, R10, D1, D2 forment un comparateur à fenêtre. Pour la question 4, Vous calculerez VP1 et VP2, vous en déduirez les valeurs possibles de VS3 et VS2 en fonction de VS1, VP1, VP2, puis VS4 en fonction de VS2,VS3. 1) Quel est le rôle de C2 : (1p)

4 2) Quel est le rôle de l ensemble R12, R13, U1? (1p) 3) On desire sur V S1 dans la bande passante du filtre une amplitude crête à crête de 4 V (comme sur les chronogrammes de la figure 4). Quelle doit être l amplitude crête à crête de V E, justifier votre réponse? (2p) 1.. (4 pts) En noir sur chaque graphe est représentée la tension V S1 comme repère. 4) Compléter les graphes de la figure 4 à la règle et en correspondance de V S1. Indiquer les tensions remarquables (6p max) (-1 par erreur) VS2 VS3 VS4 VR Figure

5 FEUILLE REPONSE : 1) Quel est le rôle de C2 : éliminer la composante continue de VE Nom : Prénom 2) Quel est le rôle de l ensemble R12, R13, U1? Produire une referénce de tension de 2,5v 3) On desire sur VS1 une amplitude crête à crête de 4v (comme sur les chronogrammes ci-dessous), quel doit être l amplitude crête à crête de VE, justifier votre réponse (on considèrera que C5 est un circuit ouvert aux fréquence considérées)? Montage inverseur, à la fréquence de VE, C5 se comporte comme un circuit ouvert. Av=-R3/R2 = 9 il faut VE crête à crête = 4/9= 0,44v En noir sur chaque graphe est représentée la tension VS1 comme repère. 4) Tracer en correspondance et dans cet ordre : VS2, VS3, VS4, VR. Indiquer les tensions remarquables VS2 VS3 VS4 VR Page 2

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