MANUSCRIT DES TRAVAUX PRATIQUES

UNIVERSITE DJILLALI LIABES (SBA)FACULTE DE GENIE ELECTRIQUEDEPARTEMENT D’AUTOMATIQUEMANUSCRIT DES TRAVAUX PRATIQUESD’ELCTRONIQUE APPLIQUEEPARCOURS:MASTER 1 AUTOMATIQUE ET SYSTEMESPréparé par Mme K.OuariSommaireTP 1: Etude du comportement en fréquence d’un filtre passe haut et passe bas.TP 2: Etude d’un transistor JFETTP 3 : Amplificateur de puissance Classe B1

TP 1 : ETUDE DU COMPORTEMENT EN FREQUENCE D’UNFILTRE PASSE HAUT & PASSE BAS ‘APPLICATION SURCIRCUIT (RC) & (CR)But du TP :Le but de ce TP est l’étude du comportement en fréquence d’un quadripôle RC et CR pourmettre en évidence la propriété filtrante en fréquence de ce type de circuit électronique.A) Analyse théoriqueL’analyse purement algébrique de l’évolution du gain et de la phase de la fonction de transfertd’un circuit devient souvent très vite complexe et fastidieuse. Aussi, on préfère utiliser unereprésentation graphique : les diagrammes de Bode. On définit :GdB (ω ) 20logqui s’exprime en décibel (dB)φ argRemarque :L’axe des fréquences est en échelle logarithmique (graduée par décade), ce qui permet unereprésentation sur une plus large plage de valeurs (compression d’échelle).Les diagrammes de Bode peuvent se représenter sous forme de courbe réelles ou dediagrammes asymptotiques :: c’est la représentation graphique des fonctions GdB et φ en fonctionde f ou de ω.: c’est la représentation graphique simplifiée des fonctionsà l’aide de leurs équivalents aux bornes du domaine de définition (ω 0, ω et ω ωc).si on pose ωc 1/RC, la fonction de transfert devient : H(jω) 2

Etude du moduleLa représentation asymptotique de Bode est donc composée de 2 asymptotes :- 1 asymptote parallèle à l’axe des fréquences pour ω ωc (GdB 0dB)- 1 asymptote oblique de pente –6dB/octave ou –20dB/décade pour ω ωc- Le point d’intersection entre les 2 asymptotes est le point où ω ωc, c’est lapulsation de coupureEtude de l’argument:La représentation asymptotique de Bode est donc composée de 2 asymptotes :- 1 asymptote parallèle à l’axe des fréquences pour ω ωc (φ 0 )- 1 asymptote parallèle à l’axe des fréquences pour ω ωc (φ -90 )- Le point d’intersection entre les 2 asymptotes est le point où ω ωc (φ -45 )Courbes de Bode:Remarques :La pente à 20dB/décade (ou 6dB/décade) est typique d’un système du 1ier ordre en ω.Le déphase de 90 est typique d’un système du 1ier ordre en ω.Un système d’ordre n apportera des pentes et des déphasages n fois plus grand.A) Manipulation expérimentale :3

1. Réaliser le circuit suivant avec les réglages ci-dessous et Visualiser sur oscilloscopeles signaux Ue(t) ’tension d’attaque ’ et Uc(t) ‘tension de sortie ’.R 10kΩC 1nfUe(t) 3sin(2πft) vOn attaque le circuit par un signal u(t) 3 sin(2πft) v, à la fréquence f du tableau ci-dessous :2. Relever pour chaque valeur de fréquence la valeur Uc max .3. Tracer en fonction de la fréquence les valeurs Ucmax et déterminer la nature de cefiltre.4. Localiser la fréquence de coupure w0 2πf0 pour laquelle la tension de sortieUc (Ucmax)max / 2.5. Prédire théoriquement la valeur de la fréquence de coupure w0.6. A la lumière de votre manipulation, proposer un montage d’un filtre passe haut etvérifier expérimentalement sa réponse en fréquence.4

TP 2 : ETUDE D’UN TRANSISTOR JFET1 But du TPLe but de la manipulation consiste à entreprendre l’étude des caractéristiques d’un transistor àeffet de champ JFET (comme Junction Field Effect Transistor) ainsi, nous montre comment ilpeut être utilisé pour un amplificateur de signal.Le principe de fonctionnement de tous les transistors à effet de champ est sensiblement lemême : un contrôle de la conduction du canal est décrit par la tension entre la grille et lasource UGS, c'est-à-dire que le courant de sorti ID est commandé par le potentiel d’entrée UGS.Pour bloquer le transistor JFET, il faut appliquer une tension UGS -Vp (Vp est appeléetension de pincement).La figure1 montre un exemple des caractéristiques de transmission et de sortie d’un transistorJFET.Fig. 1 – Caractéristiques d’un transistor JFET. Notons que UGS doit être toujours négative.2 ManipulationMatériel :-1 Ampèremètre et 2 Voltmètres continus DC.2 Alimentations stabilisées variables.1 Oscilloscope double trace.Un générateur BF.1 transistor JFET à canal n de référence BF245B.Résistance R 4.7 kΩ .5

3 Etude des caractéristiques statiques d’un transistor JFETRappelons, qu’une caractéristique statique et une fonction algébrique reliant deux ou plusieursgrandeurs.Fig. 2 – Schéma de mesure des caractéristiques statiques.Attention ! La tension grille-source UGS doit être négative !Pour relever les caractéristiques d’un transistor, il faut veiller à ne pas dépasser les valeurs limites ducomposant à semi-conducteur.Attention !Les tensions grille-source et grille-drain d’un transistor JFET avec un canal n ne doiventjamais être positives ! Si jamais le potentiel du canal (de type n) est plusbas que le potentiel de lagrille (de type p), la diode grille-canal devient passante : la structure peut se détériorer.3.1 Caractéristique de sortie1- Câblez le montage de la figure 2, en plaçant les appareils de mesures permettant de mesurer UGS,UDS et ID.2- Mesurer la caractéristique de sortie (ID f(UDS)) pour les UGS suivants : 0 V, -2 V, -4 V en faisantvarier la tension UDS entre 0 et 16 V avec: un pas de 1 V entre 0 et 5 V et, un pas de 2 V entre 6 et 16V.3- Estimez la résistance de sortie petit signal en régime de saturation.3.2 Caractéristique de transmissionEn fixant la tension UDS à 15 V, mesurer la caractéristique de transmission en faisant varier latension UGS entre 0 et -8 V avec un pas de 1 V. En déduisant la tension de seuil, i.e. la tension quibloque le transistor.A partir de ces données, estimer la transconductance (ou le coefficient de la pente) gm en étudiant lazone la plus linéaire de la caractéristique de transmission.6

Fig. 3 – Schéma de l’amplificateur pour une caractérisation en régime statique.4 Etude d’un étage à source commune4.1 Etude de la caractéristique de transmissionPour l’amplificateur à source commune (figure 3), la tension d’alimentation UDD étant fixée à 15Vet la résistance R ajustée à 4.7 kOhms se trouve en série avec le canal (dipôle drain-source) dutransistor.1) Tracer la caractéristique de transmission en régime de courant continu (tension de sortie en fonctionde la tension d’entrée). Pour cela appliquez les tensions Uin entre -5V et 0V avec un pas de 0.5 V.Tracer la courbe de la caractéristique.2) Identifier les zones de fonctionnement. Quelle zone va-t-on choisir pour effectuer une amplificationlinéaire d’une tension variable ? Quel est le gain d’un tel amplificateur ? Ou place-t-on le point defonctionnement ? Quelle est l’amplitude maximale de la tension sinusoïdale que l’on pourra amplifieravec un tel amplificateur ?4.2 Réalisation d’un amplificateur de tensionOn branche le générateur de tension sinusoïdale uin en série avec la source de tension continue Uin -2V (figure 4). On fixe la fréquence de la sinusoïde à 500 Hz.1) Régler l’amplitude de la tension sinusoïdale de sorte à ce qu’elle balaie la plage des tensionsd’entrée entre 0 et 5 V. Afficher simultanément la tension de sortie sur la voie 1 de l’oscilloscope, latension d’entrée sur la voie 2.Activez le mode XY de l’oscilloscope, observer le tracé de la caractéristique de transmission etcalculer le gain entension.7

Fig. 4 – Schéma de l’amplificateur pour une caractérisation en régime dynamique.2) Faites revenir l’oscilloscope en mode normal, tout en affichant en même temps les tensions d’entréeet de sortie.Régler la tension générée par la source continue à un niveau nécessaire pour assurer unfonctionnement linéaire (Uin -2 V). Régler l’amplitude de la tension d’entrée à la valeur maximalepour laquelle une amplification linéaire est possible. Observer la tension de sortie : vous devez voirune onde sinusoïdale non-déformée ou faiblement déformée.Estimez le gain et comparez-le avec la valeur déduite du graphique de la caractéristique detransmission.3) Augmentez l’amplitude de la tension sinusoïdale : comment évolue la forme d’onde de la tension desortie ?8

TP: 3 AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE CLASSE BObjectifs : Comprendre le fonctionnement d’un amplificateur de puissance de classe B dutype push-pull, établir le bilan des puissances et le rendement du montage.La finalité des amplificateurs est la commande d’un actionneur (haut- parleur, moteur,inductance, résistance ) sans déformation du signal appliqué en entrée.Classes de fonctionnementsSoit un transistor et sa droite de charge. Selon la position du point de repos, on définit lesclasses de fonctionnement différentes.Classe A : Lors du fonctionnement, il n’y a ni saturation ni blocage. Le point de repos idéalest le point A situé au milieu de la droite de charge.Classe B : Le transistor est conducteur pendant exactement une demi-période. Le point derepos idéal est le point B tel que IC 0 et VCE E.Classe AB et Classe C.Matériel :2 alimentations stabilisées1 GBF1 oscilloscope1 transistor de puissance NPN BD233,1 transistor de puissance PNP BD234,1 résistance Rshunt 100 Ω1 résistance RL 330 Ω1 multimètreI. FONCTIONNEMENT DE L’AMPLIFICATEUR, MONTAGE « PUSH-PULL »Le montage « push-pull » est constitué de 2 montages « collecteur-commun », (l’un constituéd’un transistor NPN : T1 et l’autre d’un PNP : T2) avec une entrée commune (base), unesortie commune (émetteur) et donc une charge commune (RL). Le générateur de tension vefournit la forme du signal que l’on souhaite appliquer à la charge.L’alimentation symétrique /-Eo fournit la puissance à la charge. Régler les alimentations DC à Eo 6V. Régler le GBF pour qu’il fournisse une tensiontriangulaire de dynamique Ve 5 Vpp, sans offset, à f 125Hz. RL 330Ω. Rshunt 100 Ω.9

Câbler le schéma complet (avec des connections les plus courtes possibles et en utilisant lescavaliers) de sorte que l’on puisse enlever aisément l’un ou l’autre des deux transistors.Si le montage oscille, mettre les condensateurs de 470 μF (attention à la polarité) entre lescollecteurs et la masse. Observer les tensions d’entrée et de sortie. Tracer les oscillogrammes ve(t) et vs(t) en modeDUAL sur votre compte-rendu . Tracer la fonction de transfert vs(ve) en mode XY sur votrecompte-rendu . Oter le transistor T2 du montage. En déduire la zone de conduction de T1 (hachurer cettezone sur la bande en dessous du graphe 2, puis sur celle du graphe 1). Replacer le transistor T2 et ôter le transistor T1 du montage. En déduire la zone deconduction de T2 (hachurer cette zone sur la bande en dessous du graphe 2, puis sur celle dugraphe 1). Déduire des mesures précédentes l’allure des courants iC1 dans le transistor T1 et iC2 dansle transistor T2 en précisant les valeurs maximales ou minimales.II. PUISSANCES MISES EN JEU DANS L’AMPLIFICATEUR En gardant les tensions d’alimentations DC Eo 6 VPréparation : Quelle puissance peut supporter cette charge RL avec 4 résistances 33 Ω (2 W)en parallèle ? Régler le générateur BF à la tension maximale sinusoïdale (f 125Hz) telle que la tensionde sortie soit à la limite de l’écrêtage.1. Puissance du GBF :La tension et le courant fournis par le générateur BF sont sinusoïdaux et en phase ou enopposition de phase. Mesurer la tension efficace aux bornes de la résistance Rshunt. Mesurer la résistance Rshuntà l’ohmmètre. En déduire le courant fourni par la source. En déduire la puissance fournie parle générateur Pg.10