Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé





télécharger 45.28 Kb.
titreFonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé
date de publication28.02.2020
taille45.28 Kb.
typeDocumentos

Fonctions de l’Electronique TD N°3 année 2008-2009



EPITA : Spé.

EXERCICE N°1



Tous les transistors bipolaires au silicium des montages suivants fonctionnent dans leur zone normale active (la jonction Base/Emetteur est polarisée en direct et le courant collecteur est inférieur au courant de saturation : Ic < Icsat).

Ils seront idéalisés pour cette étude : Ic = βIb ou Ic = hfeIb, Vbe = 0,6 v pour les NPN et Veb = 0,6v pour les PNP.

Leur gain en courant β est de 100.(hfe = β), (hfe = hybrid forward common emitter).

1) Déterminer les valeurs des résistances en imposant Vcn = 10v et

Icn = 10 mA.(n=1 à 3)

  1. On appelle droite de charge statique la droite reliant linéairement Ic à Vce (Vec dans le cas d’un PNP). Déterminer la droite de charge pour les trois montages ci-dessous en la traçant et en y reportant le point particulier (Vceo , Ico = 10 mA,o appelé point de polarisation ou point de repos du transistor. Commenter.






Remarques.
1) Un transistor peut être polarisé pour fonctionner en amplificateur :
La jonction base-émetteur est polarisée en direct donc passante.
La jonction base-collecteur est polarisée en inverse donc bloquée.
(Zone normale active).


  1. Un transistor peut être polarisé pour fonctionner en régime de


saturation :
La jonction base-émetteur est polarisée en direct donc passante.
La jonction base-collecteur est polarisée en direct donc passante.


  1. Un transistor peut être polarisé pour fonctionner en régime de


blocage :
La jonction base-émetteur est polarisée en inverse donc bloquée.
La jonction base-collecteur est polarisée en inverse donc bloquée.
Les points 2) et 3) sont les régimes de commutation donc des fonctionnements
non linéaires.
Correction de l’exercice :
1) :
Etude du circuit a :
Etude côté charge :

On a Ic1= 10mA et Vce1 = 10 volts (ces valeurs sont choisies par le concepteur
du circuit).


Comme Vc1 = Vce1 en écrivant la loi des mailles on a :
Vce1 = E1 – Rc1.Ic1 équation d’une droite dite droite de charge statique qui
conduit à déterminer le point de fonctionnement Vce1o et Ic1o.

E1 - Vce1

Rc1 = --------------- soit :

Ic1
20 - 10

Rc1(KΩ) = ------------ = 1KΩ Rc1 = 1 KΩ

10
Etude côté attaque :
La loi des mailles donne :
E1 – Vbe1 = Rb1.Ib1 équation d’une droite dite d’attaque statique qui conduit
à déterminer le point de fonctionnement Vbe1o et Ib1o.
E1 - Vbe1 Ic1

Rb1 = --------------- avec Ib1 = ------

Ib1 hfe

Le transistor étant du type NPN, Vbe2 est positive = +0,6v



20 – 0,6

Rb1(KΩ) = ------------- = 194KΩ Rb1 = 194 KΩ

0,1
Point de fonctionnement o :
Vce1 = 10v et Ic1 = 10mA
Vbe1 = 0,6v et Ib1 = 100µA
Etude par simulation :


La simulation est réalisée à partir du transistor (2N2222) dont la modélisation
(macro-modèle) est beaucoup plus complète que celle que l’on admet dans
l’énoncé, d’où quelques divergences dans les résultats.
Exemple Vbe1 = 0,683 v

Vce1 = 9,3 v


Note :
Le circuit a) est un circuit dont la polarisation (jonction BE) se fait par
résistance de base.
On peut exprimer le courant Ic1 sous la forme :

E1 – Vbe1 = Rb1.Ib1


Or Ib1 = Ic1 / hfe alors : hfe est équivalent au β du cours d’électronique.
Or Ic1 = hfe.Ib1 + hfe.Icb0 (Icb0 est le courant Collecteur-Base lorsque
l’Emetteur est « en l’air). Pour cet exercice terme sera à tort négligé, alors :
E1 – Vbe1 = Rb1.Ic1/ hfe soit :
Ic1 = hfe (E1/Rb1) –- hfe (Vbe1/Rb1)
En considérant les variations de Ic1 => ∆Ic1 en fonction de la température
∆be1

Alors : ∆Ic1 = –- hfe --------
Rb1


En simplifiant : ce montage n’est pas stabilisé aux variations de température,
c’est donc un inconvénient majeur, compte tenu que les variations de
température sont un fléau pour les montages à semi-conducteur (silicium).
∆Ic1 se simplifie si on admet que les variations de E1 sont nulles, on cherche à
minimiser ce terme ∆Ic1, alors la stabilité en température est bien assurée.
Etude du circuit b :
Le principe de fonctionnement du transistor PNP est le même que celui du
transistor NPN, sauf que les polarités sont inversées.
Exemple pour un PNP, Vbe2 = - 0,6v ou bien Veb2 = + 0,6v
Etude côté charge :

On a Ic2= 10mA et Vc2 = 10 volts (ces valeurs sont choisies par le concepteur
du circuit).


En écrivant la loi des mailles on a :
Vec2 = E2 – Rc2.Ic2 équation d’une droite dite droite de charge statique qui
conduit à déterminer le point de fonctionnement Vec2o et Ic2o.
Or on a : Vc2 = Rc2.Ic2 donc :
Vc2

Rc2 = ---------- soit :

Ic2
10

Rc2(KΩ) = ------- = 1KΩ Rc2 = 1KΩ

10
Etude côté attaque :
La loi des mailles donne :
E2 + Vbe2 = Rb2.Ib2 équation d’une droite dite d’attaque statique qui conduit
à déterminer le point de fonctionnement Vbe2o et Ib2o.
E2 + Vbe2 Ic2
Rb2 = --------------- avec Ib2 = ------

Ib2 hfe
Le transistor étant du type PNP, Vbe2 est négative = -0,6v
20 – 0,6

Rb2(KΩ) = ------------- = 194KΩ Rb2 = 194KΩ

0,1
Point de fonctionnement o :
Vec2 = 10v et Ic2 = 10mA
Vbe2 = 0,6v et Ib2 = 100µA

Etude par simulation :


La simulation est réalisée à partir du transistor (2N2222) dont la modélisation
(macro-modèle) est beaucoup plus complète que celle que l’on admet dans
l’énoncé, d’où quelques
divergences dans les résultats.
Exemple Veb2 = 0,715 v
Vec2 = 11,02 v



Etude du circuit c :
Etude côté charge :
On admet que Ic3 ≈ Ie3 (voir cours)
L’équation de maille donne :
-Vc3 + E3 = Rc3.Ic3

E3 – Vc3

Rc3 = --------------

Ic3
On fixe Ic3 = 10 mA et Vc3 = 10v donc : Rc3 = 1KΩ
-Vbe3 + E4 = Re3.Ie3
E4 – Vbe3 E4 – Vbe3

Re3 = ----------------- ou -----------------

Ie3 Ic3
On fixe Vbe3 = 0,6v et Ic3 = 10mA donc Re3 = 1,94KΩ
D’autre part : Vce3 = E3 + E4 - (Rc3 + Re3) Ic3
Vce3 = 40 – (1,94 KΩ + 1 KΩ) 10mA = 10,6v
Point de fonctionnement o :
Vce3 = 10,6v et Ic3 = 10mA
Vbe3 = 0,6v et Ib3 = 100µA
Etude par simulation :



La simulation est réalisée à partir du transistor (2N2222) dont la modélisation
(macro-modèle) est beaucoup plus complète que celle que l’on admet dans
l’énoncé, d’où quelques divergences dans les résultats.
Exemple Vbe3 = 0,65v
Vc3 = 10,5v
Vce3 = 10,8v

2) :
Tracé de la droite de charge, lorsque l’on observe la caractéristique Ic = f (Vce)
pour un transistor NPN ou Ic = f (Vec) pour un transistor PNP, on remarque que
ces fonctions ne sont pas linéaires.
On ne peut pas sans restrictions particulières admettre un schéma équivalent,
tout ce que l’on peut dire c’est que le point de polarisation o correspond à
trouver Vbeo, Ibo pour le circuit d’entrée (l’attaque) et Vceo, Ico pour le circuit
de sortie (la charge).
Ce point o appartient, d’une part, forcément à un point particulier du réseau de
sortie paramétré pour différentes valeurs de Ib et d’autre part à l’équation
Ic = f(Vce) liée au circuit extérieur (équation linéaire).

E - Vce

La loi des mailles conduit à écrire Ic(Vce) = ----------- équation d’une droite

Rc

dans le plan Ic = f(Vce).
Pour Ic = 0 , Vce = E = Vce blocage

E

Pour Vce = 0 , Ic = ------ Ic de saturation

Rc

E

Cette droite coupe l’axe des ordonnées pour Ic = ----

Rc1

et coupe l ‘axe des abscisses pour Vce = E
Le point de polarisation o ou point de fonctionnement c’est l’intersection de
Ic = f(Vce) paramétrée en Ib du transistor et de la droite dite de charge liée
d’une façon linéaire au circuit extérieur Ic = f(Vce), ce qui donne Vceo et Ico.
Un raisonnement semblable conduirait à déterminer le point de fonctionnement
o pour le circuit d’attaque, c’est à dire Vbeo et Ibo.
Ce point o est le point du régime statique, ce qui impose de le déterminer
avant d’étudier le régime dynamique.

Pour le circuit a) on a Ic1o = 10mA et Vce1o = 10 volts


Ib1o = 100µA et Vbe1o = 0,6volt

Pour le circuit b) on a Ic2o = 10mA et Vec2o = 10 volts


Ib1o = 100µA et Vbe1o = 0,6volt

Pour le circuit c) on a Ic3o = 10mA et Vce3o = 10,6 volts


Ib3o = 100µA et Vbe3o = 0,6volt

Exemple d’un graphique de sortie ou de charge Ic = f(Vce) paramétré en Ib et
d’entrée Ib = f Vbe) paramétré en Vce du graphique d’entrée ou d’attaque d’un
transistor.



Commentaires :
Ces exercices montrent que l’étude statique conduit à constater qu’un courant
faible d’entrée Ib donne naissance à un courant de sortie plus élevé Ic
(amplification en continu, ou régime statique).
L’étude dynamique consiste à étudier les variations des grandeurs de sortie ic et
vce lorsque l’on applique en superposition (on suppose que le système est
linéaire) la polarisation du réseau d’entrée et une source alternative de faible
amplitude et de fréquence basse.
Dans ce cas il appartiendra à l’ingénieur de choisir d’une façon réfléchie le point
de fonctionnement statique, suivant un cahier des charges qu’il devra
scrupuleusement respecter.









similaire:

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconCours de politiques publiques 2ème année 2008-2009
«Les politiques publiques», Madeleine Grawitz, Jean Leca (dir.), Traité de science politique, Paris, puf, 1985, volume 4, 558 p

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconG. Barthèlemy Lycée Champollion Classes de Math Spé Année universitaire 2015-2016
«L'amour et la vengeance, chassant de compagnie, n'auront jamais le dessous» (Lisbeth à Valérie, chap. 47)

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconCours 7 Epistémologie 2008-2009

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconLycée Claude Monet aehsc année 2009-2010

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconRomain delmas licence grh formation Classique Maître Géraldine villand année 2009-2010

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconCours 10 Epistémologie 2008-2009
«Education» : terme qui vient du latin conducere : signifie conduire, terme d’introduction

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconCours 9 Epistémologie 2008-2009
«hugo», et Celera Genomics, idée : le séquencer le plus vite possible. Le responsable de «hugo» est James Watson : IL disait que...

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconCalais Année universitaire 2011 – 2012 guérin sophie
«Plan Alzheimer 2008-2012» – Direction de la Stratégie, des Etudes et de l’Evaluation

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconAnnée universitaire 2009/2010
«il était une fois, un dragon qui dormait profondément dans une grotte lorsque soudain…»

Fonctions de l’Electronique td n°3 année 2008-2009 epita : Spé iconRecherche année 2009/2010 Titre du stage
«Flux des (trans-)gènes et impact sur la biodiversité» ‘gmbioImpact’ (2007-2010)






Tous droits réservés. Copyright © 2016
contacts
d.20-bal.com