Sujet N°1 : AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR …officedubac.sn/IMG/pdf/Essais_et_mesures_electroniques_1er_gr_201… · Feuille 1/2 Code : 15 T 17 A 01 Sujet N°1 : ... manipulation et

UNIVERSITE DE DAKAR - BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT DU SECOND DEGRE TECHNIQUE

Durée : …… 04 H Epreuve

MESURES & ESSAIS

Série : T2

Coefficient : 03 1er Groupe

Feuille 1/2 Code : 15 T 17 A 01

Sujet N°1 : AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR BIPOLAIRE

Influence de RE sur l’amplification en tension AV A l’intention de tous les correcteurs, surveillants et candidats des épreuves de Mesures et Essais.

1. L’épreuve dure 4 heures au total (préparation, manipulation et compte rendu). 2. La préparation nécessite l’usage d’un papier carbone. L’original est obligatoirement remis au correcteur

avant que le candidat ne commence la manipulation proprement dite. 3. La préparation est prévue pour 1 heure, à titre indicatif. Si un candidat finit sa préparation avant le temps

imparti à titre indicatif, il est autorisé à commencer la manipulation. 4. Le candidat, à la fin de la préparation rend l’original et garde la copie au carbone pour toute la durée de la

manipulation. 5. La partie manipulation de l’épreuve n’est remise au candidat que si et seulement s’il rend l’original de la

préparation. Le candidat à la fin de l’épreuve (préparation, manipulation et compte rendu) doit obligatoirement rendre la copie au carbone

de la préparation, le compte rendu de la manipulation et le sujet dans son intégralité.

I/ Préparation : 1h

I-1 Etude statique

I-1-1 Donner à partir du montage ci-dessus le schéma permettant l’étude statique de cet étage

amplificateur ; et préciser les rôles de R1, R2 et Rc.

I-1-2 En utilisant les hypothèses sur le transistor ; déterminer par application du théorème de

Thévenin IBO, ICO et VCEO pour β = 100, VBEO = 0,65 V et E = 10 V.

R1= Orange Blanc Orange Or, R2= 5,6 k Ω, Rc = Marron Noir Noir Marron Rouge et RE = 100 Ω.

I-2 Etude dynamique

I-2-1 Le transistor est utilisé en émetteur commun, expliquer. Justifier pourquoi le montage est dit

amplificateur de puissance.

Préciser la nature et le rôle de CE et CS.

I-2-2 Rappeler le schéma équivalent simplifié d’un transistor bipolaire.

I-2-3 Donner le schéma équivalent dynamique de cet étage amplificateur en supposant que RE est

court – circuité.

I-2-4 Rappeler les expressions de l’amplification en tension Av et de l’amplification en courant Ai.

IC

IB

IE

CS

R1 RC

R2

E

CE

Ve Vs

RE



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Feuille 2/2 Code : 15 T 17 A 01

Sujet N°1 : AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR BIPOLAIRE

Influence de RE sur l’amplification en tension AV

REMARQUE

1- Cette deuxième partie de l’épreuve appelée manipulation n’est remise au candidat que si et seulement s’il rend l’original de la préparation.

2- Le candidat à la fin de l’épreuve (préparation, manipulation et compte rendu) doit obligatoirement rendre la copie au carbone de la préparation, le compte rendu de la manipulation et l’intégralité du sujet.

II/ Manipulation : 3 h

II-1 Pour K ouvert,

II-1-1 Régler Vemax à 50mV et f = 1 kHz puis relever ve(t) et vs (t), en déduire Av et le déphasage.

Conclure.

II-1-2 En gardant f constante, faire varier ve et déterminer la valeur limite de Vemax pour que vs reste dans

la zone de linéarité (garde une forme sinusoïdale).

II-2 Fermer K,

II-2-1 Garder Vemax = 50 mV et f = 1 kHz puis relever ve (t) et vs (t), en déduire A’v et le déphasage

Conclure.

II-2-2 En gardant f constante, faire varier ve et déterminer la valeur limite de Vemax pour que vs reste dans

la zone de linéarité.

Comparer et conclure.

Matériel

01 transistor 2N 1711 ou équivalent

01alimentation continue 12 V

01 résistance R1= 39 kΩ 1W

01 résistance R2 = 5,6 kΩ 1W

01 résistance Rc = 1,2 kΩ 1W

01 résistance RE = 100 Ω 1W

01 condensateur C1 = 0,1µF

01 condensateur C2 = 0,2µF

01 condensateur CE = 0,2µF

01 GBF + 1 boîte AOIP x 100

01 oscilloscope bicourbe

02 feuilles copies double

01 papier millimétré

02 feuilles de brouillon

01 papier carbone

K

CE

C2

R1 RC

R2

E

C1

ve vs

RE



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Série : T2


Feuille N° 1/2 Code : 15 T 17 A 01

SUJET N° 2 : REDRESSEMENT AVEC FILTRAGE

A l’intention de tous les correcteurs, surveillants et candidats des épreuves de Mesures et Essais.







I Préparation (1h)

I-1 Que représente le montage ci-dessous ?

I-2 Identifier les différentes parties du schéma bloc ci-dessus en précisant le ou (les) composant(s) pour

réaliser chaque fonction.

I-3 Donner le schéma de principe du redressement monophasé double alternance par pont de Graëtz

(débit sur une résistance R).

I-4 Donner l’expression des différentes valeurs caractéristiques du signal redressé Usmax, Usmoy, Useff, F, Ω et

f’ (fréquence) pour une charge résistive. (Débit sur R).

I-4-1 Usmax = la valeur maximale de la tension redressée.

Usmoy = la valeur moyenne de la tension redressée.

Useff = la valeur éfficace de la tension redressée.

F = le facteur de forme de la tension redresssée.

Ω = le taux d’ondulation de la tension redressée.

f’ = la fréquence.

La suite de l’étude concerne le filtrage.

I-5 Rappeler l’objectif attendu du filtrage.

I-6 Expliquer sommairement le principe du filtrage.

I-7 Donner l’expression de la tension moyenne dans le cas d’une charge R//C.

Les diodes sont supposées idéales.

ve

Uc

OV

US

C C2

E M

S

C1

F

T

~

-

220 V

50 Hz

Bloc 1 Bloc 2 Bloc 3 Bloc 4 Bloc 5



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SUJET N° 2: REDRESSEMENT AVEC FILTRAGE

REMARQUE



II/ Manipulation (3h)

II-1 Proposer puis réaliser le câblage du montage permettant d’étudier le redressement monophasé double

alternance par pont de (Graëtz débit sur une résistance en parallèle avec un condensateur R//C).

II-2 Mesurer les valeurs moyenne et efficace de la tension us(t) aux bornes de la résistance R.

En déduire F et .

II-3 Placer successivement en parallèle avec R chacun des condensateurs mis à votre disposition et

relever sur papier millimétré les différents oscillogrammes de uc(t) aux bornes de R//C.

En déduire pour chacun des condensateurs mis à disposition les valeurs de :

Ucmax, Ucmin, Uceff,

ΔUc = Ucmax -Ucmin,

Ucmoy = Ucmax -2

Uc=

2

minmax UcUc

II-4 Calculer F =Ucmoy

Uceff et =

Ucmoy

Uc comparer avec les valeurs trouvées en II-3.

Matériel

01 transformateur 220 / 12 V 1A.

04 diodes 1N 4007.

01 rhéostat 100 Ω 1A.

02 voltmètres.

01 ampèremètre.

03 condensateurs de 100µF, 470µF, 1000µF.

01 oscilloscope bicourbe.

02 feuilles de copie double.

01 feuille de carbone.

02 feuilles de brouillon.

01 papier millimétré.



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Série : T2



Sujet N°3 : STABILISATION DE TENSION







de la préparation, le compte rendu de la manipulation et l’intégralité du sujet.

I/ Préparation : 1 h

I-1 Donner les schémas de principe de chacun des montages.

I-1-1 Stabilisateur aval de tension.

I-1-2 Stabilisateur amont de tension.

I-1-3 Expliquer leur différence.

I-2 Stabilisation amont par diode Zéner 9,1 V 1,3 W.

I-2-1 Déterminer Izmax puis en déduire la résistance de protection Rp pour une tension d’entrée

Emax = 24 V.

I-2-2 Donner l’expression des tensions d’entrée E1 et E2 respectivement de début et de fin de

stabilisation.

I-2-3 Tracer l’allure de la courbe Us = f (E) ; matérialiser la plage de stabilisation et donner

l’expression du facteur de stabilisation en précisant sa nature.

I-3 Identifier puis compléter le schéma de principe ci-dessous pour réaliser une stabilisation en amont.

I-4 Expliquer le but du montage ci-dessous et puis donner l’expression de la tension de sortie ; justifier sa

constance.

Rp

Rp



MESURES & ESSAIS

Série : T2



Sujet N°3 : STABILISATION DE TENSION

1- Cette deuxième partie de l’épreuve appelée manipulation n’est remise au candidat que si et seulement s’il

rend l’original de la préparation. 2- Le candidat à la fin de l’épreuve (préparation, manipulation et compte rendu) doit obligatoirement rendre la

copie au carbone de la préparation, le compte rendu de la manipulation et l’intégralité du sujet.

II/ Manipulation : 3 h

II-1 Réaliser en insérant les appareils de mesure adaptés, le câblage du schéma permettant d’étudier la

stabilisation amont par diode Zéner.

II-2 Compléter le tableau de mesure.

E (v) 0 4 7 9 10 12 15 20 25

Us (v)

Iz

II-3 Tracer la courbes Us = f(E). En déduire la plage de stabilisation.

II-4 Calculer le facteur de stabilisation F =E

Us

.

II-5 Reprendre les points II-1/, II-2/ et II-3/ pour le montage stabilisateur à transistor ballast ci-dessous.

II-6 Comparer les résultats obtenus pour les deux (2) montages et conclure.

Matériel

01 diode Zéner 9,1 V 1,3 W.

01 transistor 2N 1711.

01alimentation continue 0 – 30 V.

01 résistance Rp 120Ω 1W.

01 résistance Rc 560 Ω 1W.

01 ampèremètre.

02 voltmètres.

02 feuilles copie double.

01 papier millimétré.

01 papier carbone.

IZ

Rc

Rp

E Us

Rp = 120 Ω , 1W

Rc = 560 Ω 1W

Rp

Rc

Feuille N° 1/2


Coefficient : 03


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Code : 15 T 17 A 01

1er Groupe

Série : T2

SUJET N°4 : REDRESSEMENT SIMPLE ET DOUBLE ALTERNANCE DEBIT SUR

CHARGE RESISTIVE

REMARQUE


1. L’épreuve dure 4 heures au total (préparation, manipulation et compte rendu). 2. La préparation nécessite l’usage d’un papier carbone. L’original est obligatoirement remis au

correcteur avant que le candidat ne commence la manipulation proprement dite. 3. La préparation est prévue pour 1 heure, à titre indicatif. Si un candidat finit sa préparation avant le

temps imparti à titre indicatif, il est autorisé à commencer la manipulation. 4. Le candidat, à la fin de la préparation rend l’original et garde la copie au carbone pour toute la durée

de la manipulation. 5. La partie manipulation de l’épreuve n’est remise au candidat que si et seulement s’il rend l’original de

la préparation. Le candidat à la fin de l’épreuve (préparation, manipulation et compte rendu) doit obligatoirement rendre la copie au

carbone de la préparation, le compte rendu de la manipulation et le sujet dans son intégralité..

I. PREPARATION (1h)

On donne : e(t) tension alternative sinusoïdale, de fréquence f = 50 Hz et d'amplitude Emax = 5 V.

On suppose que les diodes sont parfaites.

ud

e(t) R u(t)

u(t)R

u1

u4

u2

u3

e(t)

D1 D2

D3D4

I-1 Etude du schéma de la figure 1

I-1-1 Quelle est la nature de la grandeur électrique u(t) ?

I-1-2 On suppose que la diode est passante, que vaut ud ? En déduire l’expression de u(t) en

fonction de e(t).

I-1-3 On suppose que la diode est bloquée, que vaut u(t)? En déduire l’expression de ud(t)

en fonction de e(t).

I-1-4 Tracer u(t) et ud(t). Pourquoi le montage est-il appelé redresseur mono-alternance ?

I-2 Etude du schéma de la figure 2

I-2-1 Les diodes D1 et D2 sont-elles à cathode ou à anode commune ?

I-2-2 En déduire sur une période de e(t) les intervalles de conduction des diodes D1 et D2.

I-2-3 Les diodes D3 et D4 sont-elles à cathode ou à anode commune.

I-2-4 En déduire sur une période de e(t) les intervalles de conduction des diodes D3 et D4.

I-2-5 Représenter sur une période e(t) l'allure des tensions e(t), u(t) et u1(t). Justifier

l’appellation du redressement double alternance.

I-2-6 Calculer la valeur moyenne et la valeur efficace de la tension de sortie.

Figure1 Figure2

Feuille N° 2/2


Coefficient : 03


MESURES & ESSAIS

Code : 15 T 17 A 01

1er Groupe

Série : T2

SUJET N°4 : REDRESSEMENT SIMPLE ET DOUBLE ALTERNANCE DEBIT SUR

CHARGE RESISTIVE

REMARQUE



II. MANIPULATION (3)

II-1. REDRESSEMENT SIMPLE

ALTERNANCE

II-1-1 Réaliser le montage du schéma ci-dessus

en insérant les appareils appropriés pour

mesurer la valeur efficace et la valeur moyenne

u(t). Mesurer la tenson efficace et la tension

moyenne.

II-1-2 Relever en concordance de temps les oscillogrammes de e(t) et u(t).

II-1-3 Intervertir la place de la diode et de la résistance. Relever en concordance de temps les

oscillogrammes de e(t), et ud(t). Que constatez-vous entre u(t) et ud(t) ?

II-2. REDRESSEMENT DOUBLE ALTERNANCE

II-2-1 Réaliser le montage. Relever

l’oscillogramme de e(t). Relever les

oscillogrammes de u(t) et u1(t).

II-2-2 Quel type d’appareil peut-on

utiliser pour mesurer la valeur moyenne

Umoy de la tension de sortie. Mesurer

Umoy, comparer la à la valeur théorique.

II-2-3 Quel type d’appareil peut-on

utiliser pour mesurer la valeur efficace Ueff de la tension de sortie? Mesurer Ueff, comparer

la à la valeur théorique.

II-2-4 Remplacer les diodes 1N4007 par des LED (D1 et D3 par des LED vertes ; D2 et D4

par des LED rouges) et le transformateur par un G.B.F qui délivrera un signal sinusoïdal

d'amplitude 5 V et de fréquence 1 Hz.

II-2-5 Quelles sont les LED qui s'allument et s'éteignent simultanément. Le résultat est-il

conforme à ce qui était prévu ?

Matériels

04 Diodes 1N4007.

01 transformateur 220 V / 12V- 50Hz.

01 voltmètre DC.

01 voltmètre RMS.

2 LED vertes et 2 LED rouges.

01 G.B.F.

01 résistance R = 1kΩ.

01 Oscilloscope

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ESSAIS ET MESURES

Série : T2



SUJET N°5 : AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

REMARQUE








I. PREPARATION

Montage inverseur Montage non inverseur

I-1. ETUDE DE LA FIGURE 1

ve(t) : tension sinusoïdale, d’amplitude 1 V, de fréquence 1 kHz.

L’amplificateur opérationnel est supposé parfait et polarisé entre +15 V et -15 V.

I-1-1 Pourquoi R1 et R2 sont-elles traversées par un même courant ?

I-1-2 Déterminer l'expression de vs en fonction de R1, R2 et ve.

I-1-3 Détermination de la limite du fonctionnement linéaire :

Indiquer la condition à réaliser sur Vemax pour que la tension de sortie ne soit pas saturée

(Vsmax = 15 V).

ve gardant l’amplitude 1 V, établir la condition de non-saturation pour le rapport R2 / R1

I-2. ETUDE DE LA FIGURE 2

L'Amplificateur Opérationnel est supposé parfait et polarisé entre +15 V et -15 V.

II-2-1 Déterminer l'expression de vs en fonction de R1, R2 et ve.

II-2-2 Détermination de la limite du fonctionnement linéaire :

Indiquer la condition à réaliser sur Vemax pour que la tension de sortie ne soit pas saturée

(Vsmax = 15 V).

ve gardant l’amplitude 1 V, établir la condition de non-saturation pour le rapport R2 / R1.

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ESSAIS ET MESURES

Série : T2



SUJET N°5 : AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

REMARQUE



II. MANIPULATION

II-1. MONTAGE INVERSEUR

II-1-1 Réaliser le schéma de montage de la figure 2 en insérant l’appareil permettant de relever les

oscillogrammes de ve(t) et

vs(t).

II-1-2 Relever les

oscillogrammes de ve(t) et

vs(t) en concordance de

temps pour R2 = 5,6 kΩ et

R1 = 1kΩ.

II-1-2 Pour des valeurs

successives de R2,

compléter le tableau de mesures suivant :

R2(kΩ) 0 3,9 5,6 8,2 12 15 22

vs(V)

Av

II-1-4 Tracer la courbe de gain en tension (s) Av = f (R2).

II-1-3 Distinguer sur la courbe la zone de régime linéaire et la zone de saturation. Conclure.

II-2 . MONTAGE NON INVERSEUR

Réaliser le schéma de montage de la figure 1 en insérant l’appareil permettant de relever les oscillogrammes de

ve(t) et vs(t).

II-2-1 Relever les oscillogrammes de Ve(t) et Vs(t) en concordance de temps pour R2 = 5,6 kΩ et R1 = 1 kΩ.

g Pour des valeurs.

R2(kΩ) 0 3,9 5,6 8,2 12 15 22

Vs(V)

Av

successives de R2 , compléter le tableau de mesures suivantes :

II-2-2 Tracer la courbe Av = f(R2).

II-2-3 Distinguer sur la courbe la zone de régime linéaire et la zone de saturation. Conclure.

MATERIELS

01 alimentation double 2 × 15 V ou 02

alimentations 15V

01 GBF

01 amplificateur opérationnel LM741 ou

équivalent

01 résistance R1 de 1kΩ

01 voltmètre AC

01 résistance R2 de 3,9 kΩ 1 W ; de 5,6 kΩ

1 W de 8,2 kΩ 1 W ; de 12 kΩ 1 W ; de

15 kΩ 1 W ; de 22 kΩ 1 W .

01 papier millimétré

02 feuilles de copie double

01 oscilloscope bicourbe

01 feuille de brouillon

Documents

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