Ce document pédagogique, conçu pour les étudiants universitaires suivant le module d'électronique de base (SMP-S4) à la Faculté des Sciences Semlalia, présente un ensemble d'exercices d'évaluation. Il vise à consolider les connaissances fondamentales et les compétences analytiques en circuits électroniques.
Il couvre les notions suivantes :
- L'application du théorème de superposition
- L'analyse des paramètres hybrides des quadripôles
- La polarisation des transistors
- L'étude de la caractéristique de transfert des circuits à diodes
Électronique analogique : S4 contr le corrig d' lectronique de base smps4 session no
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Faculté des Sciences Semlalia – Département de Physique
Contrôle d’électronique de base SMP-S4
Date : 12 juin 2017 | Durée : 2h
Tous les exercices sont indépendants.
Exercice I : Théorème de Superposition
On veut calculer la tension aux bornes de l’impédance Z = -4j, à l’aide du théorème de superposition. On donne : e(t) = 2cos(200t+60°) et io(t) = 0,1cos(200t-30°).
- Donner l’expression complexe de la tension v’ aux bornes de Z (entre A et B) en ne considérant que le générateur io(t) seul (e(t) = 0).
- Donner l’expression complexe de la tension v’’ aux bornes de Z (entre A et B) en ne considérant que le générateur e(t) seul (io(t) = 0).
- Déduire l’expression complexe de v(t) puis son expression instantanée.
Le théorème de superposition est une méthode d'analyse de circuits linéaires permettant de déterminer la réponse totale en sommant les contributions de chaque source d'énergie indépendante. Cette approche est particulièrement utile pour simplifier l'analyse de circuits complexes.
Exercice II : Paramètres Hybrides d'un Quadripôle
On veut déterminer les paramètres hybrides hij du quadripôle.
- Donner le schéma équivalent à sortie court-circuitée et déterminer les paramètres h11 et h21.
- Donner le schéma équivalent à entrée ouverte et déterminer les paramètres h12 et h22.
- Déterminer l’expression de l’admittance d’entrée Y11 = I1/V1 à vide (i2 = 0) du quadripôle.
- Supposant que Z2 est une résistance, quelle sera la nature de Z3 si on veut réaliser un filtre passe-haut ? Justifiez votre réponse.
Les paramètres hybrides sont couramment utilisés pour modéliser des dispositifs comme les transistors, décrivant leur comportement en termes de tensions et de courants aux bornes d'entrée et de sortie.
Exercice III : Polarisation d'un Transistor
On considère le montage à transistor. On suppose négligeable le courant IB devant IC et IE et on donne : RB = 150 kΩ, RC = 1,2 kΩ, VCC = 10 V, VBE = 0,7 V et β = 100.
- Donner l'équation d'attaque.
- Donner l'équation de charge.
- Calculer la valeur de la résistance RE pour avoir IB0 = 30 µA.
- Calculer les valeurs de IC0 et VCE0.
- Quel est l’inconvénient de ce montage de polarisation ?
La polarisation d'un transistor est essentielle pour établir un point de fonctionnement stable (point de repos) qui permet une amplification linéaire des signaux sans distorsion.
Exercice IV : Caractéristique de Transfert d'un Circuit à Diodes
On donne le circuit à diodes alimenté par une tension ve variant entre -10 V et 10 V. Les deux diodes sont supposées idéales. On veut déterminer la caractéristique de transfert vs = f(ve). On donne E = 5 V.
Hypothèse D1 passante et D2 bloquée
- Donner le schéma équivalent du circuit.
- Donner l’expression du courant I.
- Exprimer vs en fonction de ve.
- Quelle est la condition sur ve pour que D1 soit passante ?
Hypothèse D1 bloquée et D2 passante
- Donner le schéma équivalent du circuit.
- Donner l’expression du courant I.
- Exprimer vs en fonction de ve.
- Quelle est la condition sur ve pour que D2 soit passante ?
Analyse des conditions de conduction et blocage
- Est-ce que D1 et D2 peuvent conduire en même temps ?
- Si non, justifier.
- Si oui, donner la condition sur ve et l’expression de vs en fonction de ve.
- Est-ce que D1 et D2 peuvent se bloquer en même temps ?
- Si non, justifier.
- Si oui, donner la condition sur ve et l’expression de vs en fonction de ve.
- Est-ce que D1 et D2 peuvent conduire en même temps ?
- Tracer à l’échelle (prendre 1 cm sur la feuille = 2 V) la courbe vs = f(ve) en précisant les valeurs minimales et maximales de vs.
L'étude de la caractéristique de transfert d'un circuit à diodes est fondamentale pour comprendre son comportement en tant que redresseur, écrêteur ou limiteur de tension.
Foire Aux Questions (FAQ)
Qu'est-ce que le théorème de superposition en électronique ?
Le théorème de superposition est une méthode d'analyse pour les circuits linéaires contenant plusieurs sources d'énergie. Il stipule que la réponse (courant ou tension) dans une branche du circuit est la somme des réponses dues à chaque source prise individuellement, tandis que les autres sources sont désactivées (remplacées par leur impédance interne, idéalement court-circuit pour une source de tension et circuit ouvert pour une source de courant).
À quoi servent les paramètres hybrides (h) d'un quadripôle ?
Les paramètres hybrides sont un ensemble de quatre paramètres utilisés pour modéliser le comportement d'un quadripôle, un réseau électrique à deux paires de bornes (entrée et sortie). Ils sont particulièrement utiles pour l'analyse des transistors bipolaires, car ils relient les tensions et les courants d'entrée et de sortie, facilitant ainsi le calcul du gain, de l'impédance d'entrée et de sortie.
Quel est le but principal de la polarisation d'un transistor ?
Le but principal de la polarisation d'un transistor est d'établir un point de fonctionnement statique, appelé point de repos ou point Q, stable et approprié pour l'application souhaitée. Ce point Q assure que le transistor fonctionne dans la région active de ses caractéristiques, permettant une amplification linéaire des signaux d'entrée sans coupure ni saturation, et garantissant la stabilité thermique du composant.