ESIEE Paris 1 IGE2001 Bernard LATORRE novembre 2014

CONTRÔLE d'ELECTRONIQUE ANALOGIQUE

Epreuve sans documents excepté une feuille de synthèse de cours format A4 recto-verso autorisé sans TD, TP, ni exercice, ni annale. Feuille avec votre nom à remettre avec la feuille réponse.

durée : 2 heures.

Répondre SVP exclusivement sur la feuille réponses en annexe

1. AMPLIFICATEUR CLASSE B SIMPLE : PUSH-'PULL

i B

Ve ""'

~a

Rs

Ve=E.sin(rot) ro=2nl000 rd/s On prendra IV sEl= 0,6V

a. Lorsque Ve > 0,6V = VBE indiquer si le transistor Tl est actif (Tl On)

Vs

ou bloqué (Tl Off). De même pour T2 : actif (T2: On) ou bloqué (T2 Off). b. Dessiner l'allure de Ve et Vs en fonction du temps sur 2 périodes avec E=2V ici sur un

même graphe. c. Tracer Vs en fonction de V e : Vs = f(V e) d. Calculer Pu, la puissance utile en sortie sur Rs. e. On négligera ici la distorsion de croisement ; calculer le courant Imoy de i traversant Rs

quand Ve>O. f. En déduire Pf, la puissance fournie par les sources +V cc et -V cc en sortie sur Rs. g. En déduire r]max, le rendement maximum de l'amplificateur quand E=Vcc.

Réponses à retranscrire directement sur la feuille annexe associée

2. Redressement simple alternance avec filtrage R,C

On considère le circuit suivant :

Id

<---------

Vd Ic

Ve + c

Ve(t) = E.sincot avec co= 314rd/s=2. 1r .50Hz etE= 9,4V la résistance de charge Re = 150Q

On adopte pour la diode, le modèle avec seuil tel que : V Th= 0,6V avec une résistance série rcto =O.

On supposera le régime permanent atteint. On définit fi.D l'ondulation résiduelle de la sortie Vs

Ir

Vs(t)

!!.:. La tension de sortie Vs varie entre les bornes : Dmin=Do -fi.D < Vs(t) < Dmax=Do Calculer Do, la valeur maximale de Vs(t). Remarque: Do peut aussi être considérée comme une valeur moyenne de Vs lorsque fi.D tend vers O.

En déduire la valeur du courant moyen 10 parcourant Re lorsque Vs= Do.

b. Dessiner schématiquement l'allure de Vs(t), la tension en sortie en fonction du temps.

c. Déterminer la valeur l'ondulation relative en sortie: t.U lorsque la capacité du condensateur Uo

est de C=1,9mF. On supposera ici que le temps de charge du condensateur est très inférieur (négligeable) devant son temps de décharge.

d. Calculer le temps tl à partir duquel la diode se met à conduire en régime permanent ainsi que l' angle co. tl en radians.

On pourra écrire Id en fonction de le et Ir et on rappelle que] =Cd Vs. c dt

~ Exprimer le courant maximum Ictmax, en fonction de D0 , Re , C, co et tl. Calculer alors la valeur de Ictmax·

Réponses à retranscrire directement sur la feuille annexe associée

2

3. Etude d'une source de courant

Pour alimenter une bobine de déflexion magnétique, on réalise le circuit suivant : v cc

R1 10K

R2 SK

L

[

/] = 100

Caractéristiques du transistor VsE = 0,6V

VcESAT ::::: 0,2V

Re

ici V cc= 25V

a. On désire siinplifier le circuit au niveau de la base en utilisant le théorème de Thévenin entre la base et la masse. Calculer alors la résistance de Thévenin équivalente Rth ainsi que le générateur de Thévenin équivalent Eth . Dessiner le nouveau schéma simplifié.

b. En utilisant le modèle statique du transistor, représenter le schéma équivalent en continu du circuit permettant de fixer le point de fonctionnement et en particulier le courant Ico·

c. Lorsque Re= 1 KQ, calculer la valeur du courant collecteur du transistor Ico Quel est dans ce cas l'état du transistor: bloqué, saturé ou en régime linéaire?

d. Calculer le courant maximal Icmax correspondant à la valeur de Re =0. Quel est alors 1' état du transistor : bloqué, saturé ou en régime linéa!re ?

Réponses à retranscrire directement sur la feuille annexe associée

3

4. Amplificateur à transistor bipolaire NPN au silicium : montage « émetteur commun» V cc

R1

Rg C1

Ru Vs R2

Rg= soon; Vcc= 15V

R1=20Kn;

R3=1,5Kn;

R2=10Kn

R4=1Kn;

Vg = E.sin(w.t) avec E< lV

On supposera les condensateurs idéaux aux fréquences utilisées.

Caractéristiques du transistor : { :BE= ~ 0

~ Th ~ 0 , 6 V

VcESAT ~ 0,2V

a. On s'intéresse d'abord uniquement à l'étude statique du circuit. Simplifier le circuit au niveau de la Base en utilisant le théorème de Thévenin entre la Base et la masse. Calculer alors la résistance de Thévenin équivalente Rth ainsi que le générateur de

Thévenin équivalent Eth. Dessiner le nouveau schéma simplifié. b. Calculer le point de fonctionnement (polarisation) du transistor : V CEO et Ico. c. Calculer rn, la résistance dynamique du schéma en "PI" à 300°K d. On s'intéresse maintenant à l'étude dynamique (variation en petits signaux) du circuit.

Représenter le schéma équivalent en petits signaux de ce circuit amplificateur.

e. Calculer le gain dynamique intrinsèque en tension de l'amplificateur : Avi = Vs , Ru=+w Ve

f. Déterminer les résistances dynamiques d'entrée Re et de sortie Rs de ce montage amplificateur.

g. En se servant de A vi déjà calculé et du schéma équivalent «petits signaux» de l'ensemble de l'amplificateur, calculer Ave, le gain d'amplification en tension composite avec sa charge

Ru = 2KQ : Ave = Vs Vg

Réponses à retranscrire directement sur la feuille annexe associée

4