Epreuve de Quadripôles et de Diodes N 3 - CORRECTION

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1 Nom : Prénom : OL POLYTHNIQU UNISITI D NI SOPHI-NTIPOLIS ycle Initial Polytech Première nnée nnée scolaire 007/008 preuve de Quadripôles et de Diodes N 3 - OTION Mardi er vril 008 Durée : h30 ours, documents et calculatrice non autorisés. ous répondrez directement sur cette feuille Tout échange entre étudiants (gomme, stylo, réponses ) est interdit ous êtes prié : d'indiquer votre nom et votre prénom. d éteindre votre téléphone portable ( point par sonnerie). Le barème est : xercice I (5 pts), xercice II (5 pts), xercice III (5 pts), xercice I (5 pts) PPLS : Impédance Z Z Z I. Z I Z.I Z.I Z.I Z.I ésistance d entrée * : I Z.Z Z Z ain en tension * : v Z Z.Z Z.Z Z ésistance de sortie * : S I Z.Z Z Z * représente la résistance série du générateur branchée en entrée. représente l impédance branchée en sortie du quadripôle. La charge d un trou q,6 0 9 onstante de Boltzmann k, J.K Température T en degré Kelvin [K]

2 I I : QM (5 pts) NSU I II : Quadripôle en représentation impédance (5 pts) I I µ. Figure II.. Quadripôle On se propose d étudier les caractéristiques du montage de la figure (II.) qui inclut un quadripôle constitué des éléments, µ. et. I.. Par la méthode de votre choix, déterminer les paramètres impédances de ce quadripôle (0,5 pt) Z /(j) (0,5 pt) Z 0 (0,5 pt) Z µ/(j) (0,5 pt) Z

3 3 I.. ( pt) Déterminer l expression du gain en tension /. µ. I.3. (0,5 pt) Déterminer l expression du gain en tension à vide 0. µ 0 I.4. (0,5 pt) Déterminer l expression de la résistance d entrée,. j I I.5. ( pt) Déterminer l expression du gain en tension composite et montrer qu il est de la forme : j (II.) où est un nombre réel. On précisera l expression de et de. j. µ. Donc : µ et. I.6. (0,5 pt) Déterminer l expression du module du gain en tension composite en fonction de et. I.7. (0,5 pt) Du point de vu de la charge, que se passe t il si la fréquence du générateur est très supérieure à /(.π)? La tension aux bornes de tend vers 0 : filtre passe bas.

4 I III : égulateur à diode Zener (5 pts) I D D Figure III.. On se propose d étudier le dimensionnement des éléments du montage de la figure (III.) pour obtenir une tension D stable en cas de modification de la charge. On notera Z la tension de seuil et Z la résistance série de la diode Zener. III.. (0,5 pt) Quel est le générateur de Thévenin équivalent, th et th, vu par la diode Zener? th. et th III.. ( pt) Donner l expression de la droite de charge en fonction de th et th. I th D th D th III.3. (0,5 pt) Donner l expression de D en fonction de Z, Z et ID. D Z.ID Z III.4. ( pt) partir des questions (III.), (III.) et (III.3), donner l expression de D en fonction de Z,, et lorsque la diode Zener est passante. On pourra mettre ce résultat sous la forme :. Z D (III.) B Z. Z D Z.. III.5. Pour la régulation en tension il faut que D soit le plus proche possible de la tension Z. III.5.. ( pt) Qu est ce que cela impose pour le rapport Z/? Il faut que soit très grande devant Z pour que Z./ puisse être négligé devant Z. III.5.. ( pt) Qu est ce que cela impose pour le terme pour par rapport à? Z. par rapport à et donc. Il faut que. Z. soit très petit devant ce qui impose que soit très grand devant 4

5 I I : edressement simple alternance avec écrêtage (5 pts) D Figure I.. D 4 On se propose d étudier le circuit de la figure (I.) où représente un circuit électronique très fragile. Les diodes ont pour caractéristiques : Diode D : S 0.5, S 0 Diode D : S 0, S 0 I.. Domaine de variation de la tension. I... ( pt) Quelle tension peut-on avoir au maximum aux bornes de et à quelle condition est-ce qu on l obtient? La tension maximale est obtenue lorsque la diode D devient passante. On a alors max 4 I... ( pt) Quelle tension peut-on avoir au minimum aux bornes de et à quelle condition est-ce qu on l obtient? Il faut que devienne négatif ce qui bloque la diode D. On a alors min 0 I.. ( pts) L évolution temporelle de la tension est donnée à la figure (I.). est une sinusoïde qui présente par moment et de façon aléatoire des sur-tensions (sauts de tension). eprésenter sur cette figure (en rouge, bleu ou vert) l évolution temporelle de la tension aux bornes de. 5

6 8 6 4 () 0 T P.T P t Figure I.. I.3. ( pt) D après vous, quel est le but de la présence de la diode D en série avec la tension de 4 par rapport au circuit électronique (représenté par )? viter qu une sur-tension ne détruise le circuit électrique. 6