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