INSTITUT UNIVERSITAIRE DE LA COTE TRAVAUX PRATIQUES D’ELECTRONIQUE 3IL2 Par Gildas Martial NGALEU, PhD en Génie Electrique et Automatique Année scolaire 2022/2023 Ces travaux pratiques s’adressent aux étudiants du niveau _____ -Semestre _____ . Ils ont pour but : ■ D’initier les étudiants aux bases de l’électronique analogique ■ De les familiariser avec les appareils couramment utilisés dans ce domaine. La durée d’une séance de TP est de _____ heures à la suite desquelles, les étudiants doivent remettre leurs comptes-rendus. CONSIGNES A RESPECTER AVANT ET PENDANT LES SEANCES DE TRAVAUX PRATIQUES 1. La présence en TP est obligatoire. 2. Chaque étudiant doit préparer au préalable le TP prévu pour la séance. De ce fait il est impératif de revoir le cours et TD se ramenant à l’étude pratique à effectuer. 3. Les TP sont réalisés par une équipe de 2 ou 3 étudiants. 4. Chaque séance débute par la vérification de la préparation demandée. 5. Pendant la séance de TP, au moins un étudiant de chaque équipe sera interrogé sur le travail qu’il réalise (branchement des appareils, visualisation des tensions, réalisation du circuit…). Une note sera attribuée à toute l’équipe. 6. A la fin de chaque séance de TP, chaque équipe remettra un compte rendu à l’enseignant qui devra comporter une introduction, préciser le but des manipulations, présenter les résultats avec interprétation et finir avec une conclusion. 7. Les enseignants relèveront ces comptes rendus, qui seront notés (une partie de la note pour la réalisation pratique et une partie pour la capacité d’interpréter les résultats). Les appréciations entreront en compte dans la moyenne totale. 8. Une interrogation de TP aura lieu à la fin de toutes les manipulations où il sera noté à la fois la réalisation pratique et la capacité d’interpréter les résultats. 9. L’étudiant est également évalué sur ses attitudes, il doit : ➢ être ponctuel et discipliné. ➢ respecter les consignes et les échéances. Page 1 sur 16 ➢ respecter le matériel. ➢ respecter les normes de sécurité. ➢ travailler proprement et avec soin. 10. L’étudiant doit se présenter en blouse et muni de calculatrice, règle, crayons, papiers… 11. Pas de boissons ni de nourriture en salle de TP. Les cartables seront déposés dans le rayonnage qui leur est destiné. Les téléphones portables doivent être fermés pendant toute la séance de TP. 12. Les postes de travail doivent se trouver dans un état impeccable à la fin de la séance : ranger correctement les composants, les chaises, ne rien jeter par terre. 13. Signaler tout appareil défectueux à votre enseignant qui se chargera de le déplacer et de vous le remplacer. 14. Veuillez prendre soin du polycopié de travaux pratique qui vous sera remis, et vous assurer à ne rien écrire dessus. Ce polycopié doit être remis à la fin des travaux pratiques en bon état permettant ainsi à vos camarades qui devront l’utiliser après vous une agréable lecture. 15. Ne démarrer la manipulation qu’après la vérification de l’enseignant qui s’assurera que votre circuit est correct. Page 2 sur 16 REDACTION DU COMPTE RENDU 1. Le compte rendu doit être lisible, vous devez vous appliquer ➢ dans l’écriture. ➢ dans le style (syntaxe et orthographe, technique et scientifique). ➢ dans le graphisme. 2. Les courbes ➢ Les courbes sont tracées (selon le cas) sur papiers millimétrés (échelle linéaire) ou sur document réponse. ➢ Les axes de coordonnées sont repérés par les grandeurs et symboles d’unités. ➢ L’échelle doit être indiquée pour toutes les courbes. ➢ Il est important de mettre le titre sur le papier et parfois même le schéma du montage. 3. La conclusion C’est la partie la plus importante de la manipulation. Les résultats obtenus doivent être interprétés, expliqués. La conclusion doit être courte et précise. 4. La présentation du compte rendu Le compte rendu doit comporter : ➢ Le but : c’est la synthèse du travail à effectuer. ➢ La préparation : réponse aux questions posées, calculs théoriques… ➢ Matériels utilisés. ➢ Le montage. ➢ La manipulation : déroulement, précautions à prendre… ➢ Les tableaux de mesures. ➢ Construction de courbes. ➢ Conclusion. Page 3 sur 16 LISTE DES TRAVAUX PRATIQUES TP 01 : FAMILIARISATION AVEC LES EQUIPEMENTS. TP 02 : CARACTERISTIQUES D’UNE DIODE. TP 03 : ETUDE DES MONTAGES REDRESSEURS. TP 04 : ETUDE DU TRANSISTOR (NPN) 2N22XX. Page 4 sur 16 TP 01 : FAMILIARISATION AVEC LES EQUIPEMENTS I. Partie expérimentale avec l’aide et les explications de l’enseignant Remarques générales pour améliorer la précision d’une lecture sur l’écran de l’oscilloscope : ➢ Pour une meilleure vision du tracé sur l’écran, diminuer la luminosité et régler le contraste pour obtenir un tracé le plus fin et net possible. ➢ Agrandir au maximum la distance à mesurer. ➢ Vérifier l’horizontalité de la trace sur l’écran de l’oscilloscope avec le couplage GND I.1. Lectures des tensions continues à l’oscilloscope I.1.1. Lecture d’une tension continue ➢ A l’aide des câbles de connexions fournis en salle de TP, reliez l’une des entrées (CHI) de votre oscilloscope à l’une des sources variables du générateur de tensions continues. ➢ Faire le réglage de la ligne de référence (position GND) et à l’aide du bouton du cadrage vertical (Y-POS), amener la ligne observée sur l’axe horizontal central de l’écran. ➢ Basculez ensuite le bouton AC/DC/GND sur la position DC qui permet de mesurer et visualiser les tensions DC (continues) et AC (alternatives). En effet, en position AC, une capacité en série permet d’éliminer la composante continue d’un signal et de ne visualiser que les signaux alternatifs. ➢ Réglez le bouton (DUAL) pour ne visualiser que le signal présent sur la voie I. ➢ Ajuster le bouton (sensibilité en V/div) sur 5 V/div. ➢ Avec les boutons du générateur, régler les tensions à 2,5V, 5V, 10V et 15V sur l’écran de l’oscilloscope. I.1.2. Lecture simultanée de deux tensions continues ➢ Avec les boutons du générateur, régler les tensions à 2,5V, 5V, 10V et 15V sur l’écran de l’oscilloscope. ➢ Connectez sur la voie II (CH II) de l’oscilloscope, une tension de 5V de votre générateur. ➢ Réglez le bouton (DUAL) pour visualiser les signaux des deux voies de l’oscilloscope. ➢ Mettre le bouton du réglage de la sensibilité de la voie II sur 2V/div et visualiser les deux tensions continues en faisant varier l’amplitude de la tension (0 - 15 V) sur la voie I. Page 5 sur 16 I.2. Lectures des tensions variables à l’oscilloscope ➢ Mesures sur une tension variable (amplitude, fréquence) ➢ Connectez la sortie de votre générateur de signaux alternatifs, à la voie I de votre oscilloscope. ➢ Avec le bouton concerné du générateur, choisir une tension sinusoïdale. ➢ Régler la fréquence de ce signal à 1000 Hz (1kHz). ➢ Faire le réglage de la ligne de référence sur le centre de l’écran de l’oscilloscope en mettant le bouton (AC/DC/GND) sur la position GND et basculez ensuite ce bouton sur la position DC pour pouvoir visualiser aussi bien des signaux AC et DC. ➢ L’amplitude de la tension sinusoïdale peut être au maximum égale à 10 ou 20V crête à crête (Peak to Peak) selon le générateur. ➢ Ajuster donc le bouton (sensibilité en V/div) sur 5 V/div et réglez le bouton (DUAL) pour ne visualiser que le signal présent sur la voie I. ➢ Vérifier que la sensibilité soit bien en position calibrée (LED VAR éteinte). Ajustez le bouton de la base du temps sur 0,2 ms/div pour visualiser 2 périodes (f=1kHz, T=1ms) de votre signal et mettez le bouton de synchronisation « NM/AT », sur la position automatique (AT). ➢ Mesurer alors T et calculer f. ➢ Régler les tensions sinusoïdales de 5V, 10V et si possible 20V d’amplitude crête à crête (Vcc) sur l’écran de l’oscilloscope. ➢ Avec le bouton X-POS, vous pouvez translater l’un des maximums du signal sur la ligne verticale finement graduée pour bien mesurer la tension Vcc. ➢ Augmentez la fréquence du signal d’entrée à 2kHz et vérifier cette fréquence en mesurant la période du signal sur l’écran de l’oscilloscope. II. Mesure de courant de tension et de résistance. On donne le schéma de la figure 1 ci-dessous Page 6 sur 16 Figure 1 ➢ Calculer la résistance équivalente du circuit et en déduire la valeur du courant I débité par le générateur. Réaliser le montage de la figure 1 Avec R1=1kΩ ; R2=4,7kΩ ; R3=10kΩ ➢ A l’aide d’un voltmètre ou de l’oscilloscope, mesurez et régler la tension U à 10Volts. ➢ A l’aide d’un ampèremètre, mesurer le courant I, comparer le avec la valeur du courant théorique. ➢ Mesurer les chutes de tensions suivantes : U1aux bornes de R1 ; U2 aux bornes de R2 ; U3 aux bornes de R3. Vérifier la relation : U=U1+U2+U3 ➢ Déduire, à partir des mesures effectuées, les valeurs des résistances R1, R2, et R3. Comparer les valeurs que vous avez déterminées avec celles marquées sur le boitier des résistances. Etudier le montage de la figure 2. Figure 2 Page 7 sur 16 ➢ Calculer les courants dans chaque branche du circuit ainsi que le courant débité par le générateur. Réaliser le montage de la figure 2 ➢ A l’aide du voltmètre ou de l’oscilloscope Vérifier que la tension dans chacune des branches est bien égale à la tension d’alimentation. A l’aide de l’ampèremètre mesurer les courants I à la sortie de l’alimentation, I1 et I2 au niveau de chaque branche et vérifier la relation : I=I1+I2. Page 8 sur 16 TP 02 : CARACTERISTIQUES D’UNE DIODE Objectif : ➢ Etude pratique d’une diode ➢ Détermination de la tension seuil et de la résistance interne d’une diode Matériel utilisé : ➢ Une alimentation stabilisée ➢ Voltmètre ➢ Galvanomètre (ampèremètre très sensible) ➢ Diode 1N400X ➢ Résistance R=1kΩ ➢ Sondes ➢ Fils et cavaliers I. PREPARATION Donner les esquisses des caractéristiques d’une diode dans les conditions suivantes : 1. Diode idéale 2. Diode avec seuil 3. Diode avec seuil et résistance 4. Diode réelle II. MANIPULATION 1. Réaliser le montage ci-dessous Page 9 sur 16 Varier la tension d’alimentation continue E de 0 à 10 V et noter le courant et la tension ce qui vous permettra de remplir le tableau suivant : 2. Enficher la diode en sens inverse Varier la tension d’alimentation continue E de 0 à 10 V et noter le courant et la tension ce qui vous permettra de remplir le tableau suivant : 3. Dans les deux cas, tracer le courant I de la diode en fonction de la tension V à ses bornes, soit la caractéristique I=f(V). Expliquez cette caractéristique. Page 10 sur 16 TP 03 : ETUDE DES MONTAGES REDRESSEURS Objectifs : ➢ Réaliser un montage électrique à partir d’un schéma. ➢ Identifier le type de redressement à partir des chronogrammes ➢ Montrer l’influence du condensateur de filtrage C sur l’ondulation de la tension redressée. Matériel utilisé : ➢ Un GBF ➢ Un oscilloscope ➢ Un voltmètre ➢ Diodes de la série 1N400X ➢ Résistances : 1KΩ, 100Ω,10Ω, ➢ Pont redresseur ➢ Condensateurs : 0.47µF,4.7µF,100µF ➢ Sondes ➢ Fils et cavaliers A. Redressement simple alternance. On donne le montage de la figure ci-dessous (Rv=0Ω et RM=1kΩ) I. PREPARATION Effectuer l’analyse de fonctionnement du montage lorsque Vin est positive, puis lorsqu’elle est négative. Page 11 sur 16 II. MANIPULATION 1. Mettre la tension du GBF à 0 volt 2. Brancher les deux voies de l’oscilloscope aux niveaux des voies A et B. On note M le point de masse. 3. Augmenter lentement la tension du GBF jusqu'à Vin=20V crête à crête. 4. Reproduire la caractéristique obtenue sur papier millimétré B. Redressement double alternance par pont de Graetz On donne le montage ci-dessous. I. PREPARATION Effectuer l’analyse de fonctionnement du montage lorsque la tension d’entrée E est positive, puis lorsqu’elle est négative. On ne prendra pas en compte la présence du condensateur. II. MANIPULATION Réaliser le circuit tout d’abord sans condensateur CL. 1. Régler la tension du GBF à 20V crête à crête avec une fréquence de 1khz 2. Mesure la tension E du GBF et la tension de sortie prélevée aux bornes de la résistance de charge RL à l’aide d’un voltmètre et de l’oscilloscope 3. Reporter vos résultats sur le tableau qui suit (pour l’oscilloscope noter les valeurs minimales et maximales) : Page 12 sur 16 La mesure de la tension de sortie Vs sera effectuée en mettant le voltmètre en position continu DC. 4. Représenter la tension Vs sur un papier millimétré. 5. Placer le condensateur C et régler alors encore une fois la tension d’entrée E à 20V. 6. A l’aide du voltmètre mesurer la tension de sortie Vs pour trois valeurs du condensateur, soit C=0.47µF, C=4.7µF et enfin C=100µF. Mesurer encore une fois Vs (valeurs minimales et maximales) à l’aide de l’oscilloscope pour chacune des valeurs du condensateur. Déterminer alors le taux d’ondulation. Rappelons que le taux d’ondulation s’exprime par = VS Vmax − Vmin . = VS VS Page 13 sur 16 TP 04 : ETUDE DU TRANSISTOR (NPN) 2N2219A (PHILIPS) Objectif : ➢ Etude pratique du transistor bipolaire 2N2219A ➢ Mesure de la caractéristique électrique du transistor NPN 2N2219A On donne le montage de la figure ci-dessous avec E=12V I. PREPARATION Donner les expressions de : ➢ Vbe en fonction de E, Ib, R1, R2 et R3 ; ➢ Vce en fonction de E, Ib, R3 et R4 ; ➢ VR4 en fonction de Ib et R4 ; II. MANIPULATION Réaliser le montage. 1. Mesurer les paramètres du circuit et renseigner le tableau suivant : Page 14 sur 16 2. Tracer la caractéristique Ic en fonction de Vce ( Ic = f(Vce)) et la droite de charge et interpréter le graphe. 3. Tracer la caractéristique de Ic en fonction de Ib (Ic = f(Ib)). En déduire le gain β du transistor 2N2219A. 4. Identifier les points de blocage et saturation de votre montage. Page 15 sur 16
