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UNNIVERSITE SULTAN MOULAY SLIMAN Faculté Polydisciplinaire-Beni Mellal Filière Sciences de la Matière Physique SMP 2éme année - S4 TP d’électronique Année Universitaire 2006/2007 Pr. A.Malaoui Pr. M.Bendada SOMAIRE TP1 : ETUDE D’UNE DIODE A SEMI-CONDUCTEUR……………..…...1 TP2 : ETUDE D’UN AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR…………….…6 TP3 : ETUDE D'UN A.O EN REGIME LINEAIRE…………………………8 TP4 : SIMULATION ELECTRONIQUE PAR UN LOGICIEL: APPLICATION AVEC WORKBENCH………………………..……11 ANNEXE : INTRODUCTION AUX TRAVAUX PRATIQUES………..….14 Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 14 INTRODUCTION AUX TRAVAUX PRATIQUES A. Mesures électroniques par l’oscilloscope 1. Généralités L’oscilloscope est un instrument de mesure permet de visualiser et de mesurer des tensions et des courants en continu et en alternatif. Il est équipé de deux entrées (X) et (Y) et ils permettent de visualiser deux signaux simultanément en fonction du temps. L’impédance d’entrée de l’oscilloscope est en général > de 1MΩ, donc, il est très difficile de mesurer un courant d’une manière directe. Figure 1 2. Constitution d’un oscilloscope L’oscilloscope est constitué par les organes suivants : - Un tube cathodique (écran : comme à la télévision), - Un amplificateur vertical (échelle des amplitudes), - Un amplificateur horizontal (échelle du temps), - Une base de temps ou générateur de balayage (oscillateur), - Un dispositif de synchronisation. 3. Modules fondamentaux 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 15 Une utilisation correcte de l’oscilloscope réside dans la compréhension du fonctionnement des modules fondamentaux suivants: a. Couplage d’entrée Les mesures à travers les entrées X et Y sont effectuées par un circuit de couplage : - DC, on visualise la composante continue du signal et sa composante alternative. - AC, un condensateur série élimine la composante continue du signal. b. Impédance d’entrée L’impédance d’entrée d’un oscilloscope est équivalente à une résistance d’entrée, généralement très grande, en parallèle avec un condensateur de quelques dizaines de pF. L’effet de cette capacité n’est pas négligeable dès que l’on étudie des signaux de fréquence un peu élevée. En position DC, par fois, on réalise des mesures en utilisant une sonde de mesure X10 ; c à dire en fait atténuation d’un facteur 10. c. Synchronisation Afin d’observer de manière stable un signal périodique, il faut que le balayage soit synchronisé sur le signal pour démarrer toujours au même endroit. - En position normale, on agit sur le niveau du seuil de déclenchement par le bouton « level ». On peut choisir la voie sur laquelle on déclenche (voie X, Y ou EXT). Si le niveau de déclenchement est supérieur à la tension appliquée ; l’oscilloscope est en attente d’un signal d’amplitude suffisante. - En position Auto, le signal déclenche automatiquement le balayage. C’est la situation la plus fréquente mais le déclenchement « normal » peut être intéressant dans certains cas. d. Tracé de caractéristiques La caractéristique d’un dipôle ‘D’ est la représentation graphique de U = f(I). Dans la pratique ; il faut donc appliquer une tension variable et mesurer la tension aux bornes du dipôle et le courant qui le parcourt. Ce dernier est mesuré par la tension aux bornes d’une résistance placée en série avec D. La masse de l’oscilloscope doit être entre R et D. Pour cela, une des tensions doit être inversée : c’est généralement possible sur une des voies. Figure 2 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 16 4. Mesurage du déphasage a. Méthode temporelle Si on applique deux tensions V 1 ( t ) et V 2 ( t ) respectivement sur les voies Y A et Y B , on obtient un oscillogramme (figure 3), qui permet d’évaluer le déphasage ϕ entre V 1 et V 2 : V 1 ( t ) = V 1m . cos( ωt ) V 2 ( t ) = V 2 m . cos( ωt + ϕ ) On mesure sur l’écran de l’oscilloscope, les valeurs des paramètres m et n, comme indiqué sur la figure3. On déduire la valeur de la phase par l’expression démontrée : ϕ = 2π m n Figure 3 Le déphasage réel entre les tensions V 1 ( t ) et V 2 ( t ) est : Φ = ϕ − π . b. Méthode de Lissajous Dans le mode X-Y, on élimine le temps entre les voies X et Y, on aura l’oscillogramme suivant : Figure 4 Le déphasage entre les tensions V 1 ( t ) et V 2 ( t ) est donnée dans ce cas par : A' B' C' D' sin ϕ = = AB CD On en déduira ϕ ouis Φ au signe près. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 17 B. MESURES ET INCERTITUDES 1. Erreur absolue, erreur relative. Soit une grandeur X de valeur exacte Xe, dont la valeur approchée est Xa. L’erreur absolue sur X est (Xa - Xe), c’est une grandeur algébrique. L’erreur relative sur X est (Xa - Xe) / Xe ≈ (Xa - Xe) / Xa, c’est une grandeur algébrique. 2. Incertitude absolue, incertitude relative, précision. - La fidélité : c’est l’aptitude à indiquer la même valeur lorsqu’on recommence la même mesure. - La sensibilité : pour les appareils de mesure électrique analogiques (à aiguille) : finesse de la graduation par exemple. - En physique, nous ne possédons jamais la valeur exacte Xe d’une grandeur. Les valeurs sont obtenues expérimentalement donc sont approchées, soit Xa. La précision ∆X sur une mesure X est souvent donnée par : ∆X = ∆X lecture + ∆X classe ∆N = 0 ,5 si N = 100 ⇒ N ∆N = 0 ,25 si N = 30 calibre.classe 1,5 DC ⇒ classe = ∆X classe = 100 2 AC ∆X lecture = ∆N .calibre C. Mesures de la resistance d’entrée et de sortie Les méthodes utilisées pour mesurer les résistances d’entrées et de sorties sont diverses. Deux techniques sont les plus utilisées pour mesurer des résistances d’entrées : - Méthode volt-ampérométrique, si la résistance d’entrée < trentaine de kΩ. - Méthode d’attaque en tension, si la résistance d’entrée > trentaine de kΩ. Une technique est, c’est la plus utilisée pour les résistances de sorties : - Méthode de débit sur charge étalon : si la résistance de sortie < trentaine de kΩ. 1. Méthode voltampèremétrique Cette méthode est utilisée lorsque la résistance d’entrée Ri du quadripôle, qu’on veut mesurer, est très inférieure devant la résistance interne ρ de l’appareil de mesure de la tension (voltmètre ou oscilloscope) branchée en parallèle avec Ri ( ρ >> R i ). 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 18 En générale, les appareils de mesure de la tension ont une résistance ρ#1MΩ, ce qui signifie qu’une résistance interne Ri inférieure à une trentaine de kΩ, peut se mesurée par cette méthode sans trop de perturbations. On branche une résistance d’étalonnage R en série dans le circuit d’entrée du quadripôle et on mesure les tensions V 1 et V 2 comme indiqué sur la figure 1. La résistance d’entrée du quadripôle est déterminée par la relation (1) : Ri = R . V2 V 1 −V 2 (1) Choix de la résistance d’étalonnage R : Le choix de R influence sur la précision de la mesure. A partir de l’équation (1), l’incertitude ∆Ri est donnée par : relative Ri ∆Ri = ∆R + Ri R V 1 ∆V 1 ∆V 2 + V1 −V 2 V1 V2 (2) On remarque, clairement, qu’une mesure précise nécessite l’utilisation d’une résistance R de précision. ∆R D’une manière générale, on utilise une résistance à 1% ( = 1% ) et afin de faire des mesures R V rapides et avec une précision suffisante, on choisira toujours une valeur de R telle que V 2 # 1 . 2 C'est-à-dire qu’i faut choisir R# R i . 2. Méthode d’attaque en tension, voltmètre à la sortie Cette méthode est utilisée lorsque la résistance d’entrée Ri est comparable ou supérieure à celle de l’appareil de mesure (ρ# Ri ou ρ << R i ). 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 19 Avec cette méthode, on branche la résistance d’étalonnage R en série avec l’entrée du quadripôle. Le voltmètre est branché, cette fois-ci, sur la sortie du quadripôle pour qu’il ne modifie pas la résistance d’entrée Ri . Ce branchement est fait à condition que la résistance de sortie soit très inférieure à ρ. Cette méthode (figure 2) suppose que le quadripôle fonctionne en régime linéaire ( V 0 = A .V i ) avec A est constante. - Si l’interrupteur K est fermé, la tension V i = V i 1 et V 0 = V 1 - Si l’interrupteur K est ouvert, la tension V i = V i 2 et V 0 = V 2 On applique les lois de mailles pour chaque cas, on obtient : V i1 = et V i 2 = Ri e s Ri + Rs (3) Ri e s Ri + R s + R (4) On a général R s = 50Ω << Ri Ce qui donne : V i1 # es V i2 # 2006/2007 R i .V i 1 Ri + R Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 (5) (6) [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE Ri = R . V2 V1 −V2 page 20 (7) En générale, les appareils de mesure de la tension ont une résistance ρ#1MΩ, ce qui signifie qu’une résistance interne Ri inférieure à une trentaine de kΩ, peut se mesurée par cette méthode sans trop de perturbations. 3. Méthode de débit sur charge étalon Cette méthode sert à mesurer la résistance de sortie si elle est inférieure à une trentaine de kΩ (c’est le cas le plus répondu). Le problème est schématisé par la figure 3 : La sortie du quadripôle est équivalent à un générateur de Thevenin de f.e.m ( e o ) et de résistance interne Ro (que l’on veut mesurer). On branche, à la sortie, une résistance étalon R en série avec un interrupteur K. - Si K est ouvert, on aura : - Si K est fermé : V =V 1 = E o V =V 2 = R .E o RV 1 = R + Ro R + Ro R0 = R . V 1 −V 2 V2 ∆R0 est donnée par : L’incertitude relative R0 ∆ R 0 = ∆R + V 1 ∆V 1 + ∆ V 2 R V 1 − V 2 V 1 V2 R0 (6) (7) (8) (9) De la même manière que la résistance d’entrée, on utilise une résistance étalon à 1% ( V 2# 2006/2007 ∆R R = 1% ) et V1 ce qui donne R# Ro . 2 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP ANNEXE page 21 D. Identification des composants électroniques 1. Code couleur des résistances. noir marron rouge orange jaune vert bleu violet gris blanc or argent 1° chiffre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 2° chiffre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - Multiplicateur 1 10 100 1.E+3 1.E+4 1.E+5 1.E+6 1.E+7 1.E+8 1.E+9 0.1 0.01 Tolérance 1% 2% 0.5% 0.25% 0.1% 0.005% 5% 10% 2. Code couleur des condensateurs. noir marron rouge orange jaune vert bleu violet gris blanc or argent 1° chiffre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - 2° chiffre 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - Multiplicateur (pF) 1 10 100 1.E+3 1.E+4 1.E+5 1.E+6 1.E+7 1.E+8 1.E+9 0.1 0.01 Tolérance 20% 1% 2% 0.5% 0.25% 0.1% 0.005% 5% 10% Isolation 100 V 250 V 400 V 630 V Exemple du schéma : - 1er chiffre : Vert = 5 - 2ème chiffre : Rouge = 2 - Multiplicateur : Orange = x 1 nF - Tolérance : Marron = 1% - Isolation : Rouge = 250 V - Résultat = 52 x 1 nF 1% 250 V = 52 nF 1% 250 V 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°1 page 1 ETUDE D’UNE DIODE A SEMI-CONDUCTEUR I. But : - Etude d’une diode à semi-conducteur, en régimes statique et dynamique. - Déterminer expérimentalement sa caractéristique. - Visualiser le tracé de la caractéristique sur l’écran de l’oscilloscope. II. Matériel nécessaire : - Diode de type 1N4148 dont les propriétés suivantes : Valeur max Tension inverse 75 (V) Tension directe 1 (V) Courant direct 300 (mA) Courant inverse 25 (nA) à 50 (µA) Puissance dissipée 500 (mW) Intervel de température -65 °C à +200 °C Capacité à 1MHz 4 (pF) - Alimentation stabilisée à tension variable (E), - Multimètres : A et V, - Résistance R= 170 Ω/ 8W, - Oscilloscope, - Une source de tension alternative (E). III. Régime statique. On se propose de tracer la courbe donnant les variations de l'intensité du courant I qui traverse la diode en fonction de V. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°1 page 2 Remarques : Si vous voulez mesurer la tension V et l’intensité I par l’oscilloscope : - L’oscilloscope peut mesurer directement la tension V. - Mais il ne peut pas mesurer directement l’intensité I. On va utilisera, donc, un "capteur de courant", c’est-à-dire un dispositif qui fera correspondre à l’intensité I, une tension V’ mesurable directement par l’oscilloscope. 1. Calcul théorique. - Calculer théoriquement la valeur du courant I circulant dans la résistance R pour E=12V. - Calculer la valeur de la puissance dissipée par R. 2. Réaliser le montage de la figure 1 et vérifier-le. - Commencer par E=0V et faire attention ! La diode ne supporte pas une tension supérieure à 1 V ! 3. Tableau des mesures et traçage de la caractéristique: - Faire varier la tension E et mesurer V et I. - Présenter les mesures dans le tableau suivant: V (V) 0 0,20 0,40 0,60 0,62 0,64 0,66 O,68 0,70 0,72 0,74 0,76 0,78 0,80 0,82 0,84 0,85 I (mA) - Relever point par point sur papier millimétré la caractéristique directe de la diode. 4. Exploitation graphique. - Déduire du tracé, les valeurs de la tension seuil V γ et la résistance dynamique Rd = ∆V de la ∆I diode. - Représenter le schéma électrique équivalent de la diode dans ce cas. - En utilisant ce schéma équivalent, calculer le courant I qui traverse la diode lorsqu’on applique une tension V=0,62 Volts. Comparer le résultat à la valeur trouvée sur le tableau. - Conclure. 5. Retourner la diode - Inverser le branchement de la diode et compléter le tableau. V (V) - 5,0 - 4,0 - 3,0 - 2,0 - 1,0 0,0 I(mA) - Conclure 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°1 page 3 IV. Régime dynamique. 1. Schéma du montage. - Sur la voie A, on mesure la tension V aux bornes de la diode. - Sur la voie B, on mesure la tension VR=-R I. La résistance joue le rôle de "capteur de courant" et de protection pour la diode. Pour représenter la caractéristique I = f(V), il faudra faire apparaître dans le tableau de mesures la grandeur I = - UR / R. 2. Réalisation expérimentale. - Régler le GBF de façon à avoir une tension sinusoïdale d’amplitude 12 V et de fréquence 100 Hz. - Réaliser le montage de la figure 2. - L’oscilloscope n’étant pas connecté, choisir le mode X-Y et régler le spot au centre de l’écran. - Connecter l’oscilloscope, comme indiqué sur la figure2. - Régler la sensibilité des voies YA et YB pour avoir une caractéristique assez grande et exploitable. - Relever l’oscillogramme en vraie grandeur sur papier millimétré. Remarque : Noter les indications suivantes : *sensibilités de l’oscillographe (voies A et B) *axes tracés, orientés et gradués (V en Volts, I en mA). Indiquer l’origine. 3. Redressement simple alternance sans filtrage. - Le montage de la figure 3, réalise le redressement du signal e(t). Il permet de visualiser e(t) et v(t). 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°1 page 4 - Réaliser ce montage. - Régler la précision la meilleure possible pour visualiser les oscillogrammes e(t) et v(t). - Tracer sur la même figure ces allures. 4. Redressement simple alternance avec filtrage. - Ajouter une capacité C= 1000µF aux bornes de la résistance R, comme indiqué sur la figure 4. (Faire attention ! à la polarité de condensateur !). - Visualiser et tracer les oscillogrammes de e(t) et i(t). - Mesurer la valeur maximale et la valeur minimale de la tension de sortie V(t). - Conclure. 5. Redressement double alternance Figure 6 - Réaliser le montage de la figure 6, sans capacité. Remarquer que nous utilisons une seule voie YB. - Visualiser et tracer l’oscillogramme v(t). - Brancher, ensuite, une capacité C= 1000µF à la sortie, comme indiqué sur la figure 6. - Visualiser et tracer les nouveaux oscillogrammes de e(t) et v(t). - Mesurer la valeur maximale et la valeur minimale de la tension de sortie V(t). - Conclure. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°2 page 5 ETUDE D’UN AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR I. Objectif : Le but de ce travail pratique est l’étude et la caractérisation expérimentale d’un montage amplificateur à base d’un transistor NPN. Les mesures seront effectuées dans les régimes statique et dynamique, avec et sans charge, pour déterminer expérimentalement les paramètres du montage. II. Matériel nécessaire : - Transistor NPN : 2N2219dont les propriétés suivantes : - Un générateur GBF, - Trois condensateurs : C1=100µF, C2=470µF et C3=100µF, - Quatre résistances : R1=1,8kΩ ; R2=4,7Ω ; R3=680Ω ; R4=1,2kΩ, - Une charge RL, - Une source de tension continue, - Oscilloscope analogique à deux voies. Travaillons avec le montage de la figure 1. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°2 page 6 III. Etude théorique 1. Régime statique. - On prend h FE = 100 et V BE = 0 ,6 volts . - Calculer I C , V CE , I B et V EM . 2. Régime dynamique. - Dessiner les schémas équivalents du montage avec et sans la capacité CE. -Calculer, dans les deux cas, le gain en tension Av et le gain en courant Ai par une résistance R L = 120 Ω . - Quel est le type de ce montage ? - On change la sortie du montage, au lieu de brancher la capacité Co sur le collecteur du transistor on la branche sur son émetteur (voir figure2). - Redessiner les schémas équivalents du montage avec et sans la capacité CE. - Recalculer, dans les deux cas, les gains en tension Av et en courant Ai par la même résistance R L . - Déduire le type de ce montage. IV. Mesures 1. La sortie du montage est branchée sur le collecteur du transistor. - Brancher le montage de la figure 1. - Débrancher le GBF et mesurer les paramètres statiques : I C , V CE et V EM . Vérifier que le montage est stable dans la voie Y B . - Brancher, maintenant le GBF et régler sa fréquence à 1 KHz. - Augmenter, pas à pas, la tension eg (commencer par eg=0V), et observer la sortie de l’amplificateur jusqu’à le début de l’apparition des distorsions sur la sortie. Puis diminuer le niveau de la tension e g pour assurer que vous travaillez dans le régime linéaire du transistor. - Noter les valeurs maximales de l’entrée et de la sortie du montage (sur les voies YA et YB). - Tracer, dans la même figure, les signaux de l’entrée et de la sortie du montage. Respecter les graduations et l’échelle. - Mesurer le gain en tension Av et comparer le avec la théorie. - Mesurer le déphasage entre l’entrée et la sortie du montage. Conclure. - En utilisant le mode X-Y de l’oscilloscope, mesurer la plage de linéarité de l’amplificateur. - Débrancher la capacité CE et refaire les étapes précédentes. Conclure. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°2 page 7 2. La sortie du montage est branchée sur l’émetteur. - Brancher la capacité Co sur le collecteur du transistor (Figure2). - Faire varier la tension eg, de la même manière qu’avant (commencer toujours par eg=0V), et observer la sortie. - Noter les valeurs maximales de l’entrée et de la sortie du montage (sur les voies YA et YB). - Tracer, dans la même figure, les signaux de l’entrée et de la sortie du montage en notant les graduations et l’échelle. - Mesurer le gain en tension Av et comparer le avec la théorie. - Mesurer le déphasage entre l’entrée et la sortie du montage. Conclure. - Débrancher la capacité CE et refaire les étapes précédentes. Conclure. - En utilisant le mode X-Y de l’oscilloscope, mesurer la plage de linéarité de l’amplificateur. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°3 page 8 Etude d'un amplificateur opérationnel en régime linéaire I. Objectif. - Etudier quelques applications de l’amplificateur opérationnel (A.O). - Réaliser trois montages différents à base de A.O: Amplificateur inverseur, non inverseur et suiveur. - Visualiser les tensions à l’entrée et à la sortie de ces montages. - Mesurer les paramètres de ces montages. II. Matériel nécessaire : - Amplificateur opérationnel µA 741 : Tension d’alimentation Vcc Tension d’entrée différentielle Tension d’entrée Puissance dissipée Gamme de température Gain en boucle ouverte Résistance différentielle d’entrée Gain x bande passante Vitesse limite de balayage Tension de décalage d’entrée Courant de polarisation d’entrée µA 741 ±22 V ±30 V ±15 V 500 mW -65 à +150 °C 200000 2 MΩ 1 MHz 0.5 V/µS ≤ 6mV 100 nA - Un générateur GBF, - Deux condensateurs : C1=100µF et C2=100µF, - Deux résistances : R1=1kΩ ; R2=4,7kΩ, - Une charge RL, - Une source de tension continue (-15V, +15V), - Oscilloscope analogique à deux voies. II. Alimentation de l’A.O : Alimenter l’AO comme indiqué sur la figure 1 : Figure 1 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°3 page 9 III. Amplificateur inverseur. 1. Montage. R1 = 1 KΩ R2 = 10 KΩ - On branche le montage de la figure 2 Figure 2 2. Etude théorique. - Pour un A.O. idéal, le gain A du montage ne dépend que de son environnement (R1 et R2). - Calculer A pour les valeurs de R1 et de R2 choisies. 3. Mesure en régime continu. - La tension d'entrée Ve est fournie par une alimentation réglable (0, +12 V) puis (0, -12V). - Faire varier Ve et mesurer Vs en complétant le tableau suivant. Ve (V) -3,0 -2,5 -2,0 -1,5 -1,2 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,2 1,5 2,0 2,5 3,0 Vs (V) - Tracer la caractéristique de transfert Vs = f(Ve) du montage. - Cette courbe est constituée de trois portions rectilignes. Remplir l’espace pointé : Pour .............. < Ve < .............. : la fonction est ................... ; le régime est ................... Pour Ve ≥ ........... Vs = ........... : la fonction est ................... ; le régime est ................... Pour Ve ≤ ........... Vs = ........... : la fonction est ................... ; le régime est ................... - Dans le régime linéaire, calculer A = Vs / Ve . Comparer avec la valeur théorique. 4. Mesure en régime variable. - La tension d'entrée Ve est fournie par un G.B.F. Les tensions Ve et Vs sont observées respectivement sur les voies 1 et 2 de l'oscilloscope (attention à la position de la masse). - Préparer un signal sinusoïdal de fréquence 200 Hz et d'amplitude 1 V. Relever l'oscillogramme. - Mesurer les amplitudes des tensions d'entrée et de sortie : Vem = .......... Vsm = .......... - Calculer Vsm / Vem = ............. - Ce résultat est-il en accord avec la valeur de A déterminée précédemment ? - Modifier l'amplitude du signal d'entrée à 2 V. Relever le nouvel oscillogramme. Commenter ! - Basculer l'oscilloscope en mode XY et relever et commenter l'oscillogramme obtenu. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°3 page 10 II. Amplificateur non inverseur. 1. Montage. R1 = 10 kΩ R2 = 10 kΩ - On branche le montage de la figure 3 Figure 3 2. Etude théorique. - Calculer le gain A pour les valeurs de R1 et de R2 choisies. Par la suite, seulement les mesures dans le régime variable, seront réaliser. 3. Mesure en régime continu. - Faire varier Ve et mesurer Vs en complétant le tableau suivant. Ve (V) -12 -10 -8,0 -7,0 -6,0 -4,0 -2,0 0 2,0 4,0 6,0 7,0 8,0 10 12 Vs (V) - Tracer la caractéristique de transfert Vs = f(Ve) du montage. - Dans le régime linéaire, calculer A = Vs / Ve . Comparer cette valeur avec celle théorique. 4. Mesure en régime variable. - Préparer un signal sinusoïdal, de fréquence 200 Hz et d'amplitude 1 V. - Relever avec soin l'oscillogramme obtenu et mesurer les amplitudes des tensions d'entrée et de sortie : Vem = ....... Vsm = .......... - Calculer Vsm / Vem . Ce résultat est-il en accord avec la valeur de A déterminée précédemment ? - Modifier l'amplitude du signal d'entrée pour l'amener à 10 V. Relever le nouvel oscillogramme. - Basculer l'oscilloscope en mode XY et relever et commenter l'oscillogramme obtenu. 5. Un cas particulier : le montage suiveur. - Reprendre l'étude précédente avec R1 = ∝ et R1 = 0 Ω. - En régime continu : faire varier Ve entre -12 V et +12 V. - En régime alternatif : faire varier l'amplitude du signal d'entrée entre 1 et 10 V. - Commenter les résultats obtenus, et les oscillogrammes observés. - Préciser le rôle de ce montage. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°4 page 11 SIMULATION ELECTRONIQUE PAR UN LOGICIEL: APPLICATION AVEC WORKBENCH I. Le logiciel Workbench. Les logiciels de simulation électronique sont conçus pour aider les manipulateurs à tester les montages électroniques avant de passer à la réalisation (exemples : Orcad-PSpice, Workbench). Ce type des logiciels permet d’optimiser le temps et le coût de la réalisation électronique. Nous avons choisi dans ce travail pratique de travailler avec Workbench qui fonctionne sous windows. II. But du TP - Familiariser les étudiants à travailler par les outils de simulation électronique. - Monter des montages électroniques dans l’environnement Workbench. - Simuler les montages électroniques déjà réalisés en TP1, TP2 et TP3. - Faire une comparaison entre la réalité et la simulation. III. Le lancement de Workbench - Après le lancement du logiciel. - Pour implanter un composent sur l’environnement du travail, cliquer sur son icône : 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°4 page 12 - Par exemple pour travailler avec un ampli op, cliquer sur son symbole, puis choisir le paramètre exact avec lesquels vous travaillez. - Insérer les autres composants de sources « alimentation, GBF,… » et les indicateurs « voltmètre, oscilloscope,…. » de la même manière ou en utilisant la barre d’outils à droite : - Pour commencer la simulation cliquer sur le Botton « Run » sur Simulate : - La connexion entre les composants se fait par cliq-souris-tire-lache. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected] Université Sultan Moulay Sliman – Faculté Polydisciplinaire de Beni Mellal Electronique 2ème SMP T.P N°4 page 13 IV. Manipulations - Activer le menu FICHIER, choisir NOUVEAU. - Réaliser les montages précédents « TP1=diode, TP2=transistor et TP3=A.O» chacun sur un projets séparé (*) appelé «Nom_du groupe_binome_prj_TPX » (x=1,2 ou 3). - Choisir les valeurs réelles avec les quelles vous avez travaillez les 3 TP. - Effectuer la simulation et enregistrer les graphes (**) obtenus de chaque projet sur un autre fichier appelé « Nom_du groupe_binome_schema_ TPX ». - Noter les valeurs lus dans tableau (***) Excel appelé « Nom_du groupe_binome_tableau_ TPX ». - Comparer les résultats de simulation avec celles trouvés dans la pratique. - Conclure. Remarques : (*) Ecrivez vous noms, groupe et biome (ou trinôme) dans les cases réservées à l’intérieur du projet. (**) Pour l’enregistrement des graphe : appuyer sur la touche « Impr écran Syst » puis ouvrir Paint, puis cliquer sur coller. L’enregistrement peut s’effectuer comme image. (***) Sur chaque tableau vous mettez les valeurs et les paramètres que vous voyez utiles. 2006/2007 Filière Science de la Matière Physique – SMP/S4 [email protected]
