Cours D'Electronique Analogique 3ème Année EA

Cours d’Electronique Analogique 3ième année Ingénieur en EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2023/2024 1  Cours d’Electronique Anal...

Cours d’Electronique Analogique 3ième année Ingénieur en EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2023/2024 1  Cours d’Electronique Analogique CHAPITRE 1. Outils d’analyse des circuits linéaires 3ième année Ingénieur en EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2023/2024 2  Contenu du chapitre I. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances II. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann III. Analyse graphique (point de fonctionnement d’un circuit) 3 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.1 Lois de Kirchhoff Le circuit de la figure ci-dessous montre un circuit complexe formé de générateurs et de charges. En plus de la loi d'Ohm, deux lois de Kirchhoff peuvent aider le calcul des intensités dans chaque élément ou la différence de potentiel entre deux points du circuit. - Les points de convergence A ou B sont appelés des noeuds. - La portion de circuit A-B-C-D est appelée une maille - Une branche est une portion de circuit délimitée par deux noeuds (ex : AD ou BC). 4 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.1 Lois de Kirchhoff Loi des nœuds Définition : La somme des courants entrant est égale à la somme des courants sortant. I1 qui sort du nœud I2 qui entre dans le nœud I3 qui entre dans le nœud I4 qui sort du nœud i 1 + i 4 = i 2 + i3 5 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.1 Lois de Kirchhoff Loi des mailles Définition : La somme des différences de potentiel le long d’une maille est nulle. En suivant la boucle rouge et en faisant attention au sens, les tensions peuvent être listées comme ceci : +V1 + (-V2 )+ (-V3 )+ (-V4 ) = 0 L'équation ci-dessous utilise un signe positif lorsque la différence de potentiel est dans le même sens que la boucle en rouge. De même, les tensions qui sont dans le sens opposés à la boucle en rouge sont ajoutées avec un signe négatif. V1 - V2 - V3 - V4 = 0 6 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations de résistances A ) Association des serieS Définition : Des dipôles sont en série lorsqu’ils sont traversés par le même courant. U = U1 + U2 +U3 RS.I = R1I + R2I + R3I = (R1 + R2 + R3)I RS. = R1 + R2 + R3 Dans une association de résistors en série, la résistance équivalente est égale à la somme des résistances. 7 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations de dipôles passifs Association des serie 8 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations de résistances B ) Association parallele Définition : Des dipôles sont en parallèle lorsqu’ils sont soumis à la même tension. I = I1 + I2 +I3 Gp.U = G1U + G2U + G3U. Gp. = G1 + G2 + G3 = (G1 + G2 + G3)U Dans une association de résistors en parallèle, la conductance équivalente est égale à la somme des conductances. 9 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations de dipôles passifs Association parallele 10 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations des générateurs Pourquoi associer des générateurs ? :  Pour augmenter la tension disponible aux bornes des générateurs : association en série.  Pour augmenter l’intensité du courant débité dans la charge : association en parallèle. 11 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations des générateurs Association en série Définition : Les générateurs sont en série lorsque la borne – de l’un est relie à la borne + du suivant. Exemple avec deux dipôles On a : U = E1 + E2 - R1I - R2I = E1 + E2 - ( R1+R2 )I U = ES - RSI avec ES = E1 + E2 et RS = R1 + R2 12 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations des générateurs Association en série Loi pour une association de N dipôles actifs linéaires en série ES = E1 + E2 + … + EN Les tensions à vide s'ajoutent. RS = R1 + R2 + … + RN Les résistances internes s'ajoutent. Si les N dipôles sont identiques, on a : ES = N.E et RS = N.R 13 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations des générateurs Association parallèle Définition : Des dipôles actifs sont en parallèle, lorsque les borne de même signe sont reliées entre elles. Exemple avec deux dipôles 14 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.2 Associations des générateurs Association parallèle Loi pour une association de N dipôles actifs linéaires en parallèle IP = I1 + I2 + … + IN Les courants de court-circuit s'ajoutent. GP = G 1 + G 2 + … + G N Les conductances internes s'ajoutent. RP = R1 // R2 // … // RN Les résistances internes se mettent en parallèle. Si les N dipôles sont identiques, on a : EP = E et RP = R / N 15 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.3 diviseur de tension Généralisation 16 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.3 diviseur de tension Diviseur de tension en charge Ave c Application numérique U =100v R1 = 150Ω R2 = Ru = 100Ω 17 calculer U’2 2. Lois de Kirchhoff, diviseur de tension, diviseur de courant, association des résistances 2.4 diviseur de courant Généralisation I2 = G2/(G1+G2) 18  Cours d’Electronique Analogique CHAPITRE 2. Théorèmes fondamentaux en électronique analogique 3ième année Ingénieur en EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2024/2025 19  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin Tout circuit à deux bornes (ou dipôle) linéaire, constitué de résistances, de sources de tension et de sources de courant est équivalent à une résistance unique RTh en série avec une source de tension idéale Vth. A Rth I I A V  Vth V = “générateur de Thévenin” B B Le calcul de la résistance de Thévenin se fait en annulant les sources. Annuler un générateur de tension revient à le remplacer par un court circuit Annuler un générateur de courant revient à la remplacer par un circuit ouvert ! Vth V circuit ouvert  Calcul de Rth: Rth   ! I court - circuit  I court - circuit  Calcul de Vth: Vth  V circuit ouvert  Rth  R AB en absence des tensions et courants fournies par les sources (Vo=0) et (Io=0) 20  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin Le principe de la méthode consiste à : isoler la branche considérée contenant D remplacer le dipôle actif complexe par un "générateur de Thévenin" contenant une f.e.m. ET et une résistance interne RT ramener le problème à un circuit simple à une maille 21  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin Il permet de définir le générateur de Thévenin équivalent d'un dipôle actif linéaire. Tout dipôle actif linéaire a même caractéristique externe qu'un générateur de Thévenin de f.e.m. notée ET et de résistance interne notée RT , telles que : ET : d.d.p. aux bornes du dipôle lorsqu'il est à vide, RT : résistance équivalente vue des bornes du dipôle lorsque toutes ses sources sont annulées. 22  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin Exemple d'application : On considère le même circuit que celui défini au I.1, on rappelle : E1 = 110V, R1 = 0.5  E2 = 105V, R2 = 0.25  E3 = 90V, R3 = 0.5  1. Calculons le courant qui circule dans la branche E3 , R3 On définit le générateur de Thévenin, défini en amont des points A et B en le séparant de la branche 3 (amont de AB à vide). ET = UAB0 Le calcul de cette tension est simple, il suffit de calculer le courant I qui circule dans la maille (B, E1 , R1 , R2 , E2 , B). 23  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin puis de calculer UAB0 = E2 + R2.I = 106.6V et on obtient : ET = 106.6V. détermination de RT On considère le circuit où toutes les f.e.m. sont enlevées Grâce à cette méthode, le circuit à étudier est défini par une seule maille. 24  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de thévenin Calcul de la tension de Thévenin Circuit équivalent de Thévenin VR = RI VTh = E + RI RTh = R Pour avoir RTh on annule les sources 25  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de Millmann Considérons le schéma suivant : V2 R2 Vi R1 Ri  V1 Vi Ri V i V 1  i Ri Théorème utile pour calculer la tension en un nœud d’un circuit … 26  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Principe de superposition Dans le cas des circuits électriques composés exclusivement d'éléments linéaires (résistances, capacités, inductances, générateurs de tension ou de courant indépendants ou dépendant linéairement d'un courant, d'une tension...), la réponse dans une branche est égale à la somme des réponses par chaque générateur indépendant pris isolément, (en inactivant tous les autres générateurs indépendants (générateurs de tension remplacés par des fils et générateurs de courants par des interrupteurs ouverts)à. 27  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Analyse statique / dynamique d’un circuit L’ Analyse statique … se limite au calcul des valeurs moyennes des grandeurs électriques (ou composantes continues, ou encore composantes statiques) = Analyse complète du circuit si seules des sources statiques sont présentes L’ Analyse dynamique … ne tient compte que des composantes variables des sources (ou “signaux” électriques, ou encore composantes alternatives (AC) ) Notation : lettres majuscules pour les composantes continues lettres minuscules pour les composantes variables 28  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Illustration : Etude de la tension aux bornes d’un composant inséré dans un circuit. R1 ve ve = signal sinusoïdal, à valeur R2 V(t)=V+v(t) moyenne nulle VE VE = source statique Calcul complet R2 V t   VE  ve t   R2 VE  R2 ve t  R1  R2 R1  R2 R1  R2 V v(t) Principe de superposition : Comme tous les composants sont linéaires, le principe de superposition s’applique  la source statique VE est à l’origine de V et ve est à l’origine de v 29  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Analyse statique : R1 R2 ve  0 VE V V  VE R2 R1  R2 “schéma statique” du circuit En statique, une source de tension variable à valeur moyenne nulle correspond à un court-circuit R1 Analyse dynamique : R2 VE indépendant du temps ve R2 v vt   ve t  R1  R2 “schéma dynamique” VE = 0 dans l’analyse dynamique Une source de tension statique correspond à un “court-circuit dynamique” 30  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Autres exemples: R1 R2 1) ve Io R3 V(t)=V+v(t) Schéma statique R1 R2 R1R3 V Io V R1  R2  R3 Io R3 Schéma dynamique R1 R2 R3ve t  vt   ve R3 v R1  R2  R3 Une source de courant statique est équivalent en régime dynamique à un circuit ouvert. [puisque i(t)=0!] 31  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition 2) ! C = composant linéaire caractérisé par une impédance qui Val dépend de la fréquence du signal R1 C Rg vg R2 V (t)  Schéma statique : à fréquence nulle C = circuit ouvert Val R2 R1 V  Val R1  R2 R2 V 32  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorèmes de superposition Schéma dynamique : 1 Zc  iC R2 // R1 v  vg avec Z g  Rg  1 R1 R2 // R1  Z g iC ZC vg Rg  R2 v schéma équivalent dynamique R2 // R1 pour  suffisamment élevée : Z g  Rg et v vg R2 // R1  Rg A “très hautes” fréquences (à préciser suivant le cas), le condensateur peut être remplacé par un court-circuit. 33  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Norton Générateur de Thévenin Générateur de Norton Un circuit linéaire vu de deux points A et B peut être modélisé de l'extérieur par l'association en parallèle d'un générateur de courant idéal IN et d'une résistance en série RN. Ce générateur est appelé générateur de Norton. Le courant IN correspond au courant externe qui circulerait dans un court- circuit effectué entre A et B La résistance interne RN s'obtient en supprimant tous les générateurs (courant, tension). 34  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Norton Exemple : Prenons le circuit ci-contre à trois branches: L'objectif est toujours de calculer la valeur du courant dans la branche (E3 , R3 ). E1 = 110V, R1 = 0.5  E2 = 105V, R2 = 0.25  E3 = 90V, R3 = 0.5  A présent, définissons le générateur de Norton vu en amont des points A et B. On enlève la branche 3 et on court-circuite A et B On a directement : I1 = E1 / R1 = 12 A et I2 = E2 / R2 = 1,33 A D'où : IN = I1 + I2 =13.33A 35  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Norton On supprime E1 et E2 et on calcule la résistance entre A et B RN = R1.R2 /( R1 + R2 )= 0.675 W Ce générateur de Norton (IN, RN ) débite sur la branche constituée de E3 et R3 on a: I = IN - i soit i = U / RN = (E3 + R3.I) / RN d'où I.(1 + R3/RN ) = IN – E3/RN Application numérique: I=25A 36  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann théorème de Millman : dans un circuit électrique, composé de multiples branches mises en parallèle, et constituées pour chacune d’elle d’une source de tension en série avec un élément linéaire, alors la tension en point milieu de ce circuit sera égale à la somme des tensions divisées par l’impédance de chacune des branches, le tout divisé par la somme des admittances » 37  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 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 (comme une résistance par exemple). Ca s'applique aussi bien en continu comme en alternatif sinusoïdal. Application à deux générateurs de Thévenin Lorsqu'il y a deux branche électrique, le théorème de Millman peux être simplifié. La formule du théorème de Millman est ainsi: Vm = (Z2 * E1 + Z1 * E2) / (Z1 + Z2) 38  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 39  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 1) Exprimons VR1 en fonction de V1 et de VAB, VR2 en fonction de V2 et de VAB, et VR3 en fonction de V3 et de VAB (en utilisant la loi des branches) VAB = V1 + (-VR1) (loi des branches, avec VR1 « à l’envers ») d’où VR1 = V1 – VAB ==> équation 1a VAB = V2 + (-VR2) (loi des branches, avec VR2 « à l’envers ») d’où VR2 = V2 – VAB ==> équation 1b VAB = V3 + (-VR3) (loi des branches, avec VR3 « à l’envers ») d’où VR3 = V3 – VAB ==> équation 1c 40  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 2) Exprimons i1 en fonction de R1 et VR1, i2 en fonction de R2 et VR2, i3 en fonction de R3 et VR3 (en appliquant la loi d’ohm) U = R * I (loi d’ohm) d’où VR1 = R1 * i1 d’où i1 = VR1 / R1 ==> équation 2a U = R * I (loi d’ohm) d’où VR2 = R2 * i2 d’où i2 = VR2 / R2 ==> équation 2b U = R * I (loi d’ohm) d’où VR3 = R3 * i3 d’où i3 = VR3 / R3 ==> équation 2c 41  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 3) Remplaçons les tensions VR1, VR2, et VR3 des trois équations précédentes (point 2), par les valeurs trouvées au début (point 1) i1 = VR1 / R1 (équation 2a) d’où, après remplacement de VR1 par l’équation 1a : i1 = (V1 – VAB) / R1 ==> équation 3a i2 = VR2 / R2 (équation 2b) d’où, après remplacement de VR2 par l’équation 1b : i2 = (V2 – VAB) / R2 ==> équation 3b i3 = VR3 / R3 (équation 2c) d’où, après remplacement de VR3 par l’équation 1c : i3 = (V3 – VAB) / R3 ==> équation 3c 42  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 4) Appliquons la loi des nœuds au point A La somme des courants entrants = la somme des courants sortants (loi des nœuds) d’où 0 = i1 + i2 + i3 ==> équation 4 5) Remplaçons les courants i1, i2, et i3 de l’équation précédente (point 4), par leurs expressions respectives, trouvées au point 3 0 = i1 + i2 + i3 (équation 4) d’où, après remplacement de i1/i2/i3 par les équations 3a/3b/3c : 43  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann circuit moyenneur de tensions (exemple de mélangeur audio / mixage) 44  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann déterminer Vs en fonction de V1, V2, et V3 1) Exprimons le théorème de Millman au point « A » 2) Simplifions l’équation précédente, en multipliant par « R » au numérateur, ainsi qu’au dénominateur 45  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de Millmann 46  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de superposition La tension entre deux points d'un circuit électrique linéaire comportant plusieurs sources d'énergie est égale à la somme des tensions obtenues entre ces deux points lorsque chaque source agit seule. Le courant dans une branche AB d'un circuit électrique linéaire comportant plusieurs sources d'énergie est égal à la somme des intensités des courants dans cette branche lorsque chaque source agit seule. MÉTHODE D'EXTINCTION DES SOURCES 1- Source de tension Une source de tension n'agit plus lorsque sa tension est égale à zéro Volt. Il est donc naturel de la remplacer alors par un "court circuit" ( résistance nulle ). 2- Source de courant Une source de courant n'agit plus lorsque son courant est égal à zéro Ampère. Il est donc naturel de la remplacer alors par un "circuit ouvert" ( résistance infinie ). 47  3. Théorèmes fondamentaux: thévenin, Norton, superposition, Millmann 3.1 Théorème de superposition La méthode consiste à ne faire agir qu'une seulesource à la fois. La méthode consiste à ne faire agir qu'une seule source à la fois. Dans un premier temps on prendra E2 = 0 et on calculera U01 ( source E1 agissant seule ). Dans un deuxième temps on prendra E1 = 0 et on calculera U02 ( source E2 agissant seule ). 48  Cours d’Electronique Analogique CHAPITRE 3. La diode 3ième année EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2023/2024 Chapitre 2: La diode 49  Définitions Définition : La diode est un dipôle passif non linéaire et polarisé, idéalement, il ne laisse circuler le courant électrique que dans un sens. Les diodes sont le plus “simple” des composants semi-conducteurs Simplement constituées d’une “jonction PN” (eg., silicium, germanium... ) La diode à deux principaux états de fonctionnement suivant son sens par rapport à un courant électrique : 1. Direct (ou passant) : sens qui laisse passer le courant ; 2. Inverse : sens qui bloque le passage du courant. La diode “idéale” est un dipôle unidirectionnel (i.e., interrupteur).. Chapitre 2: La diode 50  Polarisation de la diode La diode est un dipôle électrique unidirectionnel dont les bornes sont l'anode A et la cathode K Polarisation directe Polarisation inverse la tension appliquée (VAK > 0 ) la tension appliquée (VAK < 0 ) permet le passage d’un courant empêche le passage du courant. électrique de l’anode vers la cathode appelé courant direct. Le courant inverse est pratiquement nul. Chapitre 2: La diode 51  Caractéristique statique courant-tension de la diode La caractéristique statique de la diode décrit l’évolution du courant I traversant la diode en fonction de la tension VAK = Vd à ses bornes en courant continu. Zone2 Zone3 Zone1 V0 On distingue sur la caractéristique de la diode trois zones :Zone1: Conduction : Vd > V0, la diode se comporte comme un conducteur Comportement quasi-linéaire (∼ source de tension) ⇒ diode passante Zone 2: Blocage : Vd < 0, la diode se comporte comme un isolant Comportement quasi-linéaire (∼ interrupteur ouvert) ⇒ diode bloquée Zone 3: “Zone du coude” : 0 < Vd ≤ V0 Chapitre 2: La diode 52  Schémas équivalents de la diode Caractéristique linéarisée de la diode La caractéristique de la diode peut se rapprocher par deux portions de droites : Vo : tension de seuil Rd : résistance dynamique de la diode. En polarisation directe et pour I > 0, la diode est équivalente à un générateur de f.e.m Vo et de résistance interne (Rd = ΔVd/ΔI ). Chapitre 2: La diode 53  Schémas équivalents de la diode Caractéristique linéarisée de la diode En polarisation inverse : pour Vd < 0, I = 0, la diode est équivalente à un interrupteur ouvert. Zone 3. Chapitre 2: La diode 54  Association des diodes Diodes en série la caractéristique du dipôle équivalent s'obtient en considérant que la tension aux bornes de l'ensemble est la somme des tensions aux bornes de D1 et D2. Si les deux diodes sont passantes La tension seuil est doublée. En polarisation inverse les diodes sont bloquées. Chapitre 2: La diode 55  Association des diodes Diodes en parallèle En parallèle : il y a une additivité des courants dans les deux dipôles. L'association en parallèle des deux diodes ne présente aucun intérêt pratique car tout le courant traverse la diode dont la tension de seuil est la plus faible. En polarisation inverse les diodes sont bloquées. Chapitre 2: La diode 56  La diode Zener Définition Une diode Zener est une diode spécialement conçue pour exploiter le claquage inverse. La tension de claquage est appelée tension Zener. Symbole de la diode Zener Caractéristique statique courant-tension Vz Chapitre 2: La diode 57  La diode Zener En polarisation directe, une diode Zener est équivalente à une diode normale. En polarisation inverse, la diode conduit lorsque la tension inverse Vi devient supérieure à la tension Zener Vz (Vi > Vz). La caractéristique linéarisée conduit à l’équation : Vi = Vz + Rz * Ii où Rz est la résistance dynamique inverse. Dans ce cas La diode Zener est équivalente au modèle suivant : Chapitre 2: La diode 58  Redressement Définition Le redressement consiste à transformer une tension bidirectionnelle (tension positive et tension négative) en une tension unidirectionnelle (tension positive) appelée tension redressée. Redressement simple alternance Hypothèse : On suppose que la diode est idéale. Pendant l’alternance positive de la tension V ( V > 0 ), la diode D est polarisée en direct donc elle est passante ( i > 0 et Vd = 0 ) donc VR = V – Vd = V, Pendant l’alternance négative de la tension V ( V < 0 ), la diode D est polarisée en inverse donc elle est bloquée ( i = 0 et Vd < 0 ) donc VR = 0. Chapitre 2: La diode 59  Redressement Redressement simple alternance Alternance positive Alternance négative l’alternance positive i > 0 , D passante donc VR = V, l’alternance négative i = 0, D bloquée donc VR = 0. D bloquée D bloquée D bloquée D passante D passante D passante Alternance positive Chapitre 2: La diode 60  Redressement Redressement double alternance à pont de Graetz Hypothèse : les diodes sont supposées idéales. Pendant l’alternance positive de V : D1 et D3 conduisent, D2 et D4 bloquées donc VR = V Pendant l’alternance négative de V D2 et D4 conduisent, D1 et D3 bloquées donc VR = |-V| Chapitre 2: La diode 61  Redressement Redressement double alternance à pont de Graetz D2, D4 D2, D4 D2, D4 D1, D3 D1, D3 D1, D3 passante passante passante passante passante passante D2, D4 D1, D3 D2, D4 D1, D3 D2, D4 D1, D3 bloqué bloqué bloqué bloqué bloqué bloqué e e e e e e Chapitre 2: La diode 62  Filtrage d’une tension redressée Le filtrage d’une tension redressée consiste à réduire au maximum l’ondulation pour avoir une tension aussi constante que possible. Cette fonction est réalisé par un condensateur. Dès la première alternance, le condensateur C se charge puis, dès que la tension à ses bornes devient supérieure à la tension redressée, il se décharge à travers la résistance R. Ondulation résiduelle Allure de la tension filtrée simple alternance Chapitre 2: LaAllure diode de la tension filtrée double alternance 63  Filtrage d’une tension redressée Montage de redressement double alternance avec filtrage Chapitre 2: La diode 64  Stabilisation La stabilisation d’une tension ondulée consiste à obtenir une tension pratiquement constante. Cette fonction peut être réalisée par une diode Zener. Montage équivalent Avec : Rz : résistance interne de la diode Zener Uz: Tension de seuil de la diode Zener Chapitre 2: La diode 65  Stabilisation  On suppose que la résistance R déconnectée et que la résistance Rz de la diode Zener est négligée ( Rz = 0 ), Si u > Uz alors us = Uz Si u < Uz alors us = u Il faut donc que u > Uz pour que la tension de sortie soit constante (stabilisée). Chapitre 2: La diode 66 Cours d’Electronique Analogique CHAPITRE 4. Les Transistors Bipolaires 3ième année Ingénieur en EA Dr. B. MAHMOUD Département Génie Electronique et Automatique Ecole Privé Polytechnique de Sousse AU: 2024/2025 Chapitre 3 : Transistor bipolaire 67  PLAN I. Définition II. grandeurs électriques III. Mode de fonctionnement IV. caractéristiques statiques du transistor V. Étude de la Polarisation Chapitre 3 : Transistor bipolaire 68  Définition Le transistor bipolaire est l'un des dispositifs à semiconducteur les plus utilisés à l'heure actuelle dans les rôles d'amplificateur et d'interrupteur. Le transistor bipolaire est réalisé dans un monocristal comportant trois zones de dopage différentes N, P, N Transistor bipolaire : élément actif à 3 accès (Base (B), Collecteur (C), Emetteur (E)) constitué de 3 couches semi- conductrices NPN et PNP. Chapitre 3 : Transistor bipolaire 69  Définition On reconnaît deux jonctions PN que l'on peut considérer comme deux diodes lorsque le transistor n'est pas polarisé. Pour polariser correctement un transistor, il faut que : - la jonction entre B et E soit polarisée dans le sens direct, - la jonction entre C et B soit polarisée dans le sens inverse. Chapitre 3 : Transistor bipolaire 70  Définition L'émetteur est repéré par la flèche qui symbolise le sens réel du courant Symboles, tensions et courants Chapitre 3 : Transistor bipolaire 71  grandeurs électriques Le transistor comporte trois accès  il est caractérisé par 6 grandeurs électriques :  3 courants IB, IC et IE  3 tensions VBE, VCE, VCB Loi de Kirchhoff appliquée au transistor bipolaire : IC   I B  Gain en courant, Très peut reproductible d’un composant à l’autre, Défini par sa valeur minimale ( 20 v+ = v-  Amplificateur opérationnel idéal Caractéristique de transfert La sortie Vs doit être considérée comme un pôle d' une source de tension, La source étant idéale, l'impédance série est nulle. C'est la courbe caractéristique représentant la valeur de la tension de sortie en f onction de la tension d'entrée différentielle. La courbe caractéristique comporte deux domaines distincts : ε  Le domaine linéaire pour lequel on à : VS = +∞ ε  Les domaines de saturation dans lesquels Vs ne peut prendre que deux valeurs : + VCC ou – VCC De cette caractéristique on peut en déduire : - Si Vs est différente de + VCC ou de – VCC, alors ε = 0. - Si Vd ≠0, alors VS = + VCC ou - VCC On peut donc remplacer l'AOP par le schéma équivalent  Amplificateur opérationnel réel Schéma équivalent : Ce sont des amplificateurs différentiels qui sont caractérisés par : 5 1. Un gain en tension très important : Ad = A = 10 à 10 2. Une impédance d’entrée très grande. 3. Une impédance d’entrée de mode commun très grande 4. Une impédance de sortie faible. 5. La réponse en fréquence va du continu jusqu’à des fréquences assez élevées : le produit gain-bande passante peut dépasser 100 MHZ. 6. Ils possèdent deux entrées : entrée non inverseuse (+) et entrée inverseuse (-) mais ont une seule sortie. 7. Ils utilisent, sauf exception, deux alimentations +Vcc et –Vcc, symétriques par rapport à la masse. Ces alimentations seront omises sur les schémas.  Amplificateur opérationnel réel 1. Le gain de l’amplificateur opérationnel est fini et fonction de la fréquence du signal. Le gain du système ne dépend pas uniquement de la boucle de réaction. 2. L’amplificateur contient des générateurs de tension et de courant parasites qui modifient la tension de sortie. 3. La bande passante est limitée et dépend du gain du système bouclé. 4. L’amplificateur ne peut délivrer en sortie qu’une puissance limitée.  AOP et contre-réaction Fonctionnement sans réaction Dans le cas idéal le gain Ad est infini  implique que la moindre tension à l’entrée de l’AOP entraîne la saturation. Le fonctionnement n’est donc jamais linéaire, on obtient généralement un comparateur. Exemple Vin : tension d’entrée appliquée sur l’entrée non inverseuse V+ Vref : tension de référence appliquée sur l’entrée Vout inverseuse V- Vref si Vin > Vref alors ε > 0 Vout = +Vcc Vin si Vin < Vref alors ε < 0 Vout = -Vcc Pour fonctionner en régime linéaire (-Vcc