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FIRMFORME Formation par correspondance en Maintenance Micro et Langues
54, RueLARBI BEN MHIDI ALGER CENTRE tél : 021735439 – 021735342
ELECTRONIQUE GENERALE
Dans ce cours nous allons aborder toute l’électronique de base qui est à la fois la base des
études de schémas en électronique ainsi qu’un élément important dans la conception et la
maintenance électronique.
Généralités
Dans les circuits électroniques, les étages appelés amplificateurs sont présents
pratiquement à tous les endroits de n'importe quel système, à savoir :
o
o
o
Dans les étages d'entrées afin d'amener très vite le signal utile à des
valeurs exploitables pour le traitement que doit subir ledit signal.
Dans les étages intermédiaires pour précisément traiter le signal tout en
conservant une amplitude de signal utile exploitable.
Dans les étages de sorties pour délivrer aux connexions une amplitude
répondant généralement à une norme, et juste avant les étages de
puissance
L'analyse des différents montages amplificateurs proposée ici fait appel en premier lieu
à une considération générale par un schéma de principe, puis à une analyse un peu plus
détaillée par des exemples de montages à transistors ou à amplificateurs linéaires
intégrés (amplificateurs opérationnels ou amplis OP).
Nous pouvons avoir en tête la règle qui dit que tout circuit électronique nécessite une
alimentation continue pour pouvoir effectuer un traitement de signal entre l'entrée et la
sortie. Les montages amplificateurs ont besoin d'une alimentation continue la plus stable
possible et surtout totalement indépendante du signal qui transite.
Les pages sur les alimentations donnent les détails sur les différents circuits de
l'alimentation continue. Toutefois, toute analyse de montage amplificateur passe par la
lecture verticale au sujet de l'alimentation DC et ensuite par la lecture horizontale qui
traite du passage du signal entre l'entrée et la sortie. Les schémas de principes sur les
montages amplificateurs qui suivent traitent du passage du signal uniquement.
Pour débuter, nous pouvons admettre q'un montage amplificateur possède toujours
deux bornes d'entrées et deux bornes de sorties et possède trois caractéristiques
principales représentées par le schéma général :
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L'impédance d'entrée Ze : Elle permet de savoir quelle sera la puissance du signal
d'entrée nécessaire au bon fonctionnement du montage amplificateur.
L'impédance de sortie ZS : Elle permet de savoir quelle sera l'adaptation nécessaire pour
les étages suivants.
Le gain en tension Au : Il permet de savoir quelle sera la différence d'amplitude
apportée au signal entre l'entrée et la sortie.
Toute analyse d'un montage amplificateur servira à connaître ces trois caractéristiques
pour déterminer le suivi d'un signal et un éventuel dysfonctionnement.
Les impédances et le gain d'un étage amplificateur
Dans un appareil électronique, le signal traverse successivement différents étages qui ont
chacun une fonction différente. En complétant le schéma précédent :
Le passage d'un étage à l'autre met en évidence le rôle des impédances Ze pour la
résistance interne Rig du montage précédent et ZS pour la résistance de charge Rch du
montage qui suit.
La modification de la valeur de ces trois caractéristiques peut varier en fonction de la
fréquence du signal, dans le cas de filtres passe-haut, passe-bas, ... Ou alors, cette
modification permet au montage d'avoir une fonction d'adaptateur d'impédances, de
régulateur d'amplitude, d'amplificateur de courant, etc.
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En pratique, nous rencontrons très souvent une borne commune à l'entrée et à la sortie.
Cette borne commune est un point de référence pour le signal. De ce fait, le schéma
équivalent du montage devient:
En guise de rappel :
Si Ri << Rch ==> Générateur de tension
Si Ri = Rch ==> Générateur de puissance
Si Ri >> Rch ==> Générateur de courant
Le générateur de puissance est également
appelé générateur adapté. Il permet le
transfert du maximum de puissance du
signal. C'est notamment nécessaire
lorsque le signal disponible est
particulièrement faible comme dans les
étages d'entrées ou de réception hautes fréquences.
L'importance de la commande
Il est toujours questions du type de sa commande lorsque nous parlons d'un étage
amplificateur. Nous parlons de commande en tension ou en courant, ce qu'évoque le
rappel ci-dessus. La commande est importante à double titre.
D'une part, le rapport Ri / Rch est important pour le fonctionnement de l'étage
amplificateur.
Si la Rch représente en fait une impédance d'entrée d'un amplificateur, nous pouvons
parler d'une commande en tension si Ri << Rch et d'une commande en courant si Ri >>
Rch. Nous pouvons le représenter par les schémas équivalents suivants:
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D'autre part, le choix de la commande en courant ou en tension est dépendant de la
nature de l'étage qui suit. Pour alimenter un circuit de puissance inductif comme des
haut-parleurs, il faut des amplificateurs de courants comme le sont les transistors par
exemple.
Pour l'amplification de petits signaux, la succession d'étages amplificateurs et
atténuateurs (filtres, volumes, etc.) est généralement nécessaire. Pour garder un
maximum de fidélité, notamment dans les graves et les variations brusques, l'important
réside au niveau des porteurs de charges commandés dans les étages d'entrées.
Les transistors bipolaires, avec eux tous les amplificateurs opérationnels et tous les IC
linéaires + TTL, nécessitent la mise en route des électrons de diffusion (P ou N). Il faut
commander un courant, soit le courant de base Ib. Même s'il est souvent négligeable, le
retard qu'il entraîne en fait le point faible, avec la puissance de commande Ue × Ie, de
ces montages. Leurs grandes qualités sont leur souplesse d'emploi et leur robustesse.
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Les transistors à effet de champ (JFET ou MOSFET) ont eux l'avantage d'avoir une très
grande résistance d'entrée et nécessitent une tension de commande uniquement pour
influencer un champ électrique à l'intérieur d'un isolant, électrodes appelés grille (ou
gate).
Ils ne consomment aucun courant (en dehors des courant thermoélectroniques) et n'ont
besoin que d'une tension de commande. Ils rappellent en cela les amplificateurs à tubes
et présentent les avantages d'une très grande rapidité de "réaction" ce qui amène une
meilleure fidélité notamment en reproduction sonore (signal audio).
C3.4 Les trois montages fondamentaux à transistors
Pour un montage amplificateur à transistor, l'électrode reliée à la borne commune
donne le nom au montage. Nous parlons d'un montage émetteur commun EC, base
commune BC ou collecteur commun CC. Chacun de ces montages à ses caractéristiques
propres.
Pour reconnaître le nom du montage dans un schéma, il faut repérer de quelle manière
le signal est appliqué et quelle est l'électrode reliée, directement ou par découplage, à la
masse. Le schéma équivalent AC confirme à l'évidence le type de montage utilisé.
Le procédé pour l'obtention du schéma équivalent AC est décrit sur les pages du site
d'introduction à l'électronique "A3 Modélisation - schémas équivalents". Ci-dessous un
exemple de trois circuits possédant une même alimentation en courant continu DC (=
même polarisation)
Montage émetteur commun (EC)
C'est le montage le plus universel car il permet un bon gain en tension et en courant
avec des impédances d'entrée et de sortie moyennes.
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Montage base commune (BC)
Ce montage possède une faible impédance d'entrée et peut travailler assez haut en
fréquences. Nous le rencontrons souvent en premier étage amplificateur des récepteurs
radios FM.
Montage collecteur commun (CC)
Ce montage est également appelé émetteur suiveur car son gain en tension est voisin de 1
(uS  uE). Par contre, il est utilisé comme abaisseur d'impédance ou comme
amplificateur de courant.
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L'analyse en courants continus de ces trois montages permet de mettre en évidence qu'il
s'agit de la même polarisation appelée polarisation classique ou par diviseur de tension
de base. Les procédés de calculs sont donnés dans l'annexe C3.1.
L'analyse en courants alternatifs met en évidence le rôle des condensateurs de liaisons et
de découplage représentés ci-dessus par des condensateurs polarisés. Les procédés de
calculs sont donnés dans l'annexe C3.2.
Le calcul des fréquences limites des montages amplificateurs à transistors sont
développés dans l'annexe C3.3.
Pour les trois montages amplificateurs à transistors fondamentaux, nous pouvons
accepter le tableau récapitulatif suivant:
MONTAGE EC
DEPHASAGE
GAIN AU
GAIN AI
GAIN AP
IMPEDANCE ZE
IMPEDANCE ZS
UTILISATION
MONTAGE BC
180 degrés
Grand
Grand
Très grand
Moyenne
Grande
0 degré
Grand
env. 1
Grand
Petite
Très grande
* amplificateur
universel
* ampli HF
* oscillateur
* élévateur
d'impédance
MONTAGE CC
0 degré
env. 1
Grand
Moyen
Grande
Petite
* oscillateur
* amplificateur
de courant
* abaisseur
d'impédance
Il est possible de rencontrer, dans certaines documentations, des caractéristiques de
transistors exprimés en paramètres h, utilisés anciennement. Le tableau ci-dessous la
signification de ces paramètres.
SIGNIFICATION
CONDITION
PARAMETRES
h11e =hie []
Impédance d'entrée
Sortie en courtcircuit
h12e = hre
Taux de contre-réaction
interne
Entrée ouverte
Sortie en courtcircuit
h22e = hoe [S]
Admittance de sortie
Entrée ouverte
Relevons encore que les paramètres h varient en fonction de la température, des
courants de repos et des signaux qui transitent dans le montage.
h21e = hfe
Gain en courant
Les transistors à effet de champ (FET ou MOS-FET) en
amplification
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Le signal qui transite dans les montages amplificateurs à FET, comme pour les
transistors bipolaires, représente des petites variations des tensions et courants autour
du point de repos Q.
Le cas ci-contre du MOS-FET le
démontre bien. La polarisation nulle
entraîne un courant de drain de repos
IDQ, et le signal fait varier ce courant.
La variation du courant de drain est
récupérée en variation de tension aux
bornes de la résistance de drain RD.
A l'image des montages à transistors
bipolaires, le schéma équivalent AC
d'un montage à FET permet de
déterminer ses caractéristiques. Nous
rencontrons des montages Drain
commun, grille commune ou source commune.
Le grand avantage de ces transistors réside dans le fait qu'aucun courant de grille n'est
consommé, ce qui donne une impédance d'entrée très élevée (RG valant facilement
quelques méghoms). Le gain en tension vaut approximativement AU  RD / RS et
l'impédance de sortie prend la valeur de RD.
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L'exemple du montage ci-dessous est un amplificateur audio complet dont "l'étage
final" est réalisé avec deux transistors MOS-FET, schéma présenté dans la revue
ELECTOR du mois de décembre 1993.
Amplificateur à amplificateur linéaire intégré ou
amplificateur opérationnel
Dès 1965, l'intégration des éléments électronique (diodes, transistors, etc.) à permis la
réalisation d'un circuit électronique complexe réalisant la fonction d'un amplificateur
petits signaux.
Ces amplificateurs sont désignés dans la pratique de l'électronique comme un élément
intégré appelé "Amplificateur opérationnel" ou "ampli OP". C'est un élément
électronique comprenant deux entrées et une sortie :
Pour que l'ampli OP réalise sa fonction, il doit nécessairement être alimenté en courants
continus, il lui faut une alimentation continue, généralement réalisée par une
alimentation fractionnée (V+ et V-). L'alimentation ne figure pas sur le symbole
simplifié ci-dessus, elle est sous-entendue.
Les amplis OP ont des caractéristiques quasi idéales par rapport aux montages à
transistors bipolaires ou à effet de champ. Nous pouvons accepter pour un ampli OP les
caractéristiques idéales suivantes :
ZE  infini (1M)
AU  infini (100 000)
ZS  nulle (75)
Ces caractéristiques idéalisées nous permettent de simplifier considérablement la
compréhension ainsi que les calculs des montages contenant des amplis OP. En effet les
propriétés du montage dépendront uniquement des éléments extérieurs reliés à l'ampli
OP (résistances; condensateurs; etc.).
Actuellement, dans la très grande majorité des appareils et installations électroniques
travaillant avec des petits signaux nous rencontrons des circuits intégrés désignés sous
ampli OP. Nous pouvons dire sans trop d'erreurs que les amplificateurs opérationnels
sont les composants de base des montages électroniques analogiques modernes.
Montage suiveur
Les caractéristiques pratiquement idéales d'un ampli OP permet un usage multiple de ce
composant intégré. Afin de déterminé s'il est utilisé en amplificateur petits signaux, il
suffit de repérer s'il existe une connexion entre la sortie et l'entrée inverseuse de l'ampli.
L'exemple le plus caractéristique est l'amplificateur suiveur car la connexion est
directement réalisée par un fil.
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Le gain en tension de ce montage est égal à l'unité AU = 1. Ce qui signifie que l'amplitude
du signal est la même à la sortie qu'à l'entrée uS = uE. De prime abord ce montage est
inutile puisque nous avons le même signal, mais c'est oublier le rôle des impédances.
Les impédances d'entrée et de sortie sont celles de l'ampli OP seul, à savoir l'ordre du
Mégohm pour ZE et de 75 pour ZS. Ce qui permet de disposer d'une puissance de
signal beaucoup plus grande à la sortie qu'à l'entrée.
Ce type de montage est très souvent utilisé lorsque le signal d'entrée est issu d'un
capteur ou lorsque il ne faut pas trop "charger" l'étage précédent.
Montage amplificateur non inverseur
Un amplificateur non-inverseur se défini par un dispositif dont le potentiel de sortie Vs
est proportionnel au potentiel d'entrée V1. Le coefficient de proportionnalité Au, appelé
amplification en tension en boucle fermée, est positif.
Vs = Au . V1
pour
-VSAT < Vs < +VSAT
Le schéma de principe d'un ampli OP non-inverseur est :
Nous obtenons un amplificateur non-inverseur en réinjectant sur l'entrée négative de
l'A.O. une partie V's de la tension de sortie Vs avec un diviseur de tension formé des
résistances R1 et R2.
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L'expression de la fonction de transfert
Vs = f (V1) s'obtient en exprimant l'égalité des courants dans les résistances et en
admettant que :
Fonction de transfert :
Propriétés du montage :
La résistance d'entrée du montage est
quasi infinie et par conséquent ce
montage ne charge pas la sortie de
l'étage qui le précède.
La résistance de sortie du montage est
très petite; plus faible que l'impédance
de sortie de l'ampli OP seul, grâce à la
contre-réaction de tension appliquée à
l'Ampli OP.
L'amplification en tension Au est
constante (elle ne varie pas) dans la
zone d'amplification et dans une plage
de fréquence donnée.
La gain en tension vaut Au = 1 + R2 / R1
Ce montage se comporte comme un
amplificateur de tension idéal dont le gain Au est choisi par la valeur des résistances R1
et R2 uniquement.
Montage amplificateur inverseur
Un amplificateur inverseur se défini par un dispositif dont le potentiel de sortie Vs est
proportionnel au potentiel d'entrée V1 mais inversé de 180°. Le coefficient de
proportionnalité Au, appelé amplification en tension en boucle fermée, est négatif.
US = AUBF x UE pour -VSAT < Vs < +VSAT
Le schéma de principe de l'ampli
OP inverseur est:
Nous obtenons un amplificateur
inverseur en réinjectant sur
l'entrée négative de l'Ampli OP
une partie de la tension de sortie
Vs à travers la résistance R2.
Le signal V1 est injecté dans le
montage à travers la résistance R1.
L'entrée positive de l'Ampli OP
est reliée directement à la
masse(*).
L'expression de la fonction de transfert Vs = f (V1) s'obtient en exprimant l'égalité de la
valeur des courants dans les résistances R1 et R2 mais sans oublier que ces courants sont
de signes opposés. La tension d'entré V1 se retrouve aux bornes de la résistance R1 et la
tension de sortie Vs aux bornes de la résistances R2.
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Fonction de transfert :
:
Propriétés du montage inverseur
La résistance d'entrée du montage
est égale à la résistance R1 par le fait
que le potentiel à l'entrée inverseuse
ne varie pas.
Nous parlons d'une mise à terre
virtuelle (ou masse virtuelle) de
l'entrée négative de l'Ampli OP.
La résistance de sortie du montage
est grande, plus grande que celle de
l'ampli OP seul, par la contreréaction de tension appliquée à
l'Ampli OP.
L'amplification en tension Au est
constante (elle ne varie pas) dans la
zone d'amplification et dans une plage de fréquence donnée.
Le gain en tension du montage Au = R2 / R1
Le montage se comporte comme un adaptateur d'impédance facile à réaliser.
(*)L'entrée positive de l'Ampli OP est parfois reliée à la masse à travers une résistance
dont la valeur vaut R2 // R1 afin de réduire la tension de décalage (voir les
caractéristiques de l'ampli OP seul).
Montage sommateur
Un autre grand avantage de l'amplificateur inverseur est de pouvoir être dépendant de
plusieurs entrées simultanément. L'impédance interne de l'amli-OP est tellement grande
qu'aucun courant ne la traverse et que le potentiel d'entrée inverseuse reste toujours à
zéro volts. C'est ce que nous appelons
une masse virtuelle.
Si nous observons l'image ci-contre, nous
constatons que la résistance R3 est
traversée par la somme des courants
traversant R1 et R2.
Pour chaque entrée, les rapports I1 = v1 /
R1 et I2 = v2 / R2 sont valables. La tension
de sortie se retrouve aux bornes de R3 et
devient vo = R3 × I3 = R3 × (I1 + I2).
Le montage agissant sur l'entrée
inverseuse de l'ampli-OP la polarité de
la tension de sortie sera l'inverse de la
somme des tensions d'entrées.
Cela ce traduit par la formule:
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En ajustant la valeur des résistance il est possible de régler à la fois le gain total et le
niveau de chaque entrée ou de multiplier les entrées pour donner un convertisseur
digital - analogique sommaire comme l'illustrent les deux exemples ci-dessous.
Montage soustracteur
Chaque entrée du montage est appliqué à une entrée de l'ampli-OP différente. La
première entrée agit sur le potentiel de l'entrée non-inverseuse de l'ampli-OP et la
deuxième entrée sur celui de l'entrée inverseuse de l'ampli-OP.
Si le rapport des résistances entre la sortie et chaque entrée est identique, alors la
tension de sortie vaudra :
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La résistance réglable est indiquée ici pour mettre en évidence la possibilité d'équilibrer
le montage afin de compenser la dispersion des caractéristiques des composants du
montage.
L'exemple ci-dessous d'un amplificateur pour appareil de mesure permet d'imaginer
une très grande impédance d'entrée grâce aux montages suiveurs. Le montage
soustracteur qui suit permet de rendre la sensibilité de mesure beaucoup plus grande.
L'utilité du réglage de la résistance R1 (appelée CMRR (=taux de réjection en mode
commun)
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Les schémas suivants présentent successivement les modules d’alimentation ( à
découpage à transistors bipolaires , à effet de champ et classique pour Pc et ECRAN et
finalement un schéma block d’un Monitor couleur et d’un Ampli de signaux à faibles
fréquences ).
Dans chaque schéma vous avez quelque part des erreurs de composants, de
polarisation et de valeurs, détectez-les et corriger les erreurs pour nous les envoyer.
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Les pannes des ECRANS
1-Panne d’alimentation à
découpage.
2-Panne du contrôleur
OSD
3- Panne autour de la THT
4- Panne du
synchronisateur LA
5- Panne du circuit de la
verticale
6- Panne du filament
7- Panne dans
l’amplificateur RGB
8 – Panne du G1
9- Panne de netteté
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- Provoque un arret total de fonctionnement et la led de l’écran
étteinte et généralement le fusible coupe
- Pour la réparer commencer par tester les composants suivants
par succession ( Fusible – CTN – Pont de diodes – Transistor
hacheur – les résistances et diodes de polarisation – le circuit
intégré de commande et de contrôle)
- Led verte allumée avec erreur d’affichage et de contrôle
d’image et non apparition de l’écran OSD
- Led Orange implique problème de commutation de la THT
dou problème de son allumage, et aussi avec manque de bruit de
la THT.
- Pour réparer commencer par tester les composants suivants (
l’état du hacheur BU – L’état du condensateur de polarisation
THT à 200v – Le transistor d’allumage de la THT – les diodes
et les transistors autour de la THT.
Vous pouvez aussi contrôler la THT avec un générateur de
fonction à part.
- Led Verte avec non affichage sur écran mais filament allumé
- contrôler son alimentation et les composants autour si non
tester ses sorties par rapports aux entrées ( entrée a 0.7v et
sorties à 1.7 v )
- changer-le .
- Led verte allumée et un trait au milieu de l’écran lumineux
- Vérifier les points de soudure du circuit intégré TDA1170
- Vérifier sa polarisation qui provient de la THT
- Vérifier les résistances et les diodes de polarisation du TDA
- Changer le
- Led verte allumée, THT bruite, Ecran noir début de l’écran
étteint
- Contrôler la continuité de la polarisation du filament du tube
souvent à 6.3 v
- Contrôler le condensateur 10v de l’alimentation à découpage
sensé alimenté le filament
Led verte avec dominance d’une couleur
- Contrôler les points de soudures
- contrôler le 100v d’alimentation des transistors RGB
- Contrôler les transistors RGB
- Contrôler les résistances de polarisation
Led verte allumé, THT bruite, Fond de l’écran éclatant avec
disparition du signal utile et apparition des lignes de retour.
- Contrôler le circuit générateur du G1 contrôlé par une
des sorties de la THT.
- Contrôler les points de soudures
Led verte allumée et image floue.
- régler la THT avec l’ajustable FOCUS.
- Si le problème persiste controler les condos autour de la
THT sinon changer le TUBE ou le GAZ
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SCHEMA BLOCK D’UNE IMPRIMANTE MATRICIELLE
BLOQUE
ALIME
220V
AC
CARTE
LOGIQUE
MH
Capteur fin
De cycle
MV
HEAD
Nappe de
Données
BARRE DE
TRANSLATION
Capteur
Papier
SCHEMA ELECTRIQUE DE L’ALIMENTATION A DECOUPAGE
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SCHEMA ELECTRIQUE DE LA CARTE LOGIQUE POUR IMPRIMANTES
MATRICIELLE
Vcc1
Port de l’imprimante
RAM
PROCESSEUR
B
I
O
S
Vcc2
Circuit
interface
Circuit de puissance
Trs de puissance
Vcc3
Vers les moteurs H
et V
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Vers la tête d’impression
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4-
5-
Les pannes des imprimantes :
La panne de l’alimentation : généralement l’alimentation est un block séparé du
reste et sa panne tourne autour de (le pond de diodes à l’entrée et le transistor FET
et souvent aussi la CTN à l’entrée).
Panne de la carte logique : cette panne provoque un allumage aléatoire du panneau de
l’imprimante ou clignotement imprévu.
Panne du à la translation de la tête : Cette panne est provoqué par la dépose de
poussière lourde sur la barre de translation de la tête d’impression et cette dernière
provoque un frottement inhabituel de la tête de d’impression ce qui provoque l’arrêt de
l’automatisme avec clignotement du tableau. Ceci nécessite un nettoyage de l’axe en
utilisant une huile de machine spéciale avec un chiffon sec.
Panne de la tête d’impression : Ceci est expliquée par une mauvaise impression du
caractère texte et de l’image en pixels. Et pour nettoyer la tête en utilise souvent une
huile spéciale
Panne des capteurs (PAPIER et Fin de cycle) : Ces capteurs travaillent avec le
processeur pour lui signaler la présence du papier dans le bac de papier et aussi le
déplacement de la tête en vas et viens.
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