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TINF Traitement de l’information
Td
Td TINF 1.1
amplificateur linéaire intégré
Td TINF 1
TSI1
Le Traitement du signal
X
TSI2
Période
Amplificateurs linéaires intégrés
Cycle 4 : Traitement de l’information
1
2
3
4
5
X
Durée : 6 semaines
Partie 1 : exercices amplificateurs linéaires intégrés
i
EXERCICE 1
1. Préciser le mode de fonctionnement de l'ALI. Justifier.
2. Ecrire une relation entre les différents courants.
3. A partir du théorème de Millman établir vs
en fonction de R1, R'1, R2, v1 et v2.
4. R1=R'1=1k et R2=2k . Exprimer vs en fonction de
v1 et v2 et conclure sur la fonction du montage.
R1
i'
R2 i"
R'1
v1
v2
+
+
vs
R2
EXERCICE 2
L'ALI est supposé parfait, il est alimenté en 12V et
Vsat=10V. La tension v0 constante est fournie par un
circuit annexe v0 = 0,7V.
La tension v1 est fournie par un capteur non représenté.
Cette tension est fonction de la température θ:
v1=v0 - aθ avec v0 = 0,7V
et a = 2mV/°C (θ est exprimé en °C).
R1
+
+
v1
1. Comment fonctionne l’ALI (justifier) .Conséquences ?
2. Exprimer v+ en fonction de v0, R1, R2.
R1
vo
v+
R2
vs
3. Exprimer v- (tension entre l'entrée négative de l'ALI et la masse) en fonction de v1, vs, R1 et R2.
4. Montrer que vs =
R2
(v0 - v1). Comment appelle-t-on ce montage ?
R1
5. Exprimer vs en fonction de θ, a, R2 et R1. Pour R2=200kΩ et R1=2kΩ, exprimer vs(θ). Déterminer la
température maximale mesurable.
Analyser
Modéliser
Résoudre
Expérimenter
Concevoir
Appréhender les analyses fonctionnelles fonctionnelle et structurelle
Savoirs faires associés
Analyser l’effet de la commande sur le comportement de la chaîne d’énergie
Analyser
Modéliser
Résoudre
Expérimenter
Concevoir
Identifier et caractériser les grandeurs physiques agissant sur un système
Savoirs faires associés
Identifier la nature de l’information et la nature du signal
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Réaliser
Communiquer
%
questions
bilan
Parties 1 à 3
Réaliser
Communiquer
%
questions
bilan
Parties 1 à 3
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amplificateur linéaire intégré
EXERCICE 3 : Un montage électronique est constitué de 2 étages à amplificateurs opérationnels supposés
parfaits de tension de saturation de sortie Vsat =10V.
R1
-
v1
+
v2
R4
R3
R2
R3
+
+
vs1
Etage n° 1
+
vs
Etage n° 2
1. Comment fonctionnent les amplificateurs linéaires intégrés. Justifier et conclure.
2. Etage 1: Exprimer vs1 en fonction de v2, R1 et R2. Quel est le nom de ce montage ?
R1 = R2 =10 kΩ : Exprimer vs1 en fonction de v2.
3. Etage 2 : Exprimer vs en fonction de vs1, v1, R3, R4. Quel est le nom de ce montage.
R3 = 10 kΩ, R4 = 100kΩ. Exprimer vs en fonction de vs1 et v1.
4. Exprimer vs en fonction de v1 et v2. Vérifier que vs = A.(v2-v1). Préciser A en déduire le nom du
montage.
5. v1 = 0,5V, v2 = 1V, calculer les courants d'entrées du montage et la tension de sortie.
Partie n°2 : Générateur de signaux
On considère le montage ci-dessous, comportant trois ALI supposés idéaux et des éléments passifs dont
les valeurs sont :
R1 = 10kΩ, R2 = 4.7kΩ, R = 10kΩ, C = 10nF, R3 = 4.7kΩ, R4 = 10kΩ
R2
R1
C
_
R
+
_
_
+
+
R4
V1
V2
Vs
R3
Q1- Identifier le rôle de chacun des trois ALI.
Q2- A l’instant t = 0, la tension de sortie Vs est égale à +Vsat = +15V ; le condensateur de capacité C n’est
pas chargé. Etudier l’évolution de la tension V2(t) jusqu’au basculement de Vs(t). (on considèrera les
amplificateurs opérationnels comme idéaux)
Q3- Tracer, en concordance de temps, pour deux périodes, les graphes des fonctions Vs(t), V1(t) et V2(t).
Calculer la fréquence des signaux obtenus.
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amplificateur linéaire intégré
Partie °3 : Centre de tournage 3 axes (extrait sujet CCP TSI 2004)
A. ETUDE DE L'ALIMENTATION DES CARTES ELECTRONIQUES
L'alimentation de l'électronique des variateurs de vitesse du tour et de la commande numérique nécessite
la fourniture d'une tension continue de 24V pour une puissance utile de 240W, depuis le réseau
monophasé 230V, 50Hz. Un module d'alimentation dont le schéma n’est pas représenté ici est utilisé.
Il est nécessaire pour des raisons de sécurités de pouvoir contrôler le courant débité par ce module.
A.1 – Etude de l’asservissement de courant
La commande du transistor T (tension VGS) est imposée par l’asservissement du courant IL à une consigne
positive V(IL)c, conformément à la représentation de la figure 3. La mesure du courant IL est réalisée par un
capteur de courant de gain K1 = 1 V.A-1, tel que V(IL) = K1 * IL = IL.
Les 3 ALI considérés parfaits, sont utilisés pour synthétiser une commande à fréquence et rapport cyclique
libres.
A1.1 Exprimer V (erreur) en fonction de V(IL)c et de V(IL).
A1.2 Représenter ci-dessous, la fonction de transfert f, telle que V(hyst) = f(V(erreur)). Pour un tracé clair,
on prendra le rapport R2 / R1 = 1/5.
A1.3 Expliquer qualitativement la fonction de chaque amplificateur opérationnel et le fonctionnement du
dispositif (commande et puissance) suite à l’application d’un échelon de consigne V(IL)c = 10V.
A1.4 Pour une consigne V(IL)c donnée du courant IL, le courant IL varie périodiquement entre une valeur
maximum ILmax et une valeur minimum ILmin. Exprimer ΔIL en fonction de R1 et de R2. Proposer un couple de
valeurs R1, R2 tel que ΔIL = 1A.
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amplificateur linéaire intégré
Partie n°4 : Circuit de commande de l’interrupteur d’un hacheur
La commande de l'interrupteur d’un montage hacheur est réalisée à partir d'une tension de commande vch
et du montage suivant :
Tous les composants sont idéaux. Les diodes sont considérées parfaites. Les tensions de saturation des
amplificateurs opérationnels sont prises égales aux tensions ± Vcc d'alimentation.
On donne Vcc = 15 V, 0 < β < 1.
Etude de la fonction 1
Q1. Etablir l'expression littérale de e+(t) en fonction de v(t), v'(t) et β.
Q2. Quand v(t) = + Vcc, donner l'inégalité vérifiée par v'(t), en fonction de β et Vcc.
Même question quand v(t) = - Vcc.
Q3. Quelle est la valeur de β donnant des tensions de basculement v' = ± 5 V ?
Q4. Tracer la courbe v=f(v') dans ces conditions.
Etude de la fonction 2
A l'instant t = 0, v(t) passe à - Vcc et v'(0) = - 5 V. On donne C' = 2,2 nF, R1 = 39 kΩ et R2 = 3,3 kΩ.
Q5. Etablir l’expression de v'(t) pour t > 0. A quel instant t1 la tension v'(t) atteindra-t-elle +5V?
A t = t1, v(t) passe à + Vcc. A t = t2, v'(t) atteint de nouveau v'(0).
Q6. Quelle sera la durée td = t2 - t1 de cette phase de fonctionnement ?
Etude de la fonction 3
La tension vch est une tension continue. On négligera la durée td précédente. On supposera la liaison vers
l'interrupteur H ouverte (iB = 0).
Q7. Tracer les chronogrammes de v'(t) et vB(t) sur deux périodes, pour vch = 2,5 V.
Q8. Etablir la relation entre α, rapport cyclique de vB(t), et vch.
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