L'electronique de A Aa Z : 500 entrAees et des exemples pour comprendre

297 Pages·2006·4.02 MB·French

by  Neffati

T Tahar Neffati
.

N
E
F
F
A
T
I
Tahar Neffati
L
’
É
L’ÉLECTRONIQUE de A à Z L
E
500 entrées et des exemples pour comprendre
C
T
Les connaissances en électronique deviennent de plus en plus TAHAR NEFFATI
pointues et nécessitent une connaissance parfaite des sujets est maître de conférences R
à l’université de Cergy-
abordés. Comment maîtriser rapidement les diodes, les Pontoise et au
O
transistors, les amplificateurs opérationnels et autres thyristors? Conservatoire national
des Arts et Métiers. DES EXEMPLES D’APPLICATION
En étudiant l’électronique par sujet, en abordant juste ce qui
N
est nécessaire afin d’en avoir une compréhension globale et DES SCHÉMAS DE SYNTHÈSE
sérieuse.
I
Ce dictionnaire regroupe les 500 termes d’électronique qu’un Q DES CONSEILS POUR RÉVISER
étudiant est amené à rencontrer dans les premières années
U
d’études supérieures. Les définitions sont complétées par de
nombreux exemples d’applications et des montages pertinents.
E
Véritable outil de travail et de révision, cet ouvrage est destiné

aux étudiants en IUT de Génie électrique, en Licence, aux élèves
d
en classes préparatoires et aux candidats aux concours de
l’enseignement. e
A

à
500 ENTRÉES ET DES EXEMPLES POUR COMPRENDRE
Z
1ercycle 2ecycle 3ecycle
1 2 3 4 5 6 7 8
LICENCE MASTER DOCTORAT
9 782100 494873
ISBN 2 10 049487 2 www.dunod.com
prelims Neffati Page I Mardi, 19. septembre 2006 11:17 11
ÉLECTRONIQUE
A Z
de à
prelims Neffati Page II Mardi, 19. septembre 2006 11:17 11
prelims Neffati Page III Mardi, 19. septembre 2006 11:17 11
ÉLECTRONIQUE
A Z
de à
500 entrées et des exemples
pour comprendre
Tahar Neffati
Maître de conférences à l’université de Cergy-Pontoise
et au Conservatoire national des Arts et Métiers.
prelims Neffati Page IV Mardi, 19. septembre 2006 11:17 11
© Dunod, Paris, 2006
ISBN 2 10 049487 2
(cid:2) (cid:2)
“doc” — 2006/9/14 — 10:33 — page v — #1
(cid:2) (cid:2)
Z
A
AVANT-PROPOS
Àcellequiatoujoursmanifestépourmoidel’amour,
del’amitiéetdusoutien.
Àtoimafemme
Cetouvrageestspécialementdestinéauxétudiantsdupremiercycleuniversitaireetauxétu-
diantsenBTSouenDUT,ainsiqu’auxélèvesingénieurs,dansledomainedel’électronique.
C’estaussiunouvragedebasepourlestechniciens.
L’électroniqueestunsujetextrêmementvasteetlalittératurequis’yrapporteesttrèsabon-
dante,maisontrouveessentiellementdeuxtypesd’ouvrages:
– desouvragespourdébutants, quitraitent souventlessujets debase :transistors, amplifi-
cateursopérationnels...
– des ouvrages spécialisés qui traitent d’un sujet (filtrage) ou une partie bien déterminée :
transmission,traitementdusignal...
C’estpourrépondreàunbesoinintermédiaireressentipardenombreuxétudiantsquecelivre
aétérédigépours’intégrer danslanouvelle collection publiée parlesÉditionsDunod(Les
mathématiquesdeAàZ,LaphysiquedeAàZ,LachimiedeAàZ).
Celivrepermettraàdenombreuxétudiantsettechniciensdetrouverrapidementparmotclef
lesujetquilesintéresse.
Onpeutparexemplechercheretcomprendrel’essentielsurlesfiltresdeButterworthettrou-
verletableaudesfonctionsdetransmissionsanspasserparlathéoriedesfiltres,niledéve-
loppementmathématiquequis’yrattache.Onchercheainsiunmot(entropie,onde,lignede
délit transmission,champélectrique...)afindecomprendrel’essentieldesadéfinition.
n
u Il est évident que l’électronique, « toute l’électronique » ne peut être traitée dans un seul
eest volume de 300 pages qui s’adresse principalement aux étudiants. L’ouvrage doit donc être
é
oris efficaceetpeucoûteux,mais,ilnedoitêtreniunaide-mémoire,niunconcentrédeformu-
aut laires. C’est pour cette raison que certains mots clefs qui peuvent intéresser certaines per-
n
o
n sonnesnesetrouventpasforcémentdanscevolume.
e
opi Cetouvrageestdoncconsacréàl’étudedesmotslesplusutilisésparlesélectroniciens.Cer-
c
o
ot tainsmotssontplusdéveloppésqued’autrespourpermettreauxétudiantsetauxautodidactes
h
ap d’assimilerlesprincipalesnotionsdel’électronique.
L
– Ilfautespérerqueleprésentouvragepourra,au-delàdesonobjectifpremier(trouverrapide-
d
o
n mentunedéfinition,unedescriptionouuneapplication),servird’outilsderévisionspourdes
u
D
© examensécritsouoraux.
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
“doc” — 2006/9/14 — 10:33 — page vi — #2
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
“doc” — 2006/9/14 — 10:33 — page 1 — #3
(cid:2) (cid:2)
A
Z A
B
A
C
D
E
A F
Aestlesymboledel’ampère,quiestl’unitédemesuredel’intensitéducourantélectrique.
G
A(amplificateurclasse)
V
UnamplificateurdetensionclasseAestsouventunampli- CC H
ficateur constitué de transistors bipolaires, ou de transis-
I
tors à effets de champs (FET). Ce genre d’amplificateur C I
estleplusutiliséenélectroniqueanalogiqueàtransistors. R2 RC
J
L’entrée e(t) et la sortie s(t) sont des tensions. Le point
de repos (point de polarisation) de chaque transistor doit
v K
être situé sur la droite de charges, dans la partie centrale S
(loindespointscaractéristiquesquisontlasaturationetle ve R1 RE L
blocage).
L’amplificateur représenté à la figureA.1est unmontage M
enémetteurcommunnondécouplé.Lapolarisationimpo-
FigureA.1 Montageen
séeparlesrésistances R et R donneunpointdereposN N
1 2 classeA:émetteur
situé « vers le milieu » de la droite de charge statique du
communnondécouplé
montage. O
Le rendement d’un amplificateur classe A est inférieur à 25 %. On utilise donc souvent ce
P
genred’amplificateurpourlesfaiblespuissances.
Q
I
V C
CC
R +R R
C E
N
I S
élit C0
d
un T
oriséeest VCE0 VCC VCE U
ut
a
on FigureA.2 Droitedechargestatiqueetpointdefonctionnement V
n
e
copi Accepteur(voirdopage) W
o
ot
ph Actif(circuit)
a X
L
– Enélectroniqueanalogique,uncircuitpeutfonctionnersansavoirbesoind’apportd’énergie
d
no continue. C’est le cas par exemple d’un circuit RLC série ou parallèle. Dans d’autres cas, Y
u
D
certainscomposantsducircuitnécessitentl’apportdel’énergied’unealimentationstabilisée
©
Z
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
“doc” — 2006/9/14 — 10:33 — page 2 — #4
(cid:2) (cid:2)
2 Actif(filtre)
oud’unepile.C’estlecasdescircuitsintégrésetdesmontagesàtransistors.Onditalorsque
lecircuitestuncircuitactif.
Actif(filtre)
Ladistinction essentielle entre un filtre actif et un filtre passif est dueà l’utilisation ou non
d’unélémentactif.
Un filtre réalisé au moyen de résistances, de condensateurs et d’éléments actifs (transistors
bipolaires,transistorsàeffetdechamp...)estappeléfiltreactif.Actuellement,l’élémentactif
le plus utilisé est l’amplificateur opérationnel, qui permet la réalisation de filtres utilisables
jusqu’àdesfréquencesdequelquesdizainesvoirquelquescentainesdekilohertz.
Contrairement aux filtres passifs, les filtres actifs n’utilisent pas d’inductances. Cette diffé-
rencepermetdefairelesremarquessuivantes:
– l’absenced’inductancesréduitl’encombrementdudispositif,cequipermetlaréalisation
sousformeintégrée,
– lesfiltresactifssontgénéralementcaractériséspardesimpédancesd’entréetrèsélevéeset
pardesimpédancesdesortieassezfaibles,cequipermetlamiseencascadedeplusieurs
cellulesélémentairesetlamultiplicationdeleursfonctionsdetransfertsanssesoucierdu
problèmed’adaptation,
– leprixdelaréalisationd’uneinductanceestélevé,comparéauprixd’achatd’unconden-
sateur.Deplus,unebobineprésentetoujoursdespertesnonnégligeables,unfaiblecoeffi-
cientdesurtensionetunemauvaisestabilitéthermique.
Lesfiltresactifsneprésententpasquedesavantages aC
par rapport aux filtres passifs. Outre la nécessité
d’utiliser une alimentation externe et la limitation R R
+
de la dynamique maximale de sortie, le coefficient
−
desurtensionpeutdevenirassezélevé:danscecas, bC V
ilyarisqued’oscillationsspontanées. Ve S
Plusieurs cellules élémentaires permettent de réali-
ser des filtres actifs, c’est le cas du filtre passe-bas
FigureA.3 Filtrepassebas
d’ordre2réaliséavecunecelluledeSallen-Key.
d’ordre2utilisantlacellulede
Sallen-Key
Adaptationd’impédance
Considéronsunecharged’utilisationnotée Z branchéesurungénérateurdeforceélectro-
U
motrice e et d’impédance interne Z . Si la condition d’adaptation en puissance n’est pas
g g
satisfaite,onpeutintercalerentrelasourceetlachargeunquadripôlecomposéderésistances
oud’inductancesetdecondensateursquiréaliseralaconditionsouhaitéeencontinuouàune
fréquencedetravailbiendéterminée.
Prenons l’exemple suivant : pour adapter une source de tension e , de résistance interne
g
R = 50 V à une charge de résistance Z = R = 75 V, on utilise l’atténuateur de la
g C C
figureA4constituédedeuxrésistances R et R .
S P
R ·(R + R )
R = R //(R + R )= P S U
g P S U R + R + R
P S U
(cid:2) (cid:3) R · R
R = R + R //R = R + P g
U S P g S R + R
P g
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)
“doc” — 2006/9/14 — 10:33 — page 3 — #5
(cid:2) (cid:2)
Adaptationenpuissance 3
Ondétermineainsilesvaleursdesrésis-
tancesd’adaptation: Rg RS A
RS =43,3V et RP =86,6V Eg R Z B
P C
L’adaptation d’impédance en hyperfré- C
quences utilise souvent des composants Adaptation
spécifiquestelsquelesstubs. D
FigureA.4 Adaptationd’impédancepar
Adaptationenpuissance quadripôlerésistif E
Considérons une charge d’utilisation notée Z branchée sur un générateur de tension sinu-
U
soïdaledeforceélectromotricee etd’impédanceinterne Z .Calculonslavaleurde Z pour F
g g U
laquellelapuissanceactivefournieestmaximale.Nousnotons:
G
Z = R + jX ; Z = R + jX ; e = E cos(vt)
g g g U U U g g
H
Enutilisantlanotationcomplexe,lapuissancecomplexefournieparlegénérateurest:
u·i∗ E E I
p = avec u = Z ·i et i = g = (cid:2) (cid:3) g(cid:2) (cid:3)
2 U Z +Z R + R + j X +X
U g U g U g J
Nousdéduisonsl’expressiondelapuissancecomplexe:
K
Z ·i ·i∗ E2
p = 2 = (cid:4)(cid:2) (cid:3)2 g(cid:2) (cid:3)2(cid:5)(RU + jXU) L
2 R + R + X +X
U g U g
M
Lapuissancemoyenne(active)fournieàlachargeestdonnéeparlapartieréelledelapuis-
sancecomplexe.Nousobtenons: N
Pactive =R(P)= (cid:4)(cid:2) (cid:3)2E2g(cid:2) (cid:3)2(cid:5) · RU O
2 R + R + X +X
U g U g
P
Ledénominateurétantlasommededeuxtermespositifs,savaleurminimalecorrespondà:
Q
X = −X , cette condition est réalisable puisque les réactances peuvent être positives ou
U g
négatives.Sicetteconditionestrespectée,l’expressiondelapuissancedevient:
R
E2
délit Pactive = 2(cid:2)RU +gRg(cid:3)2RU S
un T
est Cettepuissanceestmaximalesiladérivéedel’expressionde P parrapportàlavariable RU
orisée estnulle: U
naut dPactive = E2g × (RU + RS)(cid:2)2−2RU (cid:3)·(RU + RS) =0, cequidonne: R = R . V
opieno dRU 2 RU + Rg 4 U g W
c
oto E2 E2 E2 1 E2
–Laph Pactive(Max) = 2(cid:2)Rg+gRg(cid:3)2 · Rg = 8· Rgg = 2g · 4· Rg = 4g(e·ffiRcagce) X
unod Laconditiond’adaptationdelachargeàlasourceimpose Zu = Zg∗.Laconditiond’adapta- Y
D
tionnedépendpasdumodedereprésentationdelasourceréelle(ThéveninouNorton).
©
Z
(cid:2) (cid:2)
(cid:2) (cid:2)