Transistor utilisé en interrupteur

Sujet 23
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Transistor utilisé en interrupteur
Présentation
Pour résoudre le problème de la commande d'allumage de notre ampoule 3W à l'aide de la sortie du
comparateur à amplificateur opérationnel, on va utiliser le principe suivant.
Au lieu que l’amplificateur opérationnel fournisse directement le courant qui va traverser l'ampoule, il va
commander, à la place, un interrupteur qui va fermer un circuit indépendant d'alimentation de la lampe.
UR
UR
Useuil
Useuil
Remarques :
 Pour que le système fonctionne, le courant de commande fourni par l’amplificateur opérationnel doit
être inférieur à son courant maximum de sortie.
 Le courant qui traverse la lampe est maintenant fourni par l'alimentation 12V et non plus par
l’amplificateur opérationnel.
C
B
Le transistor est un composant électronique à trois bornes :
 C: collecteur
 E : émetteur
 B : base (c’est la borne de commande)
Dans certaines conditions, c’est un interrupteur unidirectionnel
commandé.
E
Le transistor : fonctionnement en interrupteur
Ouvrir le fichier transistor.cyp. Vous y trouverez ce qui suit
Sujet 23
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Le circuit de droite représente une commande à l'aide d'un interrupteur manuel. Fermez cet interrupteur et
relevez le courant IC1 qui traverse la lampe.
Dans le circuit de droite, Ucom représente la sortie de l'amplificateur opérationnel alimenté entre 0V et 12V.
 Quelles sont donc les deux valeurs possibles pour Ucom ?
 Pour les deux valeurs possibles de Ucom complétez le tableau suivant.
le transistor est équivalent à un
valeur de IC1 lorsque K est dans l'état
Ucom (V) IC2 (mA)
Ib (mA)
interrupteur fermé ou ouvert
équivalent du transistor (fermé ou ouvert)
 Quelle est la valeur de la tension aux bornes d'un interrupteur parfait quand il est fermé?
 La lampe étant allumée, mesurez la tension entre le collecteur et l'émetteur avec un voltmètre et dire si
le transistor est un interrupteur parfait?
 Est ce que notre circuit à transistor correspond à la solution cherchée dans la présentation? Justifiezvous.
 Compléter le schéma suivant
IC2
CC
ib = … <<IC2
ib =…
C
Rb
Rb
Ucom =
Ucom =
EE
Interrupteur ouvert
E
Interrupteur fermé
I
L'interrupteur est unidirectionnel
On voudrait voir si l'interrupteur commandé à transistor fonctionne toujours de manière identique lorsqu'on
veut faire passer le courant dans l'autre sens (IC2<0).
 Retournez les deux générateurs 12V qui alimentent les ampoules
o fermer K du circuit de droite, la lampe s'allume-t-elle?
o faire Ucom =12V dans le circuit de gauche? L'ampoule s'allume-t-elle? Conclure.
Expliquez les affirmations suivantes
 Le transistor se comporte comme un interrupteur unidirectionnel.
 Le montage réalise un interrupteur commandé.
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C
Remarque :
Il existe des transistors pour lesquels
 IC circule de E vers C lorsque Ucom <0
 Et I=0 lorsque Ucom > 0.
On les distingue des précédents par la flèche sur leurs symboles.
Un tel transistor est représenté à gauche ci-contre.
B
E
Influence de la valeur de Rb
Remettre les générateurs 12V dans le sens correct.
Ajoutez un ampèremètre pour mesurer Ib et un voltmètre pour mesurer UCE.
Mettre Ucom à 12V.
Pour les valeurs suivantes de Rb complétez le tableau.
Ib (mA)
UCE (V)
Interrupteur presque parfait oui/non?
Rb(k)
4,2
4,4
4,5
4,6
4,8
 Quels ont été vos critères de choix pour remplir la dernière colonne et dire si le fonctionnement en
interrupteur est acceptable ou pas?
 On supposera que le fonctionnement en interrupteur est satisfaisant si VCE≤0,20V. Quelle est la
condition sur le courant Ib pour que le fonctionnement en interrupteur soit satisfaisant?
Conclusion
Si Ucom ≤0, pas de courant entre C et E : c’est un interrupteur ouvert
Si Ucom >0 et Ib > Ibmin :
 un courant IC circule de C vers E,
 et Vce  0,
 c’est un interrupteur fermé.
Remarque :
Si Ucom >0 et Ib < Ibmin, un courant circule de C vers E mais Vce  0 : ce n’est pas un interrupteur.
Eclairage automatique (suite et fin)
Reprendre le TP précédent où il s'agissait d'allumer une ampoule lorsque la luminosité devenait insuffisante.
Rappelez pourquoi on ne pouvait pas connecter directement l'ampoule à la sortie de l'amplificateur
opérationnel. La sortie de l'amplificateur opérationnel commandera donc un interrupteur à transistor à travers
une résistance. Faire maintenant, ci-dessous, le schéma du système permettant d'allumer l'ampoule 12V 3W
lorsque la luminosité devient insuffisante. Réaliser le montage et le tester.