Examen du 31_01_03

ESIL Matériaux 1ère année – Licence de Physique et Applications
Examen d’électronique Analogique – 31 Janvier 2003.
Durée 3 heures – Sans documents – Toutes calculettes permises
Responsable : Professeur F. ARNAUD d ‘AVITAYA
EXERCICE I (Cet exercice a pour but de vous faire utiliser les réseaux des courbes
caractéristiques d’entrée et de sortie des transistors).
Soit le schéma suivant :
R1
+ Batterie 12V
-
P1
TIP 3055
+
-
2N2219A
VCC = 25V
1) Il s’agit d’un dispositif destiné à charger une batterie de voiture de 12V. En fait, il faut
savoir que lorsque une batterie en bon état est déchargée sa valeur est un peu
supérieure à 12 V et en fin de charge, c’est à dire lorsque elle est complètement
rechargée, sa tension atteint une valeur nettement supérieure qui peut avoisiner 13,7 V.
Par ailleurs, il ne faut pas continuer à charger une batterie lorsque elle est
complètement chargée au risque de l’endommager.
a) Expliquez le fonctionnement du circuit de la figure précédente
b) En vous servant des réseaux de courbes caractéristiques qui vous sont
donnés, calculez R1 et P1 de telle manière que l’on puisse ajuster le courant
de charge entre 0 et 2 ampères (l’évaluation sera faite en considérant que la
batterie a une tension de 12 V). On choisira les valeurs les plus proches de
valeurs normalisées.
2) On rajoute maintenant une diode Zener (en fait une BZX79A qui a une tension de
zener de 11 Volt), 2 résistances (R2 et R3) et 2 transistors (2N2222) notés Trans 1 et
Trans 2.
+
R1
- Batterie 12V
R3
P1
2N2219A
TIP 3055
+
-
VCC = 25V
Z1
R2
TRANS 1
2N 2222
TRANS 2
2N 2222
a) Sans aucun calcul expliquez le fonctionnement du circuit. Quel est le rôle de
chacun des éléments ?
b) On veut arrêter la charge de la batterie lorsque sa tension atteint 13,6 V. Cette
charge s’arrêtera lorsque tout le courant possible dans R1 et P1 passera dans le
transistor Trans 1. A partir de cette constatation et des courbes des
caractéristiques d’entrée et de sortie du 2N222, calculez :
i. Le courant de base, Ib1 du transistor Trans 1 et la tension de base Vbe1
correspondante.
ii. On fixe R3 à la valeur de 50 k. A partir des résultats de i) calculez le
courant IC devant circuler dans Trans 2 et après avoir évalué (en vous
servant du graphe IC = f(VCE)) le gain en courant du transistor Trans 2
donnez la valeur du courant de base de Trans 2 correspondante.
QUESTION DE COURS
Expliquez simplement (utilisez des schémas) le fonctionnement d’un transistor FET à
jonction.
EXERCICE II
Soit le schéma suivant (le transistor BC109 a un gain β [on suppose βContinu = βAlternatif ]
d’environ 500) :
Les valeurs des composants sont les suivantes :
R1 = 100 kOhms, R2 = 12 kOhms, RC = 10 kOhms, RE = 2 kOhms, C1 = C2 = 1µF,
CE = 270 µF
RC
R1
C1
C2
+
-
BC 109A
RCh
Vg
R2
RE
VCC = 35V
CE
Calculez :
a) De quel type de montage s’agit-il ?
b) Tracez sur un graphe la droite de charge statique
c) Calculez IC, IB,VCE au point de fonctionnement.
d) Tracez sur le même graphique que précédemment la droite de charge dynamique.
e) Quelle est l’impédance d’entrée du montage ?
f) Quel est le gain en tension, GV, de cet étage ? Déduisez-en la tension maximale
d’entrée du montage pour qu’il n’y ait pas de déformation du signal en sortie.
g) Quelle est la capacité qui limitera la fréquence d’utilisation (sans calculs)? A partir de
quelle fréquence le montage fonctionne-t-il ?
EXERCICE III
Soit le schéma suivant :
RC
RB1
C2
C1
+
-
BC 109A
RCh
Vg
RB2
VCC = 30V
rE
RE
CE
Calculez tous les éléments de ce montage amplificateur pour qu’il réponde aux spécifications
suivantes (la tension d’alimentation est de 30V et le transistor à un βContinu = β Alternatif de 500)
:
a) Adaptation en impédance à la charge RCH = 1 kOhm
b) Gain en tension de 5 (amplificateur chargé)
c) Courant de collecteur de repos IC0 = 10mA
d) Point de fonctionnement centré sur la droite de charge dynamique
e) Fréquence de travail supérieureou égale à 1 kHz
Dans les graphes qui suivent, u est utilisé pour micro, et m pour milli.
Ainsi dans l’exemple qui suit le courant varie entre 0 et 150 µA et la tension entre 400 mV et
800 mV.