DipôlesEnseignement d’électronique de Première AnnéeIUT de l’IndreEric PERONNIN

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Dipôles usuelsRésistance Symbole - Unité

Unité : l’Ohm (W)

Relation courant / tension Loi d’Ohm :

Diagramme de Fresnel U et I sont en phase

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R

U

I

IRU

U

I

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Dipôles usuelsCapacité Symbole - Unité

Unité : le Farad (F) Relations

impédance (régime harmonique) : en régime harmonique : en régime transitoire (temporel) : énergie stockée :

Diagramme de Fresnel U est en retard de p/2 sur I

3

U

CI I(t)C

U(t)

ICj

U

1

dttdUCtI

2

21 UCEC

CjZC

1

UI

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Dipôles usuelsInductance Symbole - Unité

Unité : le Henry (H) Relations usuelles

impédance (régime harmonique) : en régime harmonique : en régime transitoire (temporel) : énergie stockée :

Diagramme de Fresnel U est en avance de p/2 sur I

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U U(t)

I L LI(t)

IjLU

dttdILtU

2

21 ILEL

LjZL

U

I

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Dipôles réelsIntroduction Les dipôles réels peuvent se comporter différemment de

leurs homologues parfaits. Le modèle équivalent d’un dipôle renseigne sur ses

réelles aptitudes : fréquence maximale de fonctionnement, tenue en charge (pour les capacités), pertes actives (pour les capacités et inductances).

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Résistance réelle axiale3 Technologies Carbone composite et film carbone

Caractéristiques typiques– fort coefficient de température (Tc = 5000 ppm/°C)

» R = R0(1+Tc T) où T est la température et R0 la résistance de référence de R.» bruit élevé.

– grande plage de valeurs possible, tolérance de 2% à 10%.– très faible coût (0.03 € pièce / 1000).– bon respect des caractéristiques jusqu’au MHz.

Utilisation– circuit de polarisation,– circuit de décharge pour capacité,– tirage en logique.

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Résistance réelle axiale3 Technologies (suite) Film métallique

Caractéristiques typiques– faible coefficient de température (de 10 à 100 ppm/°C),– bonne tolérance (de 0.1% à 1%),– valeurs de 10.0 à 301k,– très bonnes caractéristiques jusqu’à 100MHz,– faible bruit.

Utilisation– pont de mesure,– circuit oscillateur,– filtre actif.

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Résistance réelle axiale3 Technologies (suite) Wirewound resistor (résistance à enroulement)

Caractéristiques types– grande précision (0.01%),– grande stabilité en température (<10 pppm/°C),– utilisable jusqu’à 50kHz (forte capacité parasite en HF),– valeurs de 0.1 à 1.2M.

Utilisation– circuit accordé,– atténuateur de précision.

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Résistance réelleModèle équivalent

L : inductance série parasite C : capacité parallèle parasite Eth1, Eth2 : effet thermocouple aux extrémités

Notes : L et C affectent la résistance en hautes fréquences. Eth1, et Eth2 nécessitent de placer les 2 bornes de la

résistance à des températures égales pour voir leur effet annuler dans les applications nécessitant une forte précision (précision requise de l ’ordre du mV).

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E th2C

L

Eth1

R

BonFluxFlux Mauvais

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Résistance réelleRemarque : En dissipant de la puissance, la résistance élève sa

température (auto réchauffement) la datasheet indique ce pouvoir à l’aide du paramètre

« thermal resistance » ou « thermal derating » (Rth en °C/W)

exemple pour une résistance métallique de 9.9k– datasheet donne Rth = 125°C/W et Tc = 75ppm/°C– le circuit impose 9.9v aux bornes de la résistance– puissance dissipée : P = 9.9mW– élévation de la température : DT = P x Rth = 1.24°C– variation de R : DR = R0 Tc DT = (9900 . 75.10-6 . 1.24) soit 0.0093%

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Capacité réelleModèle équivalent d’une capacité réelle :

LESR : inductance série. RESR : résistance série. RL : résistance de fuite. RDA, CDA : résistance et capacité du modèle

d’absorption diélectrique.

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RDACDA

R

C

L

RESLLESR

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Capacité réelleRésistance de fuite (RL) Provoque la décharge lente d’une capacité chargée

(mauvais pour un stockage précis). Permet au courant continu de passer au travers de la

capacité (mauvais pour les applications de couplage AC).

Résistance série (RESR) Limite l’aptitude de la capacité à fournir rapidement de

l ’énergie. Est responsable des pertes dans la capacité.

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Capacité réelleInductance série (LESL) Peut impliquer des comportements oscillatoires dans les

amplificateurs HF. Limite l’aptitude de la capacité à fournir rapidement de

l’énergie.Absorption diélectrique (RDA, CDA) Caractérise l’effet mémoire d’une capacité :

on charge C sous une tension V = E = cte pendant DT1

on court-circuite instantanément C pendant DT2

on place la capacité à vide : on observe alors l’apparition d ’un phénomène de charge de C vers une valeur plus petite que E mais proportionnelle à E.

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Technologie des capacitésT itre d u d ia g ram m e

C < 1 0 nF

B o n m archéB o nn e s tab ilité

F a ib le ind u c ta n ceP e u vo lu m ine ux

< 0 .1%

N P O C e ra m ic

V o lum ine uxT < +8 5 °C

F o rte in du c ta n ce

B o n m archéB o nn e s tab ilité

0 .00 1 % à 0 .0 2%

P o lys tyrè ne

V o lum ine uxC < 1 0 nFC o ûte ux

T rè s s ta b leF a ib les p e rte s H FF a ib le ind u c ta n ceF a ib le to lé a ra n ce

> 0 .0 0 3%

M ic a

A sse r co u te uxV o lum ine ux

F o rte in du c ta n ce

B o nn e s tab ilitéT > 1 2 5 °C

N o m bre u se s va le u rs

0 .00 3 % à 0 .0 2%

T e flon

P e tites v a le u rsP e u d isp o n ib le

P e titeT > 1 2 5 °C

F a ib le ind u c ta n ce

0 .01%

M O S

V o lum ine u seF o rte in du c ta n ce

B o nn e s tab ilitéF a ib le co û t

T im p o rta n te

0 .1%

P o lyca rb on a te

V o lum ine u seF o rte in du c ta n ce

S ta b ilité m o ye n neF a ib le co û t

T im p o rta n teF a ib le ind u c ta n ce

0 .3 % à 0 .5%

P o lye s ter

T e chn o lo g ies d es c on d en sa te u rsV a leu rs d e qu e lq u es µ F a u p lus

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Inco

nvén

ient

s A

vant

ages

D

A

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Technologie des capacités

T m ax d e 1 0 5 °CV o lu m in eu x

F orte in d u c tan ce

F a ib le D A

0 .0 0 1 % à 0 .0 2 %

P olyp rop ylè n e

F u ite im p ortan teP o la ris é

M au va ise to lé ran ce e t m au va is e s tab ilitéF orte in d u c tan ce

F orts cou ran tsF ortes ten s ion s

F orte cap ac ité /vo lu m iq u e

E levé

E lec tro lyt iq u e A lu m in iu m

F u ite im p ortan teP ola ris é

M au va ise to lé ran ceM au va ise s tab ilité

P etite ta illeIn d u c tan ce m oyen n e

E levé

E lec tro lyt iq u e Tan ta le

Tech n o log ies d es con d en sateu rsV a leu rs su p é rieu res au µ F

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Inco

nvén

ient

s A

vant

ages

D

A