Electronique. Institut Supérieur de l Automobile et des Transports

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1 Electronique Institut Supérieur de l Automobile et des Transports Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l Environnement 49, rue Mademoiselle Bourgeois NEVERS El-Hassane AGLZIM MCF 63

2 Objectifs du cours Objectifs pédagogiques : Acquérir les connaissances de base de l'électronique analogique. Connaître les principes de fonctionnement et les montages de base des principaux composants élémentaires (diodes, transistors, amplificateurs opérationnels). Acquérir les connaissances fondamentales en amplification et connaitre les principales utilisations des amplificateurs opérationnels. Capacités et compétences visées : Compréhension des schémas élémentaires de base utilisés en électronique analogique. Savoir choisir les éléments pour réaliser une fonction élémentaire de l'électronique analogique. Savoir concevoir des montages utilisant des amplificateurs opérationnels. Approfondir le cours au travers de travaux dirigés qui balayerons l ensemble de la discipline. 2

3 Contact Mail : Bureau : R175 3

4 Electronique 1) Composants de l électronique, rappel de lois (Résistance, Condensateur, Inductance, Diode, Transistor) El-Hassane AGLZIM MCF 63 IRIT Semestre /2017 Institut Supérieur de l Automobile et des Transports Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l Environnement 49, rue Mademoiselle Bourgeois NEVERS

5 Sommaire 1) Les circuits électriques Caractéristiques statiques dipôles passifs Les quadripôles La fonction de transfert 2) Lois et théorèmes généraux Lois de Kirchoff (loi des nœuds, loi des mailles) Théorème de Millman 3) Les signaux périodiques Définition Valeur moyenne, valeur efficace, facteur de forme 4) La diode Symbole, caractéristique Schéma équivalent Diode zener 5) Le transistor Principe de fonctionnement Polarisation

6 1) Les circuits électriques

7 Caractéristiques statiques dipôles passifs Qu est ce qu un dipôle? On appelle dipôle électrocinétique tout système électrique relié à l extérieur par deux bornes. Les orientations du courant i(t) et de la tension u(t) aux bornes d un dipôle étant indépendantes, il existe deux cas : Convention récepteur Convention générateur 7

8 Caractéristiques statiques dipôles passifs Les résistances Résistance d un conducteur : R=ρL/S ρ : Résistivité du matériau (s), L : longueur (m), S : section (m²) ρ CU = Ω.m 8

9 Caractéristiques statiques dipôles passifs Les condensateurs (1/2) 9

10 Caractéristiques statiques dipôles passifs Les condensateurs (2/2) o Calcul de la capacité Deux conducteurs séparés par un isolant constituent un condensateur. Par conséquent, tout conducteur isolé possède une capacité par rapport aux autres conducteurs. Capacité : C = ε 0 ε r S/e C : Capacité en Farad (F), ε 0 : Permittivité du vide ε r : Permittivité de l isolant, S : Surface des armatures (m²) e : Epaisseur du diélectrique 10

11 Caractéristiques statiques dipôles passifs Les inductances (1/2) 11

12 Caractéristiques statiques dipôles passifs Les inductances (2/2) Energie stockée : W=1/2 L I² W : Energie en Joules (J), L : Inductance en Henry (H), I : Intensité (A) 12

13 Les quadripôles Qu est ce qu un quadripôle? On appelle quadripôle tout système électrique relié à l extérieur par quatre bornes. Les orientations du courant is(t) et de la tension us(t) déterminent la convention récepteur/générateur du quadripôle. Le courant Is(t) est fléché entrant vers le quadripôle : récepteur en sortie Le courant Is(t) est fléché sortant du quadripôle : générateur en sortie La seule différence entre les deux conventions est le sens du courant is(t) sur le schéma, ce qui se traduira par un signe inverse du courant is(t) dans les équations. 13

14 Les générateurs idéaux Générateur de tension Générateur de tension idéal : U=E (quelque soit la charge) Générateur de courant Générateur de courant idéal : I=I 0 (quelque soit la charge) 14

15 La fonction de transfert La transmittance ou fonction de transfert T(jω) d un quadripôle Q est défini par : Quadripôle Ve Vs T j Q Vs Ve La transmittance T(jω) représente un nombre complexe, qui possède un module et un argument qui dépendent de la pulsation ω. Le module est appelé Amplification noté T(ω) (sans unité) et l argument φ(ω) est appelé phase (en ou rad). 15

16 2) Lois et théorèmes généraux

17 Lois de Kirchoff Lois des nœuds Un nœuds est une intersection de plusieurs fils. La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui en repartent. i i 0 Lois des mailles Dans une maille, la somme des tensions aux bornes des dipôles doit être égale à 0. v i 0 17

18 Théorème de Millman Principe général Le théorème de Millman s'applique à un circuit électrique constitué de n branches en parallèle. Chacune de ces branches comprenant un générateur de tension parfait en série avec un élément linéaire (résistance par exemple). Simplification (2 branches) Lorsqu'il y a deux branche électrique, le théorème de Millman peux être simplifié. 18

19 3) Les signaux périodiques

20 Les signaux périodiques Définition Une grandeur v(t) est dite périodique si sa valeur à l instant t quelconque est telle que : v(t)=v(t+t) T : Période en seconde (s), F : Fréquence en Hertz (Hz) = 1/T Une grandeur périodique est alternative si sa valeur est tantôt positive, tantôt négative. On parle d alternance positive et d alternance négative. Une grandeur périodique alternative sinusoïdale a pour expression : v(t)=v M cos(ωt+φ) v(t) : valeur instantanée du signal, V M : Valeur max, ω : Pulsation en rad/s = 2πf ωt+φ : Phase instantanée, φ : Phase initiale 20

21 Valeur moyenne, valeur efficace Valeur moyenne V moy V 1 T T 0 v( t) dt Valeur efficace V eff 1 T T 0 v²( t) dt En sinusoïdal, la valeur efficace est égale à l amplitude divisée par 2 V eff V max 2 21

22 4) La diode

23 Symbole et caractéristique Symbole normalisé Caractéristique La diode est en sens Direct si la tension Vd est positive. La diode est en sens Indirect si la tension Vd est négative. 23

24 Caractéristiques électriques E0 : La tension rd : La résistance dynamique Vc : Tension de claquage inverse 24

25 Caractéristiques électriques Is : Courant de saturation Rdi : La résistance dynamique inverse 25

26 Schémas équivalents : diode passante Diode passante en sens direct (schéma le plus simple) 26

27 Schémas équivalents : diode passante Diode passante en sens direct (schéma le plus utilisé) 27

28 Schémas équivalents : diode passante Diode passante en sens direct (schéma le plus précis) 28

29 Schémas équivalents : diode bloquée Diode bloquée (schéma le plus simple) 29

30 Schémas équivalents : diode bloquée Diode bloquée (schéma le plus utilisé) 30

31 Schémas équivalents : diode bloquée Diode bloquée (schéma le plus précis) 31

32 Schémas équivalents : récapitulatif (1/2) 32

33 Schémas équivalents : récapitulatif (2/2) 33

34 Choix d une diode Comment choisir une diode? 34

35 Méthode de calcul Comment calculer dans un schéma avec une diode? 35

36 Méthode de calcul 36

37 Méthode de calcul Résultat (diode bloquée) 37

38 Méthode de calcul Résultat (diode passante) 38

39 La droite de charge 39

40 Configuration série 40

41 Configuration parallèle 41

42 Redresseur simple alternance 42

43 Redresseur double alternance : pont 43

44 Redresseur double alternance : prise centrale 44

45 Doubleur, tripleur, quadrupleur de tension Doubleur de tension 45

46 Doubleur de tension Doubleur de tension 46

47 Tripleur et quadrupleur de tension Tripleur et quadrupleur de tension 47

48 Diode Zener 48

49 Diode Zener 49

50 5) Le transistor

51 Définition Définition Constitution et principe de fonctionnement 51

52 Principe de fonctionnement 52

53 Caractéristiques 53

54 Caractéristiques 54

55 Caractéristiques 55

56 Modes de fonctionnement Mode de fonctionnement Polarisation 56

57 Polarisation 57

58 Polarisation 58

59 Polarisation 59

60 Les trois structures de base 60

61 Associations série, parallèle 61

62 Transistor en commutation (exercice) VCC = 12V R relais = 300 Ω R relais ß 2N2222 = 100 VCE = 0.2V VBE = 0.6V R b 5V 0V 1/ Calculer le courant Ic 2/ Calculer le courant Ib 3/ Déterminer Rb 62

63 Electronique 1) Composants de l électronique, rappel de lois (Résistance, Condensateur, Inductance, Diode, Transistor) El-Hassane AGLZIM MCF 63 IRIT Semestre /2017 Institut Supérieur de l Automobile et des Transports Département de Recherche en Ingénierie des Véhicules pour l Environnement 49, rue Mademoiselle Bourgeois NEVERS

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