Examen analog du 310102
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Examen analog du 310102
LICENCE DE PHYSIQUE ET APPLICATIONS – Année 2001-2002 EXAMEN DU 31 janvier 2002 Toutes calculettes permises Responsable : Prof. F. ARNAUD d’AVITAYA EXERCICE I Soit le quadripôle de la figure 1a. Z2 Z2 i2 i2 Z2 i2 V1 Z1 Z1 RL V2 Z2 V1 Z1 i2 Z1 RL V2 Z2 Figure 1a) Figure 1b) a) Décomposez ce quadripôle en quadripôles élémentaires. Calculez la matrice adéquate de chaque quadripôle élémentaire puis la matrice résultante du quadripôle complet b) Sans faire aucun calcul, justifiez le type de filtrage réalisé par ce circuit si Z1 est un condensateur, et Z2 une self ? Justifiez votre réponse. c) Sachant que Z1 est un condensateur, et Z2 une self, calculez T(ω) (le gain en tension) en fonction de C, L et RL. d) A quelle fréquence fmax, T(ω) est elle maximale ? A.N. :On prendra L=1mH, C=10nF et RL=1kΩ. e) Donnez l’expression de Z0. Que vaut Z0 pour cette fréquence fmax, ? f) Donnez l’allure de T(ω) lorsque le quadripôle des chargé avec l’impédance itérative calculée sur la fréquence fmax. g) On modifie le quadripôle selon la figure 1b. Décrivez brièvement et sans calculs la ou les méthodes permettant de calculer la nouvelle matrice caractéristique résultant de cet ajout. EXERCICE II Soit le schéma suivant : RC RB1 C1 C2 β1 = 100 E = 30V β2 RB2 rE = 1Ω RE RCh=2Ω CE Il s’agit d’un montage amplificateur. Dans un premier temps on considérera que les capacités ont été choisies correctement et qu’elles jouent donc parfaitement leur rôle que vous expliciterez à la question 2). 1) Quel est le nom de ce montage particulier ? 2) Quel est le rôle de C1, C2 et CE ? 1 Le transistor de gain β1 = 100 est un 2N2219. Le second transistor est un transistor de puissance 2N3055 de gain β2 que vous déterminerez à partir des caractéristiques IC = f(VCE) données ci-après. On veut : • Avoir la sortie adaptée en impédance à la charge RCh • Etre centré sur la droite de charge dynamique • Que la puissance efficace maximale dissipée dans la charge RCh soit égale à 1 W A partir de ces données, 3) Evaluez la résistance de collecteur RC, 4) Tracez sur la feuille des caractéristiques de sortie du 2N3055 la droite de charge dynamique. Indiquez clairement sur la figure le point de fonctionnement. Donnez la valeur de IC0 et VCE0, 5) Calculez la résistance d’émetteur RE. Tracez aussi sur la feuille des caractéristiques de sortie du 2N3055 la droite de charge statique, 6) Calculez les résistances RB1 et RB2 dans l’hypothèse d’un pont soutenu, 7) Calculez les résistances différentielles d’entrée des deux transistors, 8) Calculez la résistance d’entrée du montage, 9) Donnez les valeurs des différentes capacités pour que le montage fonctionne à la fréquence de 100 Hz. On prendra un facteur 10 pour exprimer qu’une grandeur est grande devant une autre. III - QUESTION DE COURS Expliquez simplement et birèvement ce que l’on appelle « trou » en électronique. Qu’est-ce que le dopage de type P ? et celui de type N ? IV – EXERCICE III Considérez le circuit suivant : RC RB1 C2 C1 E = 30 V rE RB2 RE RL CE 1) De quel montage s’agit-il ? 2) Les valeurs des résistances sont les suivantes : • RC = 500 Ω • RE = 300 Ω • rE = 50 Ω • RL = 500 Ω On considère, dans un premier temps, que les capacités ont été choisies convenablement pour jouer leur rôle. a) Ecrire l’équation de la droite de charge statique et la représenter, à l’échelle et au crayon, sur la feuille où sont tracées les caractéristiques du transistor 2N2219. b) On veut que le point de fonctionnement du transistor soit fixé au milieu de la droite de charge dynamique. i. Quelle est la pente de cette droite de charge dynamique ? 2 3) 4) 5) 6) ii. Déterminez complètement l’équation de cette droite et tracez-la sur la feuille où vous avez déjà représenté la droite de charge statique iii. Donnez alors les valeurs du point de fonctionnement, VCE0 et IC0. Le transistor est un 2N2219 dont vous avez les caractéristiques de sortie. En vous servant de ces caractéristiques évaluez quel est le gain en courant statique du transistor pour la valeur VCE0 que vous avez calculée à la question précedente. Déduisez-en la valeur du courant de base IB et calculez l’impédance d’entrée théorique du transistor. Donnez les valeurs de RB1 et de RB2 qui permettent d’avoir le transistor polarisé correctement (point de fonctionnement centré sur la droite de charge dynamique). Quel est le gain en tension du montage ? Calculez C1 et C2 et CE pour que le montage amplificateur puisse fonctionner sans atténuation à la fréquence de 5 kHz. RC RB1 C1 C2 β1 = 100 E = 30V β2 RB2 rE = 1Ω RE RCh=2Ω CE 3 2N2219 NOM : Prénom : Caractéristiques IC = f(VCE) du transistor 2N2219. Le pas de IB est de 100 µA 4 2N3055 NOM : Prénom : Caractéristiques IC = f(VCE) du transistor 2N3055. Le pas de IB est de 50mA 5