1 Représentation des fonctions élémentaires de l'électronique

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1 EN1 Foncions e composans élémenaires de l élecronique Foncions élémenaires de l'élecronique Les foncions élémenaires de l'élecronique son celles que l'on rerouve régulièremen dans les différenes applicaions que couvre l'élecronique e pour lesquelles on connai des srucures. L'éude e la mise en œuvre des ces foncions nécessien la connaissance des lois e héorèmes généraux de l'élecricié ( loi de Kirchoff, héorème de Thevenin e Noron, ec.), ainsi que la connaissances des composans qui inerviennen dans leur réalisaion. L'éude héorique des srucures perme d'éablir les formules e crières de choix des composans vis à vis des caracérisiques aendue par la foncions. Aussi fau il dans un premier emps définir les caracérisiques de celle ci. 1 Représenaion des foncions élémenaires de l'élecronique Il exise 3 ypes de représenaion graphique: 1.1 Schéma foncionnel les foncions apparaissen alors comme des blocs dans lesquels on écri le nom de la foncion e pour lesquels on nomme les enrées e les sories. enrée Nom_Foncion sorie Fig 1: Schéma foncionnel On peu associer à chaque bloc un ableau descripif des enrée/sorie. Exemple: foncion inégraion Ein Inégraion Sin Ecomp Comparaison à seuil Fig 2: Exemple de schéma foncionnel 1.2 Schéma synopique C'es une représenaion plus symbolique qui uilise soi: des bloc avec un symbole ou un dessin pour décrire la foncion, un dessin qui représene la foncion elle même. enrée Symbole graphique illusran la foncion sorie Scomp Fig 3: Schéma synopique

2 Exemple: Ein Sin Scomp Fig 4: Exemple de schéma synopique 1.3 Schéma srucurel C 'es le schéma élecrique de réalisaion de la foncion. Il fai apparaîre: les symboles des composans, les numéros de broches (paes ou pins), les références des composans, la valeur des composans, les connexions enre composan (soi direce, soi en uilisan des labels). Fig 5: Schéma srucurel Page 2 sur 7

3 2 Caracérisiques des foncions élecroniques 2.1 Généraliés De façon générale, une foncion élecronique peu êre modélisée par le schéma suivan: ie is Ve Ze Vso Zs Vs Fig 6: modélisaion d'une foncion élecronique Du poin de vue de l'enrée, elle se compore comme une impédance Ze qui radui le comporemen de la foncion vis à vis de la foncion amon, celle qui lui fournie la ension Ve. Du poin de vue le la sorie, elle se compore comme un généraeur de ension Vso (ension à vide, c'es à dire en l'absence de charge e donc de couran de sorie) en série avec l'impédance de sorie Zs (modèle équivalen de Thévenin). Remarque: La connaissance de ces différenes caracérisiques (Ze, Zs, Vso) orienen généralemen vers le choix de la srucure e de la echnologie pour la réalisaion de la foncion. On uilise volonairemen le erme impédance au lieu de résisance car les caracérisiques d'enrée e de sorie son généralemen dépendanes de la fréquence. Le généraeur Vso radui la ransformaion appliquée au signal d'enrée. Vso es donc une foncion de la variable ve Vso=f(Ve), mais aussi du emps e/ou de la fréquence. Il convien alors de rouver une représenaion pour décrire cee dépendance. 2.2 L'équaion de foncionnemen C'es ou simplemen l'équaion mahémaique Vso=f(Ve) qui donne la relaion enre la grandeur de sorie, la variable d'enrée Ve, le emps, la fréquence e des consanes: Exemple: Foncion Synopique Équaion de foncionnemen Addiion E1 E2 E S1=E1+E2-E3 S=E1 E2 E3 Inégraion e() s( ) = 0+ 0 e( ). d s( ) = e( ). d Amplificaion e() A s()=a.e() s = A.e Page 3 sur 7

4 2.3 Caracérisique de ransfer ou caracérisique saique C'es une représenaion graphique de la relaion Vs=f(Ve) en coninu. Valeur du signal de sorie S1 E1 Valeur du signal d'enrée Fig 7: caracérisique de ransfer Elle perme de prévoir l'allure du signal de sorie pour un signal d'enrée donnée. S s S e() E V -V -E V E e -V -E s() S -S -S -E E e -S Fig 8: Uilisaion de la caracérisique de ransfer Page 4 sur 7

5 2.4 Foncion de ransfer Mahémaiquemen, c'es une équaion complexe de la forme: qui représene la réponse harmonique (c'es à dire en régime sinusoïdal) de la foncion. Graphiquemen, elle es principalemen représenée par son diagramme de Bode: représenaion sous forme de 2 graphiques de la variaion du module de e de la phase de H(ω). Fig 9: Diagramme de Bode Elle perme égalemen de définir les caracérisiques imporanes elles que: les fréquence de coupures: La bande passane: Page 5 sur 7

6 Cee représenaion es rès uilisée en élecronique, noammen pour l'éude des foncions de filrage e d'amplificaion (BF e HF). Il exise cependan 2 aure représenaions graphiques: le diagramme de Black, surou uilisé en auomaique, le diagramme de Nyquis pluô privilégié par les mahémaicien. 3 Réalisaion des foncions élecroniques: 3.1 Commen choisir le bon composan? Une fois une foncion caracérisée il fau la mere en œuvre, c'es à dire choisir la srucure e les composans qui von servir à sa réalisaion. Cependan, la caracérisaion fai apparaîre des valeurs limies de foncionnemen (courans e/ou ensions, emps, fréquences, ec.) que devron égalemen supporer les composans la consiuan. Il convien donc de savoir choisir le bon composan, e pour cela de savoir où rouver les bons renseignemens. Il convien pour cela de : connaîre les différens composans élecroniques de bases, savoir lire une documenaion consruceur. 3.2 Organisaion d'une documenaion consruceur Une documenaion consruceur es un documen qui regroupe oues les informaions don a besoin l uilisaeur pour mere en œuvre de façon efficace e sûr un composan. Elle commence généralemen par un lising des principales caracérisiques, suivi d une descripion du composan. On rouve ensuie une série de ableaux e courbes qui définissen enièremen les propriéés du composan, c'es-à-dire : Les condiions limies d uilisaion : Absolue maximum raing. Le dépassemen de ces valeurs provoque la desrucion du composan. Les caracérisiques élecriques : elecrical characerisics Elles son généralemen décomposées en rois paries. Les caracérisiques saiques : DC characerisics On y rerouve oues les informaions sur le composan en régime de foncionnemen coninu. Ces données son celles à prendre en considéraions pour la polarisaion d un composan. Les caracérisiques dynamiques : AC characerisics e swiching caracérisics On rouve dans cee parie oues informaions concernan le composan en régimes harmoniques e/ou en régime de commuaion. On y rouve donc les valeurs limie de foncionnemen comme la bande passane, les emps de commuaion (swiching caracérisics), ec. ainsi que les valeurs des composans du modèle équivalen dynamiques du ou d une parie du composan. Page 6 sur 7 Les caracérisiques hermiques : on rouve généralemen dans cee parie des supplémens sur le comporemen du composan en foncion de la empéraure. Données graphiques : cee quarième parie complèe les 3 précédenes. Elle

7 rassemble un ensemble de courbes qui renseignen sur la dépendance de ceraines caracérisiques vis-à-vis d un paramère exérieur (empéraure, humidié, ec.) ou d un composan exérieur (résisance, condensaeur, ec.). Donnés physique : différens boîiers e aille du composan, dimensions uiles, ec. Min, Max ou Typ? Lorsque l on li une documenaion consruceur, on remarque que les valeurs numériques des caracérisiques apparaissen avec l indice min, max ou yp. En effe, lors de la fabricaion d un composan, des échanillons son prélevés, de façon aléaoire, en fin de chaîne e son enièremen esés, c'es-à-dire que l on mesure leurs propriéés. Pour une même caracérisiques, on éablie une courbe (ci-conre) qui résume l ensemble des résulas obenus. On voi alors apparaîre la valeur minimale Nombre de composan min yp max Valeur de la caracérisique mesurés (pour un faibles nombres de composans), la valeur ypique (valeur mesurée sur le plus grand nombre de composan) e la valeur maximale mesurée. Généralemen un composan es consrui pour remplir une foncion pariculière. Ceraines caracérisiques son donc considérées comme des performances. Le consruceur y associe généralemen la valeur min, correspondan au plus mauvais composan esé. Au conraire, il donne la valeur max des défaus. Ainsi, le concepeur se base sur les caracérisiques du plus mauvais composan afin que son applicaion foncionne pour n impore quel composan. Page 7 sur 7

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