Cours pratique d`electronique
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- 3.C. REGHINOT J.C. PIANEZZI COURS PRATIQUE D'ELECTRONIQUE ELEMENTS PASSIFS FILTRES SEMICONDUCTEURS CIRCUITS ANAL0GIQU ES CIRCUITS LOGIQUES SIGNAUX Un Editions Radio 9, R U E JACOB - - 75006 PARIS TEL. 329.63.70 C.C.P. 1164-34PARfS TABLE DES MATIERES Avant-propos Chapitre 1. 1.1 ........................... - ÉIéments passifs 5 .................... 7 . -Résistances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définjtion d'un conducteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition de ila résistance tlectrique . . . . . . . . . . . . . . Résistivité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Variation de la résistance due à ia température . . . . . . . . . . Technologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Résistances en haute fréquence . . . . . . . . . . . . . . . . Loid'Ohm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Loi d'Ohm généralisée . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Effet Jouie puissance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lois de Khchoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 7 7 . 8 8 . 13 14 15 - 1.2 . 1.3 -tes 16 16 potentiomètres ........... Potentiomètres au carbone . . . . . . . . Potentiomètres bobinés . . . . . . . . . . Différentes lois de variation . . . . . . . . - Les résistances non iinéaires ........... ........... .......... ........... . . . . . . . . . . . . . . . . . Les résistances à coefficients de température négatif (C.T.N.) . . Résistances à coefficients de température positif (C.T.P.) . . . . . Résistances dont la valeur est dépendante de la tension ( V D R ) . .. . . . 8 % 17 18 18 18 19 20 21 21 41O . 1-4 1.5 COURS PRATIQUE D’ÉLECTROMQUE Les condensateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Isolants ........................... Diéiectrique ......................... Principales caractéristiques des condensateurs . . . . . . . . . . Condensateurs variables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 22 . . - Bobine-seif-inductance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ................ . . . . . . . . . . . . . . . 16. . - Circuit RC-RL en alternatif . . . . . . . . . . . . . . . . . . Charge et décharge d’un condensateur à travers une résistance . . . . Tension aux bornes de la résistance . . . . . . . . . . . . . . . . 1.7 . - Circuits résonnants RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . Circuits RLC parailéle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quelqua définitions sur ies circuits résonnants . . . . . . . . . . . 1-23. Le transformateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonctionnement ........................ Rendement ......................... 1.9 . - Méthode pratique, de réaiisation d’inductance . . . . . . . . . . 1.10 . - L e quartz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition . propriétés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Loi de i’induction électromagnétique Principales caractéristiques . . . . Modes de vibration . . . Influence de la température - Ilil . Cristal Yig Applications . FiltresYig . . Oscillateurs . . Chapitre U 11.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . :. . . . . . . . ........................ ........................ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Les fiitres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Généralités sur le filtrage . . . . . . . . . . . . . . . . . . Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Les types de filtres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtres prototypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 . - Théorie moderne des liitres . . . . . , . Les iïitres de Butterworth . . . . . . . . . . . Les filtres de Tchebyscheff . . . . . . . . . . . Les filtres de Bessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 26 29 33 33 36 39 42 45 36 50 53 $5 56 56 57 59 59 59 62 64 64 64 66 67 67 67 70 72 Y2 53 93 . . . . . . . . . 107 Méthode générale de calcul des filtres polynomiau . . . . . . . . . 111 Les filtres elliptiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 41 1 TABLE DES MATIÈRES 11.3 - Réalisation pratique des filtres . . . . . . . . Détermination de l’ordre d’un filtre à partir du gabarit Exemple comparatif de 3 filtres passe-bas . . . . . . ïransposition des filtres L.C. . . . . . . . . . . . Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Adaptation des filtres . . . . . . . . . . . . . . . . Structure des filtres dans les circuits électroniques . . . Méthode pratique de mise en caractéristiques des filtres Remarque importante sur le réglage des filtres . . . . . I I 4. - . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Autres types de filtres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 . 124 . 124 . 129 153 153 156 LRS semi-conducteurs . . . . . . . . . . . . . . . . . ‘159 - Structure de la matière . . . . . . . . III.2 . - Dopage . . . . . . . . . . . . . . . . ID.3 . - Jonction PN . . . . . . . . . . . . . . m-4. - L e s diodes .............. III.1. 134 . . . . 140 . . . . 148 . . . . 152 . . . 153 Filtres téléphoniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtres à quartz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Filtres a ondes de sudace . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chapitre XII. 134 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ....... ....... . . . . . . . . . . . . . . . . ïïI.5 . - Lc transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Effet transistor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Technologie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caractéristiques statiques du transistor . . . . . . . . . . . . . . Régime dynamique - polarisation . . . . . . . . . . . . . . . . Etude pratique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . InAuence de ia température - dérive thermique . . . . . . . . . . . Diodes de réguktion diodes Ztner - 159 162 163 169 169 175 175 176 1’78 183 185 191 . . . . . . . . . . . . . . . 193 . . . . . . . . . . . . . . . 193 . . . . . . . . . . . . . . . 196 III.7 . - Le transistor a effet de champ . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Zone de àéplttion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -200 TI1.6 . Dispositif à résistance négative Le transistor unijonction (UJT) . Le thyristor ou thyratron solide . . Effet de pincement - ....................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............... Caractéristiques . . . . . . . . . Polarisation statique d’.un T E C . . Le transistor M û S . F E T . . . . . . 2ûû 202 204 206 412 * Chapitre tV. COURS PRATIQUE D’ÉLECTRONIQUE Circuits intégrésanalogiques . . . . . . . . . . . . . . 209 . - Généralités ...................... . . . 209 Définition des circuits analogiques . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Principaux t y p e de circuits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209 Rappel sur les systèmes boudés et I’ampiificateur différentiel . . . . . 210 W.1 . - L’amplificateur opérationnel . . . . . . . . . . . . . . Définition de 1’amplificattur opération ne1 . . . . . . . . . . . Limite d’utilisation de l’amplificateur opérationnel . . . . . . . IV.? . Cas général : amplificateur différentiel . . . . . . . . . . Amplificateur inverseur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amplificateur non inverseur . . . . . . . . . . . . . . . . . Amp1ificateur suiveur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Amplificateur additionneur . . . . . . . . . . . . . . . . . Amplificateur intégrateur . . . . . . . . . . . . . . . . . . IV.2 - . - Mesures . . 211 . . 211 . . . . . . . . 215 217 220 220 . . 221 . . 222 . . 223 les amplificateurs opérationnels . . . . . . - Caractéristiques techniques d’un IV.6 . - Circuits analogiques particuliers . . . 232 amplificateur opérationnel . . . 237 . . . . . . . . . . . . . . . 241 - Éléments de calcul digitai . . . . . . . . . . . . . . . . 251 iV.4 su]: IV.5 . Chapitre V . Première partie V- 1. Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systèmes de numération . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Systèmes binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.2 . - V.3 . - Les codes Conversion . . . . . Décimal-binaire . . . . . Binaire-décimal . . . . . . Opérations dans le sysrème Soustraction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251 253 354 . . . . . . . 255 . . . . . . . 255 . . . . . . . 259 . . . . . . . . 259 . . . . . . . 260 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . La mesure et le codage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 264 264 Définition dans le systeme numérique . . . . . . . . . . . . . . . 264 Codes pondérés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265 Codes non pondérés (ou codes sans poids) . . . . . . . . . . . . 366 . V.4 . - Notion d’ensemble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Égalité de deux ensembles . . . . Sous-ensembies. Relation d’incf usion Complément d’un ensemble . . . . Union et intersection d’ensembles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368 . . . . . 268 . . . . . 269 . . . . . 269 . . . . . 269 DES -.-TABLE -- \’.5 . , - Résumé V.7 . - Fonctions . .- - Algèbre de Boole ou algèbre logique . . . Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . Principe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bu1 de l‘algèbre logique . . . . . . . . . . . . . Relation de l’algèbre logique avec les ensembles . . Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . Axiomatique de l’algèbre de Boole . . . . . . . Reiarions fondamentales . . . . . . . . . . . . v.6 . V.8 413 MATIÈRES . 271 271 271 271 . . . 272 . . 272 . . . 273 . . 274 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . des axiomes et théorèmes de l’algèbre de Boole . . . . 276 Booléennes . . . . . . . . . . . Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fonctions logiques fondamentales . . . . . . . . Fonctions logiques secondaires . . . . . . . . . . Fonctions identité . . . . . . . . . . . . . . . . Somme modulo 2 ou << OU exclusif )) a A’ variables Fonctions particulières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278 . 278 . . 279 . . 282 . . . . , . . 285 . . . . . . . . 285 . . . . . . . 286 - Formes canoniques des fonctions Booléennes . . . Forme canonique de somme de produits . . . . . . Forme canonique de produits de sommes . . . . . . Simplification des fcrmes canoniques . . . . . . . Regroupement de termes et mise en facteurs communs Méthodes graphiques . . . . . . . . . . . . . . . . Le diagramme de *Karnaugh . . . . . . . . . . . Représentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . Diagramme de Veitch . . . . . . . . . . . . . . Lecture du diagramme minimisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . . . 290 291 291 292 292 . . . . . . 294 . . . . . . . 294 . . . . . . 294 . . . . . . 296 . . . . . . . 300 Deuxième partie - Les circuits logiques . . . . V-1 O . - Les circuits combinatoires V.9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Construction d‘ensembles de logique combinatoire . V.11 . Circuits arithmétiques . . . . . . . . . . . . . . - . . . . . . . . . . . . . 305 . . . . 305 . . . . . 305 . . . . 307 Additionntur binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Additionneur complet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Additionneurs série et parallèle . . . . . . . . . . . . . . . . . ‘Soustracteur binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Additionneur/soustracteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V.12 - 305 308 308 311 312 313 . Comparateur binaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Comparaison de deux poids binaires . . . . . . . . . . . . . . . 314 Comparateur d’amplitude binaire a entrées multiples . . . . . . . . 315 414 V.13 COURS PRATIQUE - . Les convertisseurs decodes . le transcodage . . . . . . . . Codage-décodage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Codeur décirnai/DCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Décodeur DCB/décirnai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Décodage BCD/7 segments . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transcodeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conversion code Graylcode binaire . . . . . . . . . . . . . . Chapitre VI . VI.1 D'ELECTROMQUE . 318 . . Les signaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . - Qu'est-ce qu'un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . signai? Définition du signal Caractérisation d'un signai sinusoïdal 318 319 319 320 323 323 327 327 327 328 . . . . . . . . . . . . . . . V1.2 . - Forme du signal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Série de Fourier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331 Signal sinusoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333 Signal carré . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335 Dent de scie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340 Impulsions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342 Test des circuits 1 i néaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343 Réponse d'un circuit iinéaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346 VI.3 . - LModuIation des signaux . . . . . . . .Modulation d'ampli tude . . . . . . . . . . Bande latérale unique : BLL' . . . . . . . ,Moduiation de fréquence ( F M ) . . . . . . Modulation de phase (0M ) . . . . . . . Remarques sur la FM e t la Q> M . . . . . . Stéréo phonie . . . . . . . . . . . . . . . Modulation par impulsion . . . . . . . . Modes et types de modulations . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350 354 356 357 358 260 361 364 - VI.4 . Propagation du signai HF le long des lignes . . . . . . . . . . 266 Ondes stationnaires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 370 VI.5 '41.6 . . - Xtténuateurs - Niveau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . voltsidBldBm/dBr . . . . . . . . . . . . . . . . . FÉM ou DDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379 382 383 415 TABLE DES MATIÈRES - Fréquence et pureté spectrale d u signal . . . . . . Précision de fréquence . . . . . . . . . . . . . . . . . Bruit et stabilite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Relation entre ie spectre R F et le bruit de phase . . . . . Reiation entre le spectre RF et le bruit de fréquence . . . Reiation entre le spectre R F et la variance d’Alian . . . . VJ.8 . - Annexe : mathématiques . . . . . . . . . . . . V1.7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 390 492 . . . 395 396 396 . . . . . 397 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401 Unité et grandeurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 405 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 Bibliographie Symboles Table des matières COURS PRATIQUE D’ELECTRON1QUE 3 51 :i ,,. I r i ,II : Eiaboré dans Ie cadre d e la formation des techni- :: ciens d’une firme d’instrumentation de pointe, ce cours apporte l’essentiel des connaissances pour ;’ passer du théorique à la pratique. Traitant des éiéments passifs, des filtres, des semiconducteurs, des circuits analogiques, des circuits logiques rt des signaux, ii contient un très grand nombre d’abaques, de tableaux de dannées et de méthodes de calcul. I 1 C’est le traite de base d u technicien et le guide de l’étudiant vers la pratique. lS8N 2 7091 0798 8
