Epreuve d électronique analogique N 2

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1 Nom : Prénom : ECOLE POLYTECHNIQUE UNIVESITAIE DE NICE SOPHIA-ANTIPOLIS Cycle Iniial Polyech Première Année Année scolaire 2008/2009 Epreuve d élecronique analogique N 2 Mardi 24 Mars 2009 Durée : 1h30 Cours e documens non auorisés. Calcularice de l école auorisée. Vous répondrez direcemen sur cee feuille. Tou échange enre éudians (gomme, sylo, réponses ) es inerdi Vous êes prié : d'indiquer vore nom e vore prénom. d éeindre vore éléphone porable ( 1 poin par sonnerie). APPELS : Impédance V1 Z11 = V2 Z21 Z12 I1. Z 22 I2 V1 = Z11.I1 + Z12.I2 V2 = Z21.I1 + Z22.I2 Admiance I1 Y11 = I2 Y21 Y12 V1. Y 22 V2 I1 = Y11.V1 + Y12.V2 I2 = Y21.V1 + Y22.V2 Hybride V1 h11 = I2 h21 h12 I1. h 22 V2 V1 = h11.i1 + h12.v2 I2 = h21.i1 + h22.v2 Impédance d une capacié C 1/(jCω) [Ω] Impédance d une self L jlω [Ω] 1

2 EXECICE I : Pompe de charge (5 ps) On considère le circui élecrique de la figure (I.1) où les capaciés C1 e C2 son ideniques e les diodes D1 e D2 son idéales (VS = 0, S = 0). EG es un généraeur de signaux carrés don le chronogramme es donné à la figure (I.2.a). A = 0, les capaciés son déchargées e on supposera que les emps de charge e de décharge des capaciés son rès cours devan les emps haus e bas du signal EG. V A D 2 E G C 1 D 1 C 2 Figure I.1. V I.1. Quelle son les valeurs des ensions VA e V enre les insans 0 e 1? (0.5 p) VA = V = 0 I.2. Décrire le foncionnemen de ce circui enre les emps 1 e 2. (1 p) EG = VDD donc D1 es passane e D2 es bloquée. C2 rese déchargée e C1 se charge à VDD. I.3. Décrire le foncionnemen de ce circui enre les emps 2 e 3. (1 p) EG = 0 donc D1 es bloquée e D2 passane. C1 se décharge dans C2 avec au final VA = V = VDD/2 (car C1 = C2). I.4. eprésener l évoluion emporelle des ensions VA e V sur la figure (I.2). (2 ps) I.5. Vers quelle valeur end la ension V? (0.5 p) V end vers VDD 2

3 E G (V) V DD a 0 0 = V A (V) V DD Figure I.2. b 0 V DD V (V) V DD c 0 V DD EXECICE II : ransisor NPN e droie de charge (11 ps) V DD On se propose d éudier le monage de la figure (II.1). Les valeurs des élémens du monage son : = 60 Ω, C = 10 Ω, VDD = 5 V. C I C Les paramères du ransisor NPN bipolaire son β = 100, VCEsa = 0,2 V. La caracérisique couran-ension de la diode base-émeeur es donnée à la figure (II.2.a). E G I B V BE V CE Figure II.1. II.1. Eude de la diode base-émeeur II.1.1. Quelle es la valeur de la ension de seuil, VS, de la diode? (0.5 p) VS = 0,5 V II.1.2. Quelle es la valeur de la résisance série, S, de la diode? (0.5 p) S = 40 Ω 3

4 II.2. Droie de charge e diode base-émeeur On s inéresse ici à la parie du circui consiuée du généraeur EG = 0,6 V, de la résisance e de la joncion base-émeeur. II.2.1. Donner l expression de la droie de charge (IB en foncion de EG, e VBE) du monage? On remarquera que la pene de cee droie ne dépend pas de EG. (1 p) E V I G BE B = II.2.2. Donner les coordonnées de deux poins pariculiers de la droie de charge. (0.5 p) Si IB = 0 alors VBE = EG = 0,6 V Si VBE = 0 alors IB = EG / = 10 ma II.2.4. Tracer la droie de charge sur la figure (II.2.a). (1 p) II.2.5. Déerminer graphiquemen la valeur du couran IB qui circule dans la diode e la ension à ses bornes, VBE? (1 p) IB = 1 ma VBE = 0,54 V Brouillon 4

5 II.3. Variaions emporelles de IB e VBE On applique un signal sinusoïdale de période TP, donné par : E G = 0,6 + 0,4.sin 2 π T P pour [0 ; TP] (II.1) II.3.1. Pour les valeurs min e max de EG, racer les deux droies de charge sur la figure (II.2.a). Donner les valeurs de VBE lorsque IB = 0 pour ces deux droies de charge. (0.5 p) EGmin = 0,6 0,4 = 0,2 V. Si IB = 0 alors VBE = 0,2 V EGmin = 0,6 + 0,4 = 1 V. Si IB = 0 alors VBE = 1 V II.3.2. Donner le domaine de variaion (valeurs min e max) de IB e VBE pour un période de EG. (0.5 p) IB [0 ; 5 ma] VBE [0,2 V; 0,7 V] II.3.3. Sur la figure (II.4.b), racer l évoluion emporelle de IB sur au moins une période. (1.5 ps) II.3.4. Sur la figure (II.4.c), racer l évoluion emporelle de VBE sur au moins une période. (2 ps) T P E G = 0,6 V E G = 1 V 8 I B (ma) 6 4 I B (ma) E G = 0,2 V 2 a 0,2 0,4 0,6 0,8 1 V BE (V) b 0,2 0,4 0,6 0,8 1 T P Figure II.2. c 5

6 II.4. Variaions emporelles de IC e VCE Pour les deux quesions ci-après, on ne re-déerminera pas les vériables valeurs de IC e de VCE si le ransisor es en régime sauré. II.4.1. Donner les valeurs de IC e VCE lorsque EG = 0,2 V e dire si le ransisor e en régime bloqué, linéaire ou sauré. (1 p) On sai que IB = 0 donc IC = β IB = 0 : le ransisor es bloqué. VCE = VDD C.IC = 5 V II.4.2. Donner les valeurs de IC e VCE lorsque EG = 1 V e dire si le ransisor e en régime bloqué, linéaire ou sauré. (1 p) On a IB = 5 ma donc IC = 100 0,005 = 0,5 A. VCE = ,5 = 0 < VCEsa donc le ransisor es sauré. Brouillon 6

7 EXECICE III : Paramères des quadripôles (4 ps) III.1. (1.5 p) Par la méhode de vore choix, déerminer les paramères impédances de ce quadripôle : I 1 I 2 V 1 V 2 (0.5 p) Z11 = 5/3 (0.25 p) Z12 = 4/3 (0.5 p) Z21 = 4/3 (0.25 p) Z22= 5/3 III.2. (1.5 ps) Par la méhode de vore choix, déerminer les paramères hybrides de ce quadripôle : I 1 I 2 V 1 α.v 2.I 1 V 2 (0.25 p) h11 = (0.25 p) h12 = α (0.5 p) h21 = 1 (0.5 p) h22= 1/ 7

8 III.3. (1 p) Par la méhode de vore choix, déerminer les paramères admiances de ce quadripôle : I 1 I 2 V 1 L C V 2 (0.25 p) Y11 =(1/jLω) + (1/) (0.25 p) Y12 = 1/ (0.25 p) Y21 = 1/ (0.25 p) Y22= jcω + (1/) Brouillon 8