70993789-travaux-pratiques-en.pdf

Fascicule de travaux pratiques

Laboratoire d’électronique

Listes des travaux pratiques

Niveau semestriel 2

TP 1 Les diodes à jonction………………………………………………………… 03TP 2 Circuits redresseurs et filtrage…………………………………………………. 07TP 3 Circuits écrêteurs et régulateurs de tension……………………………………. 14TP 4 Transistors bipolaires - Amplification en basses fréquences…………………. 19

Niveau semestriel 3

TP1 Les amplificateurs opérationnels : montages de base………………………… 24TP 2 Les AOP en régime non linéaire………………………………………………. 29TP 3 Les filtres du premier ordre……………………………………………………. 31

ISET …………. 1 Année

universitaire 2011/2012



INTRODUCTION

Le présent support contient sept manipulations, la liste des quatre premières, s’adressent aux

étudiants de génie électrique du deuxième niveau semestriel et les trois dernières sont

destinées au troisième niveau, option électronique.

l’objectif des première et quatrième manipulation est le traçage des caractéristiques statiques

des diodes et transistors bipolaires, les deuxième et troisième manipulations sont consacrées à

l’étude de circuits écrêteurs et redresseurs à diodes et les trois dernières étudient

l’amplificateur opérationnel et ses applications linéaires et non linéaires





OBJECTIFS :

• Tracer les caractéristiques statiques de deux types de diodes (en germanium et en

silicium).

• identifier les paramètres du schéma équivalent d’une diode à jonction.

MATERIELS

• Oscilloscope.

• Appareils de mesure : voltmètre, ampermètre.

• Alimentation stabilisée variable.

• GBF

I. RAPPEL THEORIQUE :

I.1. Identification du composant :

La diode est un composant à conduction dissymétrique constitué d’une jonction PN de semi

conducteurs (au silicium, ou au germanium).

Les deux électrodes (dipôle) sont repérée par A anode et K cathode, le sens passant du courant

dans la diode est de A vers K.

:

I.1. Relevé des caractéristiques directe et inverse :

a) Caractéristiques directes :

Id = f(Ud) IF = f(UF)

La caractéristique de la diode Id = f(Ud) est illustrée sur la figure ci dessus où l’on peut noter

que le courant commence à passer lorsque la tension aux bornes de la diode excède la tension

de seuil à environ 0.6 V pour les diodes au silicium ( Si ) et 0.2 V pour les diodes au



A KP N

VAK

Id

KA(Cathode)(Anode)KA

Ud

Id

0.6

Figue 1: caractéritique directe

d’une diode

à jonction.



germanium. Avec le circuit de la figure suivante (figure3) il est possible de déduire par points

la caractéristique directe de la diode.

La résistance R1 sert à limiter le courant dans le circuit ( Id < IM )

Le courant maximum dans le circuit est IM = ( E- Ud )/R1.

b) Modèle équivalent :

La résistance dynamique Rd = ∆ Ud/∆ Id est définit dans les parties droites des

caractéristiques.

Le modèle équivalent est donc :

II. MANIPULATION :

II.1. Caractéristique directe Id = f (Vd) d’une diode au silicium 1N4007 :

Réaliser le montage de la figure 4

On utilisera une alimentation stabilisée pour la source de tension E et R = 1 kΩ .

Mode opératoire :



D

R

Vd

Id

E V

mA

D

RI

d

UdV

A

E

0-30V

Figue 2: Caractéristique directe

de la diode.

A K

Vγ Rd

Figue 3: Modèle équivalent de la diode

Figue 4



Faire varier la ddp délivrée par l’alimentation E et mesurer à l’aide des multimètres les

valeurs de Vd pour chaque valeur de l’intensité Id donnée dans le tableau ci-dessous :

Remplir le tableau suivant :

Id ( mA ) 0 0,1 0,2 0,5 1 2 3 5 10 15 20 28Vd ( V )

Tracer la caractéristique Id = f ( Vd ) ( voir page 6)

Déterminer la résistance dynamique de la diode : rd =………..

En déduire le modèle équivalent de la diode.

Inverser la polarité de la diode du circuit de la figure 1. La source étant réglée à 10 V,

mesurer la tension Vd aux bornes de la diode et le courant I qui la traverse

II.2. Caractéristique directe Id = f (Vd) d’une diode au Germanium SFD 122 :

Reprendre le même travail avec la diode SFD 122

Tracer la caractéristique Id = f ( Vd ) sur la même feuille

Id ( mA ) 0 0,1 0,2 0,5 1 2 3 5 10 15 20 28Vd ( V )

Déterminer la résistance dynamique de la diode : rd =………..

En déduire le modèle équivalent de la diode.

II.3. Conclusion :

Comparer les deux caractéristiques et conclure.

…………………………………………………………………………………………………



VAK

Id KA

VAK

Id KA



…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

II.4. Caractéristiques de diodes à l’oscilloscope :

Le but de ce paragraphe est de tracer directement à la caractéristique d’une diode à

l’oscilloscope.


Choisir une tension délivrée par le générateur BF de l’ordre de 3V et une fréquence

comprise entre 50 et 200 Hz.

L’oscilloscope est en mode X-Y.

Relever le tracé de la caractéristique.



D

R

Vd

Id

E

YB

YA

Sensibilité CH1 ou YA :

Sensibilité CH2 ou YB :

Sensibilité Base de temps : ou X

V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figue 5



OBJECTIFS :

• Etre capable de tracer la différence de potentiels aux bornes de la charge dans le cas

d’un redresseur à une diode puis dans le cas d’un redresseur à quatre diodes puis de

déduire la durée de conduction des diodes dans les deux cas étudiés

• Etre capable de dessiner la forme d’onde d’une tension filtrée et de déterminer la

tension d’ondulation.

I. REDRESSEUR SIMPLE ATERNANCE :

Dispositif expérimental :

Mode opératoire :

Régler la tension d’entrée VE sur le GBF afin d’obtenir :

• Un signal sinusoïdal,

• Valeur maximale VEmax = 5V,

• Valeur moyenne nulle,

• Période du signal T = 1ms ajoutant les branchements de l’oscilloscope permettant

de visualiser la ddp d’entrée VE et la ddp UR aux bornes de l’élément résistif R.



UR

DR

UAK

id

VE

Données :

R = 1 kΩD : 1N4001

Figure1



Relever et tracer à l’aide de l’oscilloscope les ddp VE( t ) et UR ( t ). Vous devrez préciser

l’échelle des temps sur tous vos tracés !

D’après l’allure de UR ( t ), préciser l’état de la diode D (passante ou bloquée).

………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………….

Mesurer les valeurs maximales Vemax et Urmax. Ces valeurs sont-t-elles égales ? Calculer

leur différence et expliquer l’écart constaté.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure 2



II.REDRESSEUR DOUBLE ALTERNANCE :


Mode opératoire :





• Période du signal T = 1ms

Relever et tracer à l’aide de l’oscilloscope les ddp VE ( t ) et UR ( t ). Vous devrez préciser

l’échelle des temps sur tous vos tracés !






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

- +

D3 U

R

D4

R

iRV

E

D1

D2

Figure 3

Figure 4

D1 et D

3

D2 et D

4

VE( t )

t



Pendant l’alternance positive de VE( t ), indiquer sur le chronogramme de UR

Quelles sont les diodes qui conduisent ? ……………………………………………….

Quelles sont les diodes qui sont bloquées ? ……………………………………………

Que vaut la ddp UR aux bornes de la charge ?……………………………………………..

Dessiner le schéma équivalent du pont de graëtz durant l’alternance positive de VE( t);

Représenter le sens de circulation du courant dans la charge R.

Pendant l’alternance négative de VE( t ),

Mêmes questions que pour l’alternance positive.



Figure5



Mesurer les valeurs maximales Vemax et Urmax. Ces valeurs sont-t-elles égales ?

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

Calculer leur différence et expliquer l’écart constaté.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………





III. FILTRAGE :

III.1 Filtrage d’un signal redressé simple alternance :


Mode opératoire :





• Période du signal T = 1ms

Brancher l’une des voies de l’oscilloscope aux bornes du GBF et l’autre aux bornes de

l’élément résistif R.

Prendre C = 1µ F . Relever la forme de la tension de sortie Uf (t).



Uf

D

R

UAK

VE

Données :

R = 1 kΩD : 1N4001C

Figure 6




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure 7



Mesurer la valeur de tension continue entre les bornes de R : UR =…………….

Prendre C = 470µ F . Relever la forme de la tension de sortie Uf (t).

Déterminer la valeur moyenne U0 de la tension aux bornes de la charge : U0 = ….

Déterminer la valeur crête à crête de ∆ U de l’ ondulation : ∆ U=………………..

( Commuter l’oscilloscope de l’entreée continue à l’entrée alternative. Augmenter la

sensibilité de manière à faire apparaître l’ondulation).

Calculer le coefficient d’ondulation ( r ) : r = UU0

∆ = ………….

III.2 Filtrage d’un signal redressé double alternances :







V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure 8

∼- +

D3 U

f

D4

R

VE

D1

D2

Figure 9 C



Mode opératoire :

Faire la même étude que dans le cas simple alternance pour une capacité de 470µ .F.

Tracer Uf (t).

Remplir le tableau suivant :

U0 ∆ U r

IV. CONCLUSION GÉNÉRALE

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………….






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC



OBJECTIFS :

• Etre capable dimensionner un circuit écrêteur et tracer la différence de potentiel aux

bornes de la charge alimentée par ce circuit et de déterminer la nature de chaque

circuit écrêteur.

• Etre capable dimensionner un régulateur de tension et de représenter la forme d’onde

d’une tension stabilisée.

Matériels:

• GBF

• Alimentation réglable d’au moins 1 V à 15 V

• 2 Diodes 1N4001 ( ou presque toute autre diode au silicium pour signaux faibles )

• 4 résistances ½ W : 470 Ω , 1 kΩ , 10 kΩ , 100 kΩ

• Multimètre

• Oscilloscope

MANIPULATION :

I. CIRCUITS ECRETEURS

1. Monter l’écrêteur positif illustré à la figure 1a. (la résistance de 1 kΩ est pour le

retour de courant continu.)

2. Régler la source de manière à avoir une fréquence de 1 kHz et une tension crête-à-

crête d’entrée de 20 V. Inscrire la valeur de VPP dans le haut du tableau. Donner la

forme d’onde du signal de sortie

3. Brancher l’oscilloscope à la sortie. On devrait obtenir une onde sinusoïdale écrêtée

positivement. Porter la valeur des crêtes positive et négatives au tableau. (Il faut

utiliser l’entrée continue de l’oscilloscope. )

4. Inverser la polarité de la diode et observer la forme d’onde de sortie. Elle devrait être

écrêtée négativement. Porter la valeur des crêtes positive et négatives au tableau

Dessiner la forme d’onde du signal de sortie

5. Brancher la combinaison d’écrêteurs illustrée à la figure 1b.





6. Observer la forme d’onde de sortie. Mesurer et porter au tableau la valeur des crêtes

positives et négatives.

7. Brancher l’écrêteur variable illustré à la figure 1c.

8. Observer, à l’aide de l’oscilloscope (entrée continue), la sortie. Lorsqu’on fait varier la

source continue, le niveau d’écrêtage positif devrait varier d’une petite valeur à une

valeur élevée. dessiner les formes d’ondes du signal de sortie pour E = 2 V et E = 6 V

Mesurer et inscrire les valeurs des crêtes positives et négatives dans le tableau

(a)

b)

(c)

Tableau. Ecrêteurs : Vpp = …………………..

Crête positive Crête négative



E

Vp =10V

f = 1kHz

Vp =10V

f = 1kHz

Vp =10V

f = 1kHz

Figure1



Ecêteur positifEcêteur négatif

Combiniaisond’écêteursEcêteur variable E = 2 V

E = 6V






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

( a ) Ecêteur positif

( c )Combinaison d’écêteurs

( d ) Ecêteur variable

( b ) Ecêteur négatif




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

E =6VE=2V



II. CIRCUIT REGULATEUR

Dans le montage ci-dessous, la résistance de charge Rc est connectée en parallèle sur la diode

Zener Dz. Le but de la stabilisation de tension est d’obtenir une tension constante aux bornes

de la charge, malgré les variations du courant débité Ic et de la tension d’entrée E.

A

B

R

E

Ic

Dz Uc Rc UK A

Préparation :

On souhaite mesurer avec des multimètres l’intensité Ic et la tension Uc.

Redessiner le montage ci-dessous en ajoutant l’ampèremètre et le voltmètre permettant de

réaliser les mesures de Ic et de Uc.

II.1Stabilisation aval (E = constante et Ic variable) :

E = 15 V, R = 270 Ω , Dz : BZX55C 4V7

Réaliser le montage précédent sur une plaquette d’essai.. avec Rc : potentiomètre 2,2 kΩ

(Faire vérifier).

Pour Rc = 0, Rc infinie et pour différentes valeurs du potentiomètre Rc, mesurer l’intensité

Ic débitée et la tension Uc aux bornes de la charge. Reporter vos mesures dans un tableau.



Rc (Ω)Ic(mA)Vc(V)



Tracer la courbe Uc = f (Ic) (Vc : 2 cm pour 1 V et Ic : 1 cm pour 2 mA).

La tension obtenue aux bornes de Rc est-elle constante ?

Indiquer le domaine pour lequel Uc peut être considérée comme constante (valeur limite

de Ic). En déduire la valeur limite de Rc.

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

II.2 Stabilisation amont (E variable et Rc constante) :

Modifier le montage précédent avec R = 270 Ω , Rc = 1 kΩ et afin de mesurer les tensions

E et Uc avec les multimètres.

Pour chacune des valeurs de la tension d’alimentation E du tableau ci-dessous, mesurer la

tension Uc aux bornes de la charge. Recopier et remplir le tableau suivant :

E(V) 0 2 4 5 6 7 8 10 12 15 18Uc(V)

Tracer la courbe Uc = f (E) (Uc : 2 cm pour 1 V et E : 1 cm pour 1 V).

La tension obtenue aux bornes de la charge Rc est-elle constante ?

Indiquer le domaine pour lequel Uc peut être considérée comme constante (valeur limite

de la tension E).

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………





OBJECTIF :

• Expliquer le fonctionnement du transistor bipolaire comme amplificateur.

• Tracer et interpréter les différentes caractéristiques du transistor bipolaire.

• Visualiser les différents signaux (entrée et sortie).

MATERIELS :

• Oscilloscope

• Appareils de mesure : voltmètre,ampermètre , multimètre

• GBF

• Alimentation symétrique

• Résistances : RC = 2.2 KΩ ; RB = 100 KΩ

I. PARTIE THEORIQUE

I.1 Présentation du transistor

Schémas :

Le transistor est un composant à 3 bornes



C

E

B

C

E

B

a) type NPNa) type NPN b) type PNPb) type PNP



Les trois régions à semi-conducteur dopé sont appelées :- Collecteur (C).- Base (B).- Emetteur (E).

Fonctionnement d’un transistorFonctionnement d’un transistor ::

On appelle « fonctionnement normal » d’un transistor bipolaire, celui pour lequel :

- La jonction E-B est polarisée en sens direct.- La jonction C-B est polarisée en sens inverse.

Il apparaît dans le dipôle CE un courant, donc on peut le considérer comme un dipôle

commandé par la valeur du courant de base IB.

- IB nul entraîne IC nul.- Une faible valeur de IB impose une valeur importante de IC, ce qui laisse

prévoir le rôle de ce composant dans l’amplificateur:

Caractéristiques statiques d’un transistor :

On peut considérer le transistor comme un quadripôle, représenté comme ci-dessous :

Le fonctionnement du transistor est caractériser par quatre grandeurs : VBE , IB, VCE et IC

on peut avoir quatre caractéristiques qui représentent quatre familles de

courbes que l’on désigne par réseau universel.



VBE

IB

IC

VCE

VCE

VBE

IC

IB

VCE

= Cte

IB= Cte

IB= CteV

CE = Cte

(II)

(IV)(I)

IB= I

B4IB= I

B3IB= I

B2

IB= I

B1

(III)



IB = f(VBE) à VCE = Cte : Caractéristique d’entrée (I).

Ic = f(VCE) à IB = Cte : Caractéristique de sortie (II).

IC = f(IB) à VCE = Cte : Caractéristique de transfert en courant (III).

VCE = f(VBE) à IB = Cte : Caractéristique de transfert en tension(IV).

II. MANIPULATION :

II.1 Ensemble de caractéristiques

Montage :

Mesures :

• Caractéristique statique d’entréeCaractéristique statique d’entrée : : IIBB = f(V = f(VBEBE) à V) à VCECE = Cte. = Cte.

VVBBBB : variable entre 0 et 12v: variable entre 0 et 12v ; V; VCC CC = 5v = 5vEn jouant su l’amplitude VVBBBB , , relever VBE et IB,.(on fera varier IB entre 0 et 2 mA).

1. Tracer la courbe IB = f(VBE)

2. Interpréter la courbe obtenue.

• Caractéristique de transfert Caractéristique de transfert : : IICC = f(I = f(IBB) à V) à VCECE = Cte. = Cte.

En agissant sur l’alimentation VEn agissant sur l’alimentation VBB, BB, faire varier faire varier IIBB entre 0 et 2 mA,.En maintiendra



mA

µ AmA

mVVBB

VCC

IB

VBE

IC

VCE



VVCECE = Cte en jouant sur = Cte en jouant sur VCC.

1. Pour VVCECE = 5v, relever et tracer la caractéristique de transfert en courant I = 5v, relever et tracer la caractéristique de transfert en courant ICC = f(I = f(IBB).).

2. on appele coefficient d’amplification de courant, le rapport on appele coefficient d’amplification de courant, le rapport ββ = I = ICC / I / IBB dans le dans le

domaine de lineairité de la courbe.domaine de lineairité de la courbe.

Calculer la valeur de Calculer la valeur de ββ et la comparer à l’indication donnée par le constructeur. et la comparer à l’indication donnée par le constructeur.

• Caractéristique statique de sortieCaractéristique statique de sortie : : IICC = f(V = f(VCECE) à I) à IBB = Cte = Cte

1. En agissant sur l’alimentation VEn agissant sur l’alimentation VBB, BB, régler régler IIB1B1 = 100 = 100 µµ AA, Faire varier VVCECE en jouant sur en jouant sur VCC. relever et tracer la caractéristique de transfert en courant relever et tracer la caractéristique de transfert en courant IICC = f(V = f(VCECE).).

2. Même question pour IIB1B1 = 200 = 200 µµ A.A.

II.2 Exploitation des caractéristiquesII.2 Exploitation des caractéristiques ::

1. Pour E=5V, trouver la relation liant VCE,RC ,IC etE2.(Loi des mailles). 2. La courbe d’équation IC =F (VCE ) s’appelle la droite de charge du transistor.

- Tracer cette courbe sur le même graphe que précédemment. - Déterminer le point de fonctionnement du transistor pour IB =100µ A

II.3 Amplification en basses fréquences


Travail demandéTravail demandé ::

* Câbler le montage ci-dessus ISET …………. 23 Année


C1

C2R1

RC

RE

montage émetteur montage émetteur

commun.commun.

CER

2

Rg

eg

V 2

V1

+Vcc

+

+



* Appliquer un signal sinusoïdal Ve de fréquence 1KHz et d’amplitude 10 mV crête à crête.

* Relever les formes d’ondes de Ve(t) et Vs(t).

III Conclusion générale :

…………………………………………………………………………………………………

…..

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………….






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC



OBJECTIF :

• Réaliser les montages de base de l’amplificateur opérationnel.

MATERIELS :

• Oscilloscope

• Multimètre

• GBF

• Alimentation symétrique ± 15V

• LM 741

• Résistances (0.5w) : 1x 1 KΩ ; 2x 1.5 KΩ ; 1x 4.7 KΩ et 3 x 15 KΩ

• Condensateur : 10 nF.

MANIPULATION :





I. AMPLIFICATEUR EN RÉGIME LINÉAIRE

I.1. Amplificateur inverseur


Soit Ve (t) = 0.5 sin 200 π t ; Visualiser à l’oscilloscope Ve (t) et VS(t)

Comparer l’amplification en tension Av au rapport R2/R1

………………………………………………………………………………………………….

…………………………………………………………………………………………………...

Observer l’influence de la variation de l’amplitude de Ve sur Vs

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………...

I.2 Amplificateur non inverseur


Visualiser à l’oscilloscope Ve et VS, mesurer Av et le comparer à 1+R2/R1

Interpréter






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure 2




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

R2

R1

Figure1

Ve (t)

VS (t)

1.5KΩ

4.7KΩ

1.5KΩ



…………………………………………………..

………………………………………………….

…………………………………………………

………………………………………………….

…………………………………………………..

I.3 Sommateur


(V1= V2 = 0.5 sin 200π t , R1= R2 =R3 = 15 kΩ et R4 = 4.7 kΩ )

Visualiser à l’oscilloscope VS, mesurer et

comparer sa valeur à (V1 + V2)

VS = …………….. (V1+V2) =………………

Interpréter

……………………………………………………………………………………………….

……………………………………………………………………………………………….

I.4 Amplificateur différentiel

Réaliser le montage de la figure 4 ;

R1= R2 =R3 = 15 kΩ et R4 = 4.7 kΩ






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

V1

V2

R1

R2

R3

VS




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure3

V1

V2

R1

R2

R3

VS



Mesurer VS et comparer sa valeur à (V1-V2)

Vs = …………….. (V1-V2) =………………

Interpréter……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

I.5 Dérivateur

Réaliser le montage de la figure 5 (R1=15 kΩ , R2 = 4.7 kΩ et C = 10nF)

Visualiser le signal de sortie pour les signaux d’entrée suivants :

1) Ve = 5 V 2) Ve = 2sin 200π t 3) Ve: triangulaire de Vpp=2V f= 200Hz






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Figure 4

R




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou ACFigure5

Ve V

S

R2

R1

C



I.6 Intégrateur

Réaliser le montage de la figure 6 (R1=15 kΩ , R2 = 4.7 kΩ et C = 10nF)

Visualiser le signal de sortie pour les signaux d’entrée suivants

1) Ve = 5 V 2) Ve = 2sin 200π t 3) Ve: triangulaire de Vpp=2V f= 200Hz






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou ACFigure 6

R2

Ve V

S

C

R1



I.7 Conclusion

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

OBJECTIFS :

• Tracer les chronogrammes et la caractéristique de transfert en tensions d’un comparateur de tension ou d’un trigger de Schmitt.

• Déterminer les valeurs théoriques et pratiques de basculement d’un comparateur de tension ou d’un trigger de Schmitt.

MATÉRIEL :

• Amplificateur Opérationnel LM741 • Alimentation stabilisée +/-15 V.





• Oscilloscope.• G.B.F.• 2 Voltmètres continus.

Description de l’amplificateur : Symbole et Brochage

+ Vcc : alimentation positive (le plus souvent +15V) E + : entrée non inverseuse - Vcc : alimentation négative (le plus souvent –15V) E - : entrée inverseuse

Attention : la plupart du temps, l’alimentation +Vcc/-Vcc n’est pas représentée. Quand on met le montage sous tension, il faut toujours commencer par alimenter l’AO(le polariser : +Vcc ; - Vcc ; masse ).

MANIPULATION

I. Caractéristique de transfert de l’amplificateur

On fera varier Ve de –12 à +12V en utilisant la sortie continue du G.B.F.

I-1. Tracer la caractéristique de transfert Vs=f(ε ) . (sur papier millimétré)

I-2. Si ε < 0, quelle est la valeur de Vs ? ………………………………………………………………………………………………….

I-3. Si ε > 0, quelle est la valeur de Vs ? ………………………………………………………………………………………………



Décal 1

5 Décal

E - 2

E + 3

-Vcc 4 4

6 Out

7 +Vcc

8 NC

LM 741

ε = V+ - V- avec : V+ : la tension appliquée sur l’entrée E+ de l’amplificateur

V- : la tension appliquée

sur l’entrée E- de l’amplificateur

Ve GBF Vs



I-5. Indiquer les zones de fonctionnement en régime linéaire et de saturation sur la courbe obtenue.

II. Fonctionnement en comparateur :

II-1. Prévision du comportement du montage :II-1-1. Exprimer ε en fonction de Ve(t) et Uréf.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

II-1-2. Quelle condition doit vérifier Ve(t) pour avoir e > 0. Que vaut alors Vs(t) ?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

II-1-3. Quelle condition doit vérifier Ve(t) pour avoir e < 0. Que vaut alors Vs(t) ?……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

II-2. Relever les oscillogrammes de Vs(t) et Ve(t) en concordance de temps. Tracer sur cet oscillogramme, la tension Uréf. (Prendre trois couleurs différentes).

II-3. A partir de ces oscillogrammes

II-3-1. Déterminer la valeur Ve1 de Ve(t) correspondant au basculements de Vs(t) .Comparer Ve1 à Uréf. En déduire la valeur de e aux basculements de Vs.………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………II-3-2. Trouver la valeur de Vs pour Ve(t)>Ve1 : VS = ……………………….II-3-3. Trouver la valeur de Vs pour Ve(t)< Ve1 : VS = ……………………….

II-4. Pourquoi ce montage est-il appelé comparateur à un seuil.…………………………………………………………………………………………………..

II-5. Placer l’oscilloscope en mode XY et relever la courbe Vs = f(Ve). Indiquer sur la courbe son ou ses sens de parcours.



Ve GBFVe(t) : tension triangulaire

Amplitude 6V , fréquence 1KhzVs



II-6. Quelle courbe retrouverait-on pour Uréf=0 ? Justifier.………………………………………………………………………………………………….

II-8. Qu’observe-t-on pour Vs si Uréf > 3 V ? Justifier.………………………………………………………………………………………………….

II-9. Qu’observe-t-on pour Vs si Uréf < - 3 V ? Justifier.………………………………………………………………………………………………….

III. Comparateur à hystérésis ou Trigger de Schmitt :

III-1. Réaliser le montage suivant :

III-2. Vérifier à la mise sous tension que, l’entrée étant à la masse, la sortie peut se trouver indifféremment à +Vsat et à - Vsat.

III-3. Faire varier la tension la tension Ve entre -5 V et 5 V, par valeurs croissantes puis décroissantes : relever la tension Vs et construire la caractéristique de transfert Vs = f(Ve).

III-4. Placer l’oscilloscope en mode XY et relever la courbe Vs = f(Ve). Indiquer sur la courbe son ou ses sens de parcours.



R1 = 1.5 KΩ ; R2 = 10 KΩ




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Oscillogrammes de Vs(t) et Ve(t) courbe Vs = f(Ve) et la tension Uréf.

Ve Vs

R2

R1



III-5. Comparer les deux valeurs expérimentales des seuls de commutation aux valeurs

théoriques Vsat R RR

21

1

+±

IV. Conclusion générale :

………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………

MATÉRIELS :

• Amplificateur Opérationnel LM741 • Alimentation stabilisée +/-15 V. • Oscilloscope.






V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC




V/div

/div

V/div

V/div

DC ou AC

DC ou AC

Caractéristique de transfert Vs = f(Ve)



• G.B.F • Résistances : 10 KΩ ; 4.7 KΩ ; 47 KΩ• Capacités : 5 nF ; 20 nF

I. ETUDE DES FILTRES DE PREMIER ORDRE :

I. Etude d’un filtre passe-bas :

Soit le montage de la figure 1 suivante :

I.1 Déterminer la fonction de transfert du montage

………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

I.2 Montrer que la fréquence de coupure théorique est fc = RCπ21 et donner sa valeur

numérique. On donne : R1 = 4.7 KΩ ; R = 47 KΩ ; R3 = 10 KΩ ; C = 5 nF.

…………………………………………………………………………………………………...…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

I.3 Réaliser le montage de la figure 1.I.3.1 Choisir une tension sinusoïdale du signal d’entrée de façon qu’elle permette d’avoir un Fonctionnement linéaire de l’Aop. I.3.2Faire varier la fréquence du signal d’entrée et remplir le tableau suivant :

fVeVs

Ve/Vs20Log Ve/Vs

ϕ °

I.3.3 Sur papier semi-logarithmique tracer les lieux du gain GdB = f(f)et de phase ϕ ° = f(f ).

I.3.4 Retrouver les diagrammes asymptotiques des deux lieux.

I.3.5 En déduire la fréquence de coupure pratique.ISET …………. 35 Année


C

R1

R

R3

Y2Y1

Figure1

GBF



…………………………………………………………………………………………

II. Etude d’un filtre passe-haut :

Soit le montage de la figure 2 suivante :

II.1 Déterminer la fonction de transfert du montage

………………………………………………………………………………………………….………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

II.2 Montrer que la fréquence de coupure théorique est fc = RCπ21 et donner sa valeur

numérique. On donne : R = r = 4.7 KΩ ; R3 = 10 KΩ ; C = 20 nF.

…………………………………………………………………………………………………...………………………………………………………………………………………………

II.3 Réaliser le montage de la figure 2.

II.3.1 Choisir une tension sinusoïdale du signal d’entrée de façon qu’elle permette d’avoir un Fonctionnement linéaire de l’Aop. II.3.2 Faire varier la fréquence du signal d’entrée et remplir le tableau suivant :

fVeVs

Ve/Vs20Log Ve/Vs

ϕ °

II.3.3 Sur papier semi-logarithméque tracer les lieux du gain GdB = f(f)et de phase ϕ ° = f(f ).

II.3.4 Retrouver les diagrammes asymptotiques des deux lieux.

II.3.4 En déduire la fréquence de coupure pratique

…………………………………………………………………………………………….



Figure2

r

R

R3

CY2

Y1

GBF



III. Conclusion générale :

………………………………………………………………………………………………….…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….



Documents

70993789-travaux-pratiques-en.pdf