problemes d`electronique analogique resume table des
PROBLEMES D’ELECTRONIQUE ANALOGIQUE
A.POINSOT
RESUME
Ce recueil d’exercices corrigés permet une étude générale des composants, signaux et circuits
électroniques.
Après un premier chapitre consacré aux méthodes de base de résolution des réseaux linéaires,
l’ouvrage passe en revue les quadripôles, les signaux, les diodes, les transistors à effet de
champ, les transistors bipolaires, les amplificateurs opérationnels, les portes logiques, les
différents types d’amplificateurs, les régulateurs de tension et de courant, les oscillateurs
sinusoïdaux, oscillateurs à relaxation et les circuits non linéaires.
Certains exercices sont de véritables problèmes, d’autres s’apparentent plus à des questions
de cours. Les exercices difficiles sont assortis d’une bibliographie qui aidera l’étudiant à
approfondir le sujet. Cet ouvrage permet ainsi un travail progressif. Après avoir cherché une
solution l’étudiant peut vérifier, minutieusement et de façon critique, celle proposée par l’auteur.
Ce livre est destiné aux étudiants en deuxième cycle universitaire et aux élèves-ingénieurs en électronique, automatique ou traitement du signal.
TABLE DES MATIERES
AVANT-PROPOS IX
CHAPITRE 1 - Résolution de réseaux linéaires
1.1 - Composants idéaux 1
Rappels des équations caractéristiques des composants passifs idéaux rencontrés dans les
schémas d'électronique sources, résistances, condensateurs, selfs,. transformateurs
1.2 - Transformateurs 3
Transformateur idéal, transformateur parfait, pertes, schémas équivalents.
1.3 - Bobine à point milieu 5
Calcul d'une fonction de transfert en courant en vue de réaliser un oscillateur. type Hartley
Utilisation des graphes de fluence.
1.4 - Théorèmes de Thévenin et de Norton 8
Applications en courant continu et en courant alternatif. Cas des générateurs commandés.
1.5 - Atténuateur compensé 11
Régime transitoire et régime permanent.
CHAPITRE 2 - Quadripôles
2.1 - Matrice impédance 13
Validité de la loi d'addition des matrices impédances.
.2 - Gains et impédances d'entrée / sortie 15
Calculs classiques à l'aide des graphes de fluence.
2.3 - Matrice de transfert 17
Etude générale d'une chaîne de n cellules. Application au réseau R‑2R.
2.4 - Matrice d'onde 19
Normalisation. Exemple du gyrateur, défini par sa matrice Z.
2.5 - Impédance itérative 21
Fonction de transfert d'une cellule L-C, fermée sur impédance itérative ou sur une résistance fixe.
CHAPITRE 3 - Signaux
3.1 - Circuits d'ordres 1 et 2 en régime harmonique 25
Etude des fonctions de transfert de base : passe-bas, passe-haut, passe-bande, coupe-bande.
3.2 - Circuits du premier ordre en régime impulsionnel 31
Réponses du circuit intégrateur et du circuit dérivateur à un échelon, à une rampe.
Réponse permanente à un signal en créneaux, à un signal en dents de scie.
3.3 - Valeur moyenne; valeur efficace 38
Comparaison entre ampèremètre alternatif et ampèremètre efficace vrai sur différents signaux :
signal continu, signal triangulaire, signal sinusoïdal avec composante continue,
signal impulsionnel.
3.4 - Atténuateur adapté en bruit 42
Recherche d'un facteur de bruit minimal.
3.5 - Théorème d'échantillonnage de Shannon 44
Analyse spectrale et échantillonnage.
CHAPITRE 4 - Diodes
4.1 - Circuits écrêteurs 49
Caractéristiques statiques et action sur un signal alternatif.
4.2 - Conformateur à diodes 52
Cellule à commutation en courant. Application à un conformateur sinusoïdal.
4.3 - Modulateurs à diodes 57
Modulateurs en pont et en anneau, mixers. Formes d'onde et spectres.
4.4 - Alignement d'une tension triangulaire 61
Circuit C-R-D, en régime permanent, analysé par ses équations différentielles.
4.5 - Doubleur de tension 67
Doubleur de tension en régime transitoire. Redressement avec multiplication de tension
CHAPITRE 5 - Transistors à effet de champ
5.1 - Polarisation d'un J-FET 71
Calcul du point de repos dans le plan ID-VDS, dans l'hypothèse quadratique.
5.2 - Gain d'un étage à transistor MOS 74
Gain maximum réalisable avec une charge donnée, dans l'hypothèse quadratique.
5.3 - Le TEC en amplification 76
Analyse DC et analyse AC. Découplage de la résistance de source, réponse en fréquence.
Impédance d'entrée / sortie.
5.4 - Symétriseur de phase 82
Analyse des gains et impédances de sortie.
5.5 - Le TEC en résistance variable 86
Contrôle électronique du gain, modulation d'amplitude.
CHAPITRE 6 - Transistors bipolaires
6.1 - Polarisation du transistor 89
Obtention d'un VCE indépendant de la tension d'alimentation.
6.2 - Le transistor en amplification 93
Analyse DC et AC. Découplage de la résistance d'émetteur.
6.3 - Gain en puissance utilisable 97
Comparaison entre une sortie sur le collecteur et une sottie sur l'émetteur.
6.4 - Effet "bootstrap"
Amélioration de l'impédance d'entrée.
6.5 - Le transistor en haute fréquence 104
Effets des capacités parasites CB,E et CB,C. Effet Miller.
CHAPITRE 7 - Amplificateurs opérationnels
7.1 - Influence du gain en boucle ouverte 109
Amplificateurs inverseur ou non inverseur, produit gain x bande passante.
Bascules de Schmitt inverseuse ou non inverseuse.
7.2 - Equilibrage des entrées 114
Erreur due aux courants d'entrée. Sommateurs équilibrés.
7.3 - Simulation de composants 118
Réalisation active d'une self, d'un condensateur, d'une résistance négative.
7.4 - Cellule biquadratique 121
Cellule biquadratique utilisant un seul amplificateur opérationnel.
Application à la réalisation d'un filtre coupe-bande.
7.5 - Intégrateurs 124
Intégrateurs inverseur ou non-inverseur. Application à la réalisation d'une cellule de filtre
à variables d'état.
CHAPITRE 8 - Portes logiques
8.1 - Technologie des portes logiques 131
Circuits internes des portes TTL, C-MOS, ECL
8.2 - Fonctions analogiques des portes logiques C-MOS 137
Amplificateurs, bascules de Schmitt et multivibrateurs.
8.3 - Générateurs d'impulsions 140
Détection de fronts. Monostables.
8.4 - Comparateurs de phase-PLL 145
Comparateurs de phase à porte XOR ou à bascule R-S. Application à la boucle à verrouillage
de phase.
8.5 - Circuits d'horloge 150
Multivibrateurs utilisant un seul circuit R-C.
CHAPITRE 9 - Amplification
9.1 - Paire différentielle à TEC 153
Gains de mode différentiel et de mode commun. Polarisation par source de courant.
9.2 - Montage push-pull 157
Caractéristique statique d'entrée / sortie, puissances dissipées dans la charge et dans les
transistors, rendement.
9.3 - Amplificateur à deux étages 161
Etude de la bande passante. Intérêt de la répartition du gain sur plusieurs étages.
9.4 - Amplificateur d'instrumentation 164
Domaine d'amplification différentielle linéaire. Convertisseurs différentiels
courant / tension et tension / courant.
9.5 - Amplificateur bidirectionnel 168
Etude d'un montage comportant deux amplificateurs opérationnels.
Matrice d'onde.
Matrice d'onde.
CHAPITRE 10 - Régulateurs de tension / courant
10.1 - Référence de tension à diode Zener 171
Caractéristiques statiques. Régulation amont et régulation aval.
10.2 - Sources de courant 175
Utilisation d'un transistor à effet de champ ou d'un transistor bipolaire.
Caractéristique statique. Résistance de sortie.
10.3 - Utilisation des régulateurs intégrés 179
Diverses utilisations d'un régulateur à trois broches. Etude du terme d'erreur.
Réglage de la tension de sortie. Régulation en courant.
10.4 - Convertisseurs DC‑DC (1) 184
Le hacheur série en régime de conduction continue ou non. Chronogrammes. des signaux
Caractéristiques de sortie.
10.5 - Convertisseurs DC‑DC (2) 189
Ondulation résiduelle du hacheur série. Le hacheur parallèle en régime de conduction continue.
CHAPITRE 11 - Oscillateurs sinusoïdaux
11.1 - Oscillateur à pont de Wien 195
Conditions d'entretien des oscillations. Etude d'une non linéarité de type cubique, méthode du
premier harmonique, équation de Van Der Pol.
11.2 - Schémas de principe d'oscillateurs sinusoïdaux 200
Pont de Wien. Réseau déphaseur R ‑ C à deux cellules ou trois cellules. Circuit
L - C et couplage magnétique.
11.3 - Oscillateur à résistance négative 205
Caractéristique statique d'un convertisseur d'impédance négative. Compensation
des pertes d'un circuit L - C.
11.4 - Oscillateurs Colpitts et Hartley 208
Entretien des oscillations à l'aide d'un amplificateur de courant. Influence du
couplage des bobines dans l'oscillateur Hardey.
11.5 - Oscillateurs à quadrature 211
Utilisation des intégrateurs. Commande de fréquence et commande d'amplitude
au moyen de multiplieurs analogiques
CHAPITRE 12 - Oscillateurs à relaxation
12.1 - Monostable et astable à deux transistors 215
Calcul des durées d'impulsions sur deux montages classiques.
12.2 - Multivibrateur à amplificateur opérationnel 218
Chronogrammes. Déplacement des seuils de commutation par une tension
de contrôle. Utilisation d'une source de courant.
12.3 - Multivibrateurs en circuits C-MOS 222
Montages à deux circuits R-C . Commande en fréquence.
12.4 - Générateurs de signaux 229
Association intégrateur - bascule de Schmitt. Contrôle du rapport cyclique.
Contrôle de la fréquence.
12.5 - Le timer 555 232
Utilisation en bascule de Schmitt, en monostable, en astable, en VCO.
Obtention d'un rapport cyclique 1 / 2.
CHAPITRE 13 - Circuits non linéaires
13.1 - Redressement sans seuil 239
Montages divers de redressement sans seuil mono et double alternance.
Convertisseur RMS / DC.
13.2 - Amplificateurs logarithmiques 247
Amplificateurs non linéaires types log ou anti-log. Convertisseur multi‑fonctions.
13.3 - Multiplieur à transconductance 250
Principe de fonctionnement du multiplieur analogique à cellule de Gilbert
13.4 - Applications du multiplieur analogique 254
Opérateurs racine carrée et diviseur. Contrôle automatique de gain.
Voltmètre efficace vrai.Modulation d'amplitude.
13.5 - Circuits divers 258
Quadrateur en courant. Sonde de température. Référence de tension compensée
en température.
BIBLIOGRAPHIE 263
INDEX 265
CONTENTS
PREFACE XI
CHAPTER 1 - Solving linear networks 1
CHAPTER 2 - Quadripôles 13
CHAPTER 3 - Signals 25
CHAPTER 4 - Diodes 49
CHAPTER 5 - Field effect transistors 71
CHAPTER 6 - Bipolar junction transistors 89
CHAPTER 7 - Operational amplifiers 109
CHAPTER 8 - Logic gates 131
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