Université Abou Bekr Belkaid Faculté des Sciences de l Ingénieur Département d Électronique Filière : Télécommunications Travaux pratiques d Électronique Appliquée (2eme série) SOMMAIR TP6 Les trois montages fondamentaux (, B et ). TP7 Montage amplificateur en classe A. TP8 Montage amplificateur en classe B. TP9 Montage amplificateur en classe. TP10 Montages fondamentaux utilisant l AOP : µa741. Préparé par : Mr BN AHMD Nasreddine 1 & Mr FHAM Mohamed 2 1 -mail: N_Benahmed@yahoo.fr; 2 -mail: feham_m@yahoo.fr Année Universitaire 2000-2001.
AVANT PROPOS Aujourd hui, les sciences et techniques électroniques ont envahi pratiquement tous les domaines d activité humaine. Ainsi l Électronique devient une discipline de plus en plus complexe, composée d un nombre de plus en plus grand de domaines spécialisés. Le nombre de cas et de problèmes particuliers d Électronique est pratiquement infini, et évidemment impossible de les explorer tous. ependant les schémas de base ne sont pas trop nombreux pour être étudiés et tous les systèmes sont bâtis sur des éléments de base. Un équipement complexe se réduit ainsi en fin de compte à un assemblage judicieux d éléments de base (circuits fondamentaux). Le présent ouvrage se propose de présenter quelques travaux pratiques sur des circuits électroniques de base, constituant une très bonne introduction à l électronique pratique. e polycopié reste une référence à tous ceux qui désirent assimiler le fonctionnement des circuits à diodes, les thermistances et VDR, les différents types de classes d amplificateurs à transistors et les amplificateurs opérationnels. Il est destiné en particulier aux étudiants de troisième année ingénieur des filière d Électronique et de télécommunications. e polycopié de travaux pratiques a été validé par le onseil Scientifique de la Faculté des Sciences de l Ingénieur de l Université de Tlemcen. Un extrait de PV a été remis aux deux auteurs. N. Benahmed & M. Feham Tlemcen, le 03 Décembre 2000.
RÉFÉRNS 1/ ours et TP (NI FT, SBA). 2/ Daniel Aubert et Lucien Quaranta, «Dictionnaire de physique expérimentale, Tome III, l ÉLTRONIQU», Édition Pierron, 1992. 3/ ours du module : Électronique appliquée (TTL311). 4/ Paul. Klein, «lectrical ngineering, lectronics part I». 5/ Alain PLAT, «Pratique de l amplificateur opérationnel :filtres actifs et oscillateurs sinusoïdaux», Édition Masson, 1981. 6/ Alain PLAT, «Pratique de l amplificateur opérationnel : circuits fondamentaux», Édition Masson, 1983. 7/ M. Aumiaux, «Pratique de l électronique», Tome 1, Édition Masson, 1986. 8/ M. Aumiaux, «Pratique de l électronique», Tome 2, Édition Masson, 1981.
TABL DS MATIRS I. Diode ordinaire I.1 Objectifs 1 I.2 Discussion 1 I.3 onclusion 4 I.4 Matériel 5 I.5 Manipulation 5 I.6 Questions 7 II. Diode Zener II.1 Objectifs 8 II.2 Discussion 8 II.3 Matériel 9 II.4 Manipulation 9 II.5 Questions 11 III. Thermistance et VDR III.1 Objectifs 12 III.2 Discussion 12 III.3 Matériel 14 III.4 Manipulation 14 IV. Redressement et filtrage IV.1 Objectif 17 IV.2 Discussion 17 IV.3 Matériel 26 IV.4 Manipulation 26 IV.6 Questions 27
V. Doubleur de tension à diodes V.1 Objectifs 29 V.2 Discussion 29 V.3 Matériel 29 V.4 Manipulation 30 V.6 Questions 30 VI. Les trois montages fondamentaux VI.1 Matériel 31 VI.2 tude statique 31 VI.3 tude dynamique 32 VI.6 Questions 36 VII. Montage amplificateur en classe A VII.1 Matériel 37 VII.2 tude statique 37 VII.3 tude dynamique 38 VII.6 Questions 38 VIII. Montage amplificateur en classe B VIII.1 Matériel 40 VIII.2 tude statique 40 VIII.3 tude dynamique 41 VIII.6 Questions 42 IX. Montage amplificateur en classe IX.1 Matériel 43 IX.2 tude statique 43 IX.3 tude dynamique 44
X. Montages fondamentaux utilisant l AOP µa741. X.1 Annulation de la tension de décalage de sortie 45 X.2 Amplificateur inverseur 46 X.3 Amplificateur non inverseur 46 X.4 Amplificateur suiveur de tension 47 X.5 omparateur à seuil (Trigger de Schmitt) 48 X.6 Intégrateur simple 48
TP N 6 LS TROIS MONTAGS FONDAMNTAUX MATRIL Oscilloscope et multimètre. 01 Transistor NPN : B413 ou B550. 03 ondensateurs électrochimiques. 04 Résistances : R 1 ; R B =470KΩ (>100KΩ) ; R =2KΩ ; R =1KΩ. 01 Potentiomètre : P=10KΩ. TUD STATIQU 1. Réaliser le montage de la figure 1. 2. Mesurer les tensions continues aux différents nœuds du montage (V BM, V M et V M où M représente la masse). 3. n déduire les coordonnées du point de repos Q (V Q, I Q ) du montage. 4. onclusion? Vcc=6V R B B T R R M Figure 1 31
TUD DYNAMIQU A/ MONTAG MTTUR OMMUN 1. Réaliser le montage de la figure 2. Vcc=6V R B R (v e, f) B R T M Figure 2 2. Régler le générateur BF (signaux sinusoïdaux) à v e =10mV càc et f=1khz. 3. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire le gain en tension A v de l amplificateur et le déphasage ϕ entre les deux signaux d entrée et de sortie. 5. Régler la tension d entrée pour obtenir à la sortie =1V càc. 6. Mesurer la tension d entrée v e qui correspond à =1V càc. 7. Introduire la résistance R 1 =1KΩ et régler le générateur pour obtenir =1V càc (Figure 3). Vcc=6V R B R (v e, f) R 1 B R T P M Figure 3 32
8. Relever la valeur de la tension v e qui correspond =1V càc. 9. Déterminer la résistance d entrée R e de l amplificateur en utilisant la relation suivante : v i = R 10. Débrancher R 1. e e v = ' e v R 1 e R 1 e ' e ve 11. Régler la tension d entrée pour obtenir à la sortie =1V càc. 12. Brancher le potentiomètre P (Figure 3). 13. Régler P jusqu à obtenir ( /2)=0.5V càc (sans toucher à la tension d entrée). 14. Mesurer à l ohmmètre P. Dans ces conditions la résistance de sortie est : R s =P. 15. onclusion. B/ MONTAG BAS OMMUN e R v = v 1. Réaliser le montage de la figure 4. Vcc=6V R B R B B R T (v e, f) M Figure 4 2. Régler le générateur BF (signaux sinusoïdaux) à v e =0.1V càc et f=1khz. 3. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire le gain en tension A v de l amplificateur et le déphasage ϕ entre les deux signaux d entrée et de sortie. 33
5. Brancher la résistance R 1 =10KΩ et régler le générateur pour obtenir =0.4V càc (Figure 5). 6. Brancher le potentiomètre P 1 et sans toucher à la tension d entrée, régler P 1 pour obtenir ( /2)=0.2V càc. 7. Mesurer à l ohmmètre P 1. Dans ces conditions la résistance d entrée est : R e = P 1. Vcc=6V R B R T B B R P 1 R 1 (v e, f) P 2 M Figure 5 8. Débrancher P 1 et R 1. 9. Régler la tension d entrée pour obtenir à la sortie =1V càc. 10. Brancher le potentiomètre P 2 (Figure 5). 11. Régler P 2 jusqu à obtenir ( /2)=0.5V càc (sans toucher à la tension d entrée). 12. Mesurer à l ohmmètre P 2. Dans ces conditions la résistance de sortie est : R s = P 2. 13. onclusion. 34
/ MONTAG OLLTUR OMMUN 1. Réaliser le montage de la figure 6. Vcc=6V R B B T R V e R M Figure 6 2. Régler le générateur BF (signaux sinusoïdaux) à v e =0.1V càc et f=1khz. 3. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire le gain en tension A v de l amplificateur et le déphasage ϕ entre les deux signaux d entrée et de sortie. 5. Régler la tension d entrée pour obtenir à la sortie =0.1V càc. 6. Mesurer la tension d entrée v e qui correspond à =0.1V càc. 7. Introduire la résistance R 1 =100KΩ et régler le générateur pour obtenir =0.1V càc (Figure 7). Vcc=6V R B R R 1 B T (v e, f) R P M Figure 7 35
8. Relever la valeur de la tension v e qui correspond =0.1V càc. 9. Déterminer la résistance d entrée R e de l amplificateur en utilisant la relation suivante : 10. Débrancher R 1. 11. Régler la tension d entrée pour obtenir à la sortie =0.12V càc. 12. Brancher le potentiomètre P=10KΩ (Figure 7). 13. Pour une position donnée du curseur du potentiomètre, mesurer v s. 14. Mesurer à l ohmmètre P et appliquer la formule suivante pour calculer R s. 15. onclusion. QUSTION R R R v 1 e = v ' e s P = 1. Faire une étude pratique comparative entre les trois montages (, B et ) ainsi réalisés. e v e ' ( v v ) s ' vs s 36
TP N 7 MONTAG AMPLIFIATUR N LASS A MATRIL Oscilloscope, GBF et multimètre. 01 Transistor NPN : B413 ou B550. 03 ondensateurs électrochimiques. 05 Résistances : R 1 =4.7KΩ ; R 2 =10KΩ ; R =150Ω ; R =100Ω ; R L =1KΩ TUD STATIQU 1. Réaliser le montage de la figure 1. 2. Mesurer les tensions continues aux différents nœuds du montage (V BM, V M et V M où M représente la masse). 3. n déduire les coordonnées du point de repos Q (V Q, I Q ) du montage. 4. onclusion? Vcc=12V R 2 R B T R 1 R M Figure 1 37
TUD DYNAMIQU 1. Réaliser le montage de la figure 2. Vcc=12V R 2 R B T (v e, f) R 1 R R R L M Figure 2 2. Régler le générateur BF (signaux sinusoïdaux) à v e =60mV càc et f=1khz. 3. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire le gain en tension A v de l amplificateur et le déphasage ϕ entre les deux signaux d entrée et de sortie. 5. n partant de v e =0, augmenter le niveau du signal d entrée jusqu à apparition de la distorsion ou de l écrétage au niveau du signal de sortie. Relever les valeurs de v e et de juste avant l apparition de l écrétage. n déduire l excursion maximale pratique de la tension de sortie. 6. nlever le condensateur d émetteur et mesurer le gain en tension A v. 7. Remettre le condensateur. Relever la réponse fréquentielle pratique de l amplificateur A v =f ct (f), où f varie de 100Hz à 500KHz. QUSTION 1. Tracer sur un même graphe les droites de charges statique et dynamique du montage amplificateur et donner la valeur de l excursion maximale théorique. 38
2. omparer les valeurs théorique et pratique du gain en tension de l amplificateur. 3. xpliquer les raisons d apparition de la distorsion (écrétage). 4. Quelle est l influence du retrait du condensateur sur le gain en tension. 5. Donner le type de cette contre réaction. 6. alculer théoriquement et pratiquement le taux de contre réaction B. 7. alculer la puissance fournie par l alimentation au transistor. 8. alculer la puissance recueillie au niveau de la charge. 9. n déduire le rendement maximal en puissance de l amplificateur, le comparer avec la valeur théorique. 39
TP N 8 MONTAG AMPLIFIATUR N LASS B MATRIL Oscilloscope, GBF et multimètre. 02 Transistor : NPN - BD 137 et PNP BD138. 02 Diodes : 1N4007. 02 ondensateurs électrochimiques. 04 Résistances : R 1 =10KΩ ; R 2 =10KΩ ; R=47Ω ; R L =100Ω. TUD STATIQU 1. Réaliser le montage de la figure 1. 2. Mesurer les tensions continue aux différents nœuds du montage (V M, V B1M, et V B2M où M représente la masse). 3. n déduire les coordonnées du point de repos Q (V Q, I Q ) du montage. 4. onclusion? Vcc=12V R 2 B 1 T 1 B 2 R 1 T 2 M Figure 1 40
TUD DYNAMIQU 1. Réaliser le montage de la figure 2. Vcc=12V R 2 B 1 T 1 (v e, f) B 2 R 1 T 2 R L M Figure 2 2. Brancher une résistance R entre le collecteur de T 2 et la masse. 3. Observer et relever la forme du signal aux bornes de R fixant l amplitude du signal d entrée v e à 2V càc et sa fréquence f à 1KHz. onclusion. 4. Pour f=1khz et v e =1.4V càc, relever la forme des signaux v e et : Avec Diodes. Sans diodes (diodes court-circuitées) 5. n augmentant la tension d entrée, déterminer l amplitude maximale du signal de sortie non écrété. Avec Diodes. Sans diodes (diodes court-circuitées) 6. Relever la réponse fréquentielle pratique de l amplificateur A v =f ct (f). 7. n déduire la fréquence de coupure et la bande passante pratiques du montage amplificateur. 41
QUSTION Pour une résistance de charge R L =100Ω, calculer : 1. Le gain en tension de l amplificateur. 2. La puissance de sortie de l amplificateur. 3. La puissance fournie par l alimentation à l un des deux transistors. 4. Le rendement en puissance. Le comparer avec la valeur théorique. 42
TP N 9 MONTAG AMPLIFIATUR N LASS MATRIL Oscilloscope, GHF et multimètre. 01 Transistor NPN : B413 ou B550. 01 ondensateur variable : V (525KHz ;1.6MHz). 02 ondensateurs électrochimiques. 02 Résistances : R B =470KΩ ; R =470Ω. TUD STATIQU 1. Réaliser le montage de la figure 1. 2. Mesurer les tensions continues aux différents nœuds du montage (V BM, V M et V M où M représente la masse). 3. n déduire les coordonnées du point de repos Q (V Q, I Q ) du montage. 4. onclusion? Vcc=6V R B R B T V (525 ; 1600)KHz M Figure 1 43
TUD DYNAMIQU 1. Réaliser le montage de la figure 2. Vcc=6V R B R f,v e B T V (525 ; 1600)KHz M Figure 2 2. Régler le générateur HF (signaux sinusoïdaux) à v e =0.1V càc et f=600khz. 3. Régler le V pour que l amplitude de soit la plus grande possible. Une fois est maximale, ne plus toucher au V. 4. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et. 5. onclusion. 6. Régler v e à 1V càc (f=600khz). 7. Relever à l oscilloscope la forme et l amplitude des signaux v e et (sans toucher le V). 8. onclusion. 9. omparer les résultats trouvés pour v e =0.1V càc et v e =1V càc. 10. onclusion. 11. Relever la réponse fréquentielle de l amplificateur. Pour cela ajuster v e à 1V càc et mesurer en faisant varier la fréquence de 525KHz à 1.6MHz. 12. Tracer la réponse fréquentielle de l amplificateur. n déduire sa fréquence centrale et sa bande passante pratiques. 44
MATRIL TP N 10 MONTAGS FONDAMNTAUX UTILISANT L AMPLIFIATUR OPRATIONNL A I : µa741 Oscilloscope, GBF. 01 ircuit intégré µa741. Des résistances. Des condensateurs. MANIPULATION 1/ ANNULATION D LA TNSION D DALAG D SORTI (OFFST) 1. Réaliser le montage de la figure 1. 12V 2 7 R 1 R 2 P 1 3 µa74 4 1 5 6 V s Où -12V M Figure 1 R 1 = R 2 =1KΩ ; P 1 =10KΩ. 2. Ajuster P 1 pour obtenir une tension continue nulle à la pine 6 du circuit intégré. Une fois le zéro volt obtenu, ne plus toucher à P 1. 45
2/ AMPLIFIATUR INVRSUR 1. Réaliser le montage de la figure 2. R 3 12 V R 1 2 7 (f=1khz, v e ) 3 µa74 R 2 P 1 4 1 6 5-12V M Figure 2 Où R 1 = R 2 =1KΩ et R 3 =10KΩ. 2. Appliquer à l entrée de l amplificateur un signal sinusoïdal d amplitude 1V càc et de fréquence f=1khz. 3. Relever la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire l amplification en tension et l angle de déphasage entre les deux signaux v e et. 5. onclusion. 3/ AMPLIFIATUR NON INVRSUR 1. Réaliser le montage de la figure 3. Où R 1 =1KΩ et R 2 =100KΩ. 2. Appliquer à l entrée de l amplificateur un signal sinusoïdal d amplitude 0.1V càc et de fréquence f=1khz. 3. Relever la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire l amplification en tension et l angle de déphasage entre les deux signaux v e et. 5. onclusion. 46
R 2 12V 2 7 (f=1khz, v e ) 3 µa74 R 1 P 1 4 1 6 5-12V M Figure 3 4/ AMPLIFIATUR SUIVUR D TNSION 1. Réaliser le montage de la figure 4. 12V 2 7 (f=1khz, v e ) 3 µa74 4 1 5 P 1 6-12V Figure 4 2. Appliquer à l entrée de l amplificateur un signal sinusoïdal d amplitude 1V càc et de fréquence f=1khz. 3. Relever la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. n déduire l amplification en tension et l angle de déphasage entre les deux signaux v e et. 5. onclusion. 47
5/ OMPARATUR A SUIL (TRIGGR D SHMITT) 1. Réaliser le montage de la figure 5. R 1 2 7 (f=1khz, v e ) 3 µa74 4 1 5 6 R 2 R 3 M Figure 5 Où R 1 = R 2 =10KΩ et R 3 =1MΩ. 2. Mesurer la tension continue à l entrée non inverseur du I. 3. Appliquer à l entrée de l amplificateur un signal sinusoïdal d amplitude 4V càc et de fréquence f=1khz. 4. Relever la forme et l amplitude des signaux v e et. 5. onclusion. 6/ INTGRATUR SIMPL 1. Réaliser le montage de la figure 6 où R 1 =10KΩ, R 2 =100KΩ, R 3 =10KΩ et =0.1µF. 2. Appliquer à l entrée du montage un signal carré d amplitude 5V càc et de fréquence f=1khz. 3. Relever la forme et l amplitude des signaux v e et. 4. onclusion. 5. Relever la réponse fréquentielle du montage. Pour cela ajuster v e =5V càc et faire varier la fréquence entre 5Hz et 1KHz. 6. Tracer la réponse fréquentielle du montage. 7. n déduire la fréquence de coupure f c du montage. 8. n déduire la fréquence f b au dessus de la quelle le montage fonctionne comme intégrateur et la comparer avec celle théorique donnée par la 48
relation suivante : 1 f b = 2π R2 9. Pour quel rapport f/f b, le signal de sortie présente une bonne linéarité. R 2 12V R 1 2 7 µa74 6 (f=1khz, v e ) 3 4 1 5 R 3 P 1-12V M Figure 6 49