Figure 43. Des relevés effectués sur cette diode branchée en direct sont donnés dans le tableau ci-dessus :

Transcription

1 1. Une dode est utlsée dans le montage c-dessous : 3,3 générateur + 2,5 =4,5 V V Fgure 43 Des relevés effectués sur cette dode branchée en drect sont donnés dans le tableau c-dessus : v (V) 0 0,6 0,7 0,8 0,85 0,9 0,95 1 (ma) Tracer la caractérstque drecte tenson-courant de la dode; échelle recommandées : 1 cm pour 0,1 V et 1 cm pour 100 ma Donner la tenson de seul V 0 de la dode déale équvalente à la dode étudée et calculer sa résstance dynamque d. n dédure le modèle électrque (ou schéma équvalent) de la dode Calculer les coordonnées du pont de fonctonnement et tracer la drote de charge pour vérfer graphquement les résultats Le générateur précédent est remplacé par un générateur de résstance nterne néglgeable délvrant le sgnal e(t) représenté Fgure 44. Fgure 44 Tracer le chronogramme u(t) de la tenson aux bornes de la résstance en utlsant le modèle n 2 de la dode. 46

2 2. Le dspostf de la Fgure 45 comprend quatre dodes, supposées déales, deux nterrupteurs A et B, deux ampoules X et Y, et une source déale de tenson alternatve. On admettra que s une dode court-crcute une ampoule, celle-c est étente, plus aucun courant électrque ne traversant le flament. tablr la table de vérté décrvant le fonctonnement du crcut. 1 représente un nterrupteur fermé, 0 ouvert. X Y A Fgure 45 B A B X Y Tracer l onde de courant qu traverse la résstance de 1 k Ω dans le crcut de la Fgure 46 en synchronsme avec l onde de tenson. Fgure 46 47

3 4. On consdère le montage de la Fgure 47 dans lequel les dodes ont pour caractérstque la courbe I D = f(v D ) de la fgure 2. 1 I D V D1 I D1 V D2 I D2 V 1 V 2 2 V s 0 V 0 V D Fgure 47 On donne = 5V, 1 = 10kΩ, 2 = 100kΩ et V 0 = 0,7V. V 1 et V 2 sont des tensons égales à 0V ou 5V. Détermner l état des dodes et calculer les valeurs des tensons V D1, V D2, V s dans chacun des cas suvants: a) V 1 = 0V et V 2 = 0V b) V 1 = 5V et V 2 = 0V c) V 1 = 0V et V 2 = 5V d) V 1 = 5V et V 2 = 5V n supposant que l on attrbue le nveau logque 0 à des tensons comprses entre 0V et 0,8V et le nveau logque 1 à des tensons comprses entre 3V et 5V, donner la table de vérté de ce montage. Quelle est la foncton logque réalsée? 48

4 5. Dans le montage de la Fgure 48, les dodes sont supposées parfates (tenson de seul et résstance dynamque néglgeables). D 1 D 2 D 3 K Fgure 48 1 =30 V 2 =10 V 3 =15 V =10 V =20 Ω 5.1. Montrer qu une seule des tros dodes est passante et précser laquelle est passante Détermner l ntensté dans la résstance ans que les tensons U D1, U D2 et U D3 aux bornes des dodes Quelle sera la d.d.p. aux bornes de et le courant qu la traverse? 49

5 6. Dans le montage de la Fgure 49 dans lequel les dodes sont supposées parfates et les générateurs déaux. + D 1 D 2 1 A 20 Ω I Fgure Quel est l état de la dode D 2. Justfer Calculer l ntensté dans les 2 cas suvants : = 10 V = 30 V 7. On consdère le montage de la Fgure 50 dans lequel la dode D a une tenson de seul nulle et une résstance dynamque néglgeable. r 2 e D 1 L s r = 100Ω L = 1000Ω = 250Ω 1 = 3V 1 Fgure On consdère la dode D bloquée Donner le schéma équvalent au montage Détermner une relaton entre e, s, r et L pus donner l expresson numérque de s en foncton de e (en remplaçant r et L par leurs valeurs numérques) On consdère la dode D passante Donner le schéma équvalent au montage Détermner une relaton entre e, s, r, L, et 1 pus donner l expresson numérque de s en foncton de e eprésenter la courbe s = f(e) pour -10V e +10V en ndquant les coordonnées des ponts remarquables (pour les valeurs extrêmes de e et pour le pont de cassure de la courbe). Justfer l allure de la courbe. 50

6 8. Sot le crcut à dode de la Fgure 51. Calculer le courant I avec les tros approxmatons de la dode ( court-crcut, source de tenson, source de tenson et résstance ). On utlsera successvement les tros modèles de la dode avec consdérer V AK = 0.7V et = 1Ω. 2 Ω I 10 A 10 V 2 Ω + Fgure 51 51

7 9. Le schéma de la Fgure 52 représente un chargeur de battere : D v = 20 sn(ωt) u u D battere 6,3 V Fgure 52 La tenson délvrée par le générateur est: v 20sn ( ωt) =. La dode D est supposée déale. La tenson de la battere, consdérée comme constante, a pour valeur 6,3 V. La résstance lmte le courant dans le crcut eprésenter en foncton du temps les varatons de v, et u D Quelle valeur faut-l donner à pour lmter à 5 A le courant de crête qu traverse la dode? 9.3. Dans ce montage, quelle est la tenson nverse maxmum aux bornes de la dode? 9.4. Calculer les valeurs de ωt qu correspondent à un changement dans le comportement de la dode Établr l expresson du courant nstantané, la résstance ayant la valeur trouvée précédemment Calculer la valeur moyenne du courant fourn à la battere Calculer: * la pussance cédée à la battere, * la pussance dsspée dans la résstance, * la pussance fourne par le générateur. 10. La Fgure 53 représente un chargeur de battere : D v = 5 sn(ωt) u ch battere 1,3 V Fgure 53 La tenson délvrée par le générateur est : v= 5sn( ωt). La dode est en slcum, le "modèle n 2" sera utlsé. La tenson de la battere, consdérée comme constante, a pour valeur 1,3 V. La résstance lmte le courant dans le crcut Quelle valeur faut-l donner à pour lmter à 3 A le courant de crête qu traverse la dode? Dans ce montage, quelle est la tenson nverse maxmum aux bornes de la dode? eprésenter l'évoluton des grandeurs et u ch en foncton du temps. possède la valeur trouvée à la queston 10.1, auss l'ntensté maxmum est de 3 A. 52

8 11. On consdère la Fgure 54 dans laquelle les dodes sont supposées parfates. Le pont est almenté u t = 48 sn ωt par une tenson alternatve snusoïdale : ( ) ( ) u D 1 D 2 B A D 4 D 3 u AB u Fgure eprésenter en concordance de temps sur une pérode les tensons u(t) et u (t) (tenson aux bornes de ). Pour chaque dem-pérode, ndquer quelles sont les dodes passantes et les dodes bloquantes. Quel est l ntérêt de ce montage en pont? L ntensté maxmale supportable par chaque dode est 6 A. Calculer la valeur mnmale de la résstance permettant d assurer la protecton des dodes Calculer la valeur moyenne I moy de (t), s a la valeur mnmale détermnée au On utlse le montage précédent pour charger une battere de f.c.é.m. = 24 V ; placée en sére avec (Fgure 55). u B D 1 D 2 A D 4 D 3 u AB u Fgure A quelle condton (portant sur u AB ) le courant traversant la battere est-l non nul? eprésenter en concordance de temps sur une pérode les tensons u(t), u AB (t) et u (t) en justfant Montrer que la protecton des dodes est assurée en gardant la résstance dont la valeur a été calculée au ntre les nstants 0 et T/2, exprmer en foncton de T les dates t 0 et t 0 de début et de fn de conducton Donner l expresson de (t) pour t 0 t t Calculer la valeur moyenne I moy de (t) 53

9 Soluton : 1) Imoyen= 3.82A ; 2)c) t0= 12 T, t' 0= 5 12 T ; d) 6sn( ωt) 3 = ; e) moyen= 1.31A 12. Dans le schéma de la Fgure 56, on demande d esqusser le tracé des tensons données par les sondes fgurant sur le schéma. Il n est pas demandé de poser et encore mons de résoudre l équaton dfférentelle permettant de donner la forme d onde exacte des tensons demandées. Quelle sonde donne la tenson aux bornes du récepteur L et quelle sonde donne l mage du courant qu traverse le dpôle L? Fgure 56 54

10 13. tude d une dode Zener On consdère la caractérstque (u) d une dode Zener à la Fgure 57 : Z -U Z Pente 1/ Z 0 U S Pente 1/r u Z Fgure 57 La dode Zener est nclue dans le montage de la Fgure 58 : A + B Fgure 58 Où, = 12 V; Z = 10 Ω ; U Z = 7,5 V Calculer pour que l ntensté crculant dans la Zener sot égale à 5 ma xprmer, en foncton de,, U Z et Z, les 2 éléments Th et Th du générateur de Thévenn équvalent comprs entre A et B xprmer, en foncton de et Z, la quantté d Th /d. De comben vare Th lorsque vare de 2 V? Utlté de la dode Zener. On connecte aux bornes A et B du crcut précédent une résstance X Calculer en foncton de, U Z,, Z et X le courant crculant dans cette résstance (A.N. pour X = 2000 Ω) Calculer la valeur lmte Xm de X en dessous de laquelle la dode Zener ne joue plus son rôle. 55

11 14. La dode Zener utlsée dans le crcut représenté Fgure 59 est supposée déale; sa tenson de Zener est de 5 V La tenson V AB étant de 8 V, calculer : le courant dans la dode Zener ; la pussance dsspée dans la dode Zener On branche une résstance varable C entre C et D La résstance ayant pour valeur 1 kω et la tenson V AB étant de 8 V, calculer l ntensté des courants dans la résstance = 200 Ω et dans la dode Zener La tenson V AB étant de 8 V, quelle valeur mnmale peut-on donner à la résstance C pour que la dode Zener stablse la tenson V CD? La résstance C ayant pour valeur 1 kω, quelle valeur mnmale peut-on donner à la tenson V AB pour que la dode Zener stablse la tenson V CD? A = 200 Ω C V AB V CD B Fgure 59 D 15. Dans le montage de la Fgure 60, la dode Zener est supposée parfate. Sa tenson Zener U Z est égale à 6,2V et sa pussance maxmale est de 1,3W. p c u d u c c d Fgure Détermner le courant maxmal qu peut traverser la dode On fxe c = p = 100Ω. ntre quelles lmtes peut varer pour qu l y at stablsaton de la tenson u c? On fxe = 24V et p = 100Ω. ntre quelles lmtes peut varer c pour qu l y at stablsaton de la tenson u c? Soluton : 1) dmax = 0.21A ; 2) Stablsaton s 12.4V 33.4V ; 3) c > 34. 8Ω 56