ANNEE UNIVERSITAIRE 2009/2010 DS TERMINAL Parcours : DISVE Licence Mécanique, aéronautique et ingénieries / Electronique, électrotechnique, automatique Epreuve : UE : PNG 206 Circuits et Electroniques 1 et 2 Date : 17 Juin 2010 Heure : 11h-12h30 Documents non autorisés Calculatrices autorisées : celles portant le logo de Bordeaux 1 (suivant la réglementation) EXERCICE 1 Introduction : Pour déterminer en régime continu la valeur d’une résistance inconnue, on peut utiliser un pont de Wheatstone. On se propose dans cet exercice de généraliser la méthode en régime permanent sinusoïdal pour déterminer l’impédance d’une bobine à une pulsation déterminée . Notation utilisée dans cet exercice : On utilisera j2=-1. Z est une impédance complexe ; Z est le module de Z et est une impédance réelle. 1. Quelle est l’expression de l’impédance complexe Z1 d’une bobine modélisée par une inductance pure L en série avec une résistance r ; la pulsation des grandeurs électriques du circuit étant ? On écrira Z1 sous forme cartésienne. 2. Quelle est l’expression de l’impédance complexe Z3 d’un condensateur de capacité C en série avec une résistance R ; la pulsation des grandeurs électriques du circuit étant ? On écrira Z3 sous forme cartésienne. Soit le pont de mesure de la figure 1, fonctionnant en régime sinusoïdal à la pulsation ; « d » est un détecteur. 1 Figure 1 3. En utilisant le théorème de Thévenin, 3.1. Dessiner le schéma équivalent de Thévenin du circuit vu des points C et D en l’absence du détecteur d. On appellera E0 et Z0 les éléments du modèle vu des points C et D. Z Z 3 2 . L’expression de E0 est la suivante : E 0 E Z Z Z 3 Z 4 2 1 3.2. En justifiant soigneusement chaque étape du calcul, retrouver cette expression. 3.3. Déterminer l’expression littérale de Z0 en fonction des impédances complexes du circuit. On remet le détecteur d en place entre les points C et D. 4. A quelle condition entre Z1, Z2, Z3 et Z4 le pont est-il équilibré, c'est-à-dire I = 0 ? Le pont étudié est celui pour lequel Z1 est l’impédance complexe de la question 1, Z2 est celle d’une résistance R2, Z3 est l’impédance complexe de la question 2 et Z4 est celle d’une résistance R4. 5. Réécrire la condition complexe, obtenue à la question 4, traduisant l’équilibre du pont en fonction de L, r, R, C, R2, R4 et . Le pont est équilibré pour les valeurs suivantes : = 1000 rads-1 , C = 4,7 F, R = 28 k, R2 = 100 et R4 = 28 k. 6. En déduire L et r de la bobine, ainsi que son impédance réelle Z1. EXERCICE 2 Soit un système linéaire en régime sinusoïdal permanent. 2 Notation : A une grandeur électrique sinusoïdale quelconque x(t) X max cos(t ) on associe l’amplitude complexe X telle que X X max e j . T Us Ue est la fonction de transfert du système : (rapport des amplitudes complexes) entre la sortie et l’entrée du système. T T , le rapport des amplitudes et argument T, le déphasage introduit par le système. On note TdB 20 log T , le gain en décibel. On utilisera j 2 1. On se propose d’étudier le comportement du montage de la figure 2 dans lequel l’AOP est considéré comme idéal et fonctionne en régime linéaire. Ses tensions d’alimentation sont +Vcc = 15 V et –Vcc = -15 V. La tension d’entrée s’écrit : ue (t) U e max cost . Figure 2 1. Déterminer la fonction de transfert T Us Ue en fonction de Z et Z’. Z est l’impédance complexe d’une bobine (R, L et Z’ celle d’une résistance pure r. 2. Donner les expressions de T0 et de 0 pour que T se mette sous la forme : j T T0 (1 ). 0 3. Application numérique : r = 1 , L = 1 mH et R = 1 . Donner les valeurs numériques de T0 et de 0. 4. Comportement asymptotique de T : 4.1. Pour 0 , quelle est l’expression approchée de T ? 4.2. Pour 0 , quelle est l’expression approchée de T ? 5. On se propose de tracer le diagramme de Bode pour le gain TdB et le déphasage (associés à T) en fonction de sur une échelle logarithmique. 3 Pour tous les tracés de diagrammes de Bode, on utilisera le document annexe (à remettre obligatoirement avec la copie). 5.1. Tracer le diagramme de Bode asymptotique pour le gain TdB et le déphasage associés à T T0 (1 j 0 ). 5.2. Tracer le diagramme de Bode réel pour TdB et . On calculera en particulier les valeurs de TdB et de pour 0. 6. A quoi peut servir ce montage ? Que pensez-vous de son comportement pour les hautes fréquences ? FIN DE L’EPREUVE 4 Document annexe à remettre avec la copie n°anonymat :_____________ TdB 40dB 20dB 102 103 104 105 102 103 104 105 (rad.s-1) -20dB 2 2 (rad.s-1)