AP1.2 : Montages électroniques à base de diodes, transistors et AOP

STI2D AP1.2 : Montages électroniques à base de
diodes, transistors et AOP
Opon SIN
Terminale
Électricité et électronique
Durée prévue : 3h.
Problématique : connaître les montages élémentaires de l'électronique
Compétences visées Savoirs associés
Être capable de mettre en œuvre et simuler un
schéma électronique (transistor, AOP, diodes)
Plan de l’étude Remarque
I. Montage à diode Zener: montage stabilisateur de tension
II. Montages à amplificateurs opérationnels (AOP)
III. Montage à transistor
IV. En bonus
Logiciels Matériels
ISIS-Proteus Ordinateur
Mode de distribution Format numérique
Dossier technique associé
Dossier ressource associé

I Montage à diode Zener: montage stabilisateur de tension
Ci-dessous le 1er montage à simuler :
Les composants du montage :
•La résistance R1 (1kΩ) est à prendre dans la librairie des composants (component – from libraries –
Resistors – 2 Watt Metal film). La valeur peut être réglée en double cliquant sur le composant déposé
sur le schéma ou en faisant un clic droit puis 'edit properties' (k = kilo = lettre 'k' dans le logiciel).
•Le générateur continu de 10V est à choisir dans la rubrique 'Generator – DC'.
•La masse (le 0V) est à choisir dans la rubrique ' Terminal – Ground' .
•Pour les appareils de mesures il faut aller dans la rubrique 'virtual instrument' puis choisir celui que
vous voulez (DC Voltmeter ou DC Ammeter).
•La diode Zener D1 est à prendre dans la librairie des composants (component – from libraries –
diodes – Zener – 5,1V 49mA Zener diode)
•La résistance variable RV1 (potentiomètre) de 1kΩ est à prendre dans la librairie des composants
(component – from libraries – Resistors – Variable – POT-HG – high granularity interactive
potentiometer).
1.1 Lancez la simulation et relevez, dans un tableau (à l'aide d'un logiciel tableur comme Excel ou
Calc), les valeurs des 3 tensions mesurées en fonction de la position du potentiomètre (0 %, 5 %, 10 %,
15 %, 25 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 %, 100%)
1.2 Tracer la courbe de UD1 en fonction de la position du potentiomètre (en%)
1.3 Définir, sur la courbe précédente, à quel moment la diode Zener commence à intervenir.
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1.4 Essayez de trouver le rôle d'un tel montage.
II Montages à amplificateurs opérationnels (AOP)
L'amplificateur opérationnel, souvent appelé 'ampli OP' ou AOP est un composant électronique complexe
(composé lui-même de résistances, transistors, …). C'est un composant fondamental de l'électronique.
Nous allons découvrir quelques montages mettant en œuvre cet AOP.
2.1 : le montage suiveur
La problématique :
Nous avons un capteur qui fournit une tension comprise entre 0 et 10V. La valeur de cette tension est
proportionnelle à la grandeur physique mesurée. Ce capteur doit être câblée sur une entrée d'une carte
arduino. Malheureusement celle-ci ne supporte que 5V au maximum.
Il nous faut donc trouver un moyen de diviser cette tension par 2.
2.1.1 Solution N°1 : le pont diviseur
Ci-dessous le montage à simuler :
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Les composants du montage :
•Les résistances R1 et R2 (1kΩ) sont à prendre dans la librairie des composants (component – from
libraries – Resistors – 2 Watt Metal film).
•Le générateur continu de 10V est à choisir dans la rubrique 'Generator – DC'.
•La résistance variable RV1 (potentiomètre) de 1kΩ est à prendre dans la librairie des composants
(component – from libraries – Resistors – Variable – POT-HG – high granularity interactive
potentiometer).
•La masse (le 0V) est à choisir dans la rubrique ' Terminal – Ground' .
•Pour les appareils de mesures il faut aller dans la rubrique 'virtual instrument' puis choisir celui que
vous voulez (DC Voltmeter ou DC Ammeter).
Remarque : nous simulerons le capteur à l'aide du potentiomètre RV1. On pourra ainsi avoir une tension
réglable entre 0 et 10V.
a) Simulez le montage et relevez une dizaine de valeurs différentes du capteur et la tension UR2 obtenue.
b) Qu'en pensez-vous ?
En fait ce montage est incomplet car le signal issu du pont diviseur 'rentre' dans la carte arduino. Or celle-ci
possède une résistance d'entrée (appelée 'impédance d'entrée'). Nous allons voir si cette impédance a une
influence sur le montage. On va tricher un peu et prendre une impédance d'entrée (R3) de 1500Ω afin de
visualiser les effets. Dans la réalité cette impédance est plus élevée (1MΩ?).
c) Simulez le montage suivant et relevez une dizaine de valeurs différentes du capteur et la tension UR3
obtenue.
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d) Qu'en pensez-vous ?
e) Simulez le montage avec R3 ayant pour valeur 50kΩ et relevez une dizaine de valeurs différentes du
capteur et la tension UR2 obtenue.
f) Qu'en pensez-vous ? En déduire d'où vient le problème?
g) L'impédance d'entrée d'une carte électronique ou d'un composant doit-elle être grande ou petite ?
2.1.2 Solution N°2 : le pont diviseur + le montage 'suiveur'
a) Simulez le montage suivant :
Les composants du montage :
•L'amplificateur opérationnel est à prendre dans la librairie des composants (component – from
libraries – Operational Amplifiers – 741)
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