Manuel TP ELN L2 ST S4 Electricite

7/24/2019 Manuel TP ELN L2 ST S4 Electricite

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UNIVERSITE ABOU BAKR BELKAID

FACULTE DE TECHNOLOGIE

DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE

ET ELECTRONIQUE

TRAVAUX PRATIQUES DELECTRICITE ET

DELECTRONIQUE

Elabor par :

Mme BOUAZZA-GUEN Ahlam

Mr BOUAZZA Benyounes

Mr LACHACHI Djamel


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PREFACE

Ce polycopi est constitu de textes de travaux pratiqueslabors pour tudier pratiquement des circuits lectriques de

base dj prsent en sances de cours et de travaux dirigs, cequi permet dapprofondir certaines notions sur la pratique et defaire le lien avec la thorie prsente en cours.

Cet enseignement qui se droule au cours dun semestre estdestin aux tudiants de tronc commun LMD option Gnie

lectrique.

Les textes prsents dans ce polycopi ont t inspirs decertains travaux pratiques dj effectus en troisime anneIngnieur de la filire Electronique, que nous avons assur, etauxquelles nous avons particip lors de leur rdaction.

Les textes de travaux pratiques que nous proposons, comportentchacun une partie thorique dtaille suivi dexprimentations

explicatives. Ces textes ont t labors pour la formation destudiants LMD 2eme anne.

Tout commentaire ou proposition ou critique constructivepermettant lamlioration des textes ainsi labors serarecueillie avec grand intrt.

Mme Ahlam GUEN BOUAZZA

Mr Benyounes BOUAZZA

Mr Djamel LACHACHI

Tlemcen le 04- 04-2011


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1. Vous devez apporter le cours et les TD pendant les sances de travaux

pratiques.

2. Prparer au pralable le TP prvu pour la sance.De ce fait il est impratif

de revoir le cours et TD se ramenant ltude pratique que vous vousapprter effectuer.

3. Chaque binme doit rdiger un compte rendu, sur feuille, comprenant :

La prparation de la sance, faite avant le TP ;

Les manipulations labores : tableaux de valeurs, courbes.. Il

ne faut surtout pas oublier de bien interprter les rsultats

obtenus. Les TP bien entendu doivent comporter une introduction, prciser le

but des manipulations, prsenter vos rsultats avec interprtation

et finir avec une conclusion.

Les enseignants relveront ces comptes rendus, qui seront nots

(une partie de la note pour la ralisation pratique et une partie pour

la capacit dinterprter les rsultats). Les apprciations entreronten compte dans la moyenne du module.

Une interrogation de TP aura lieu la fin de toutes les

manipulations o il sera not la fois la ralisation pratique et la

capacit dinterprter les rsultats.


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1. Pas de boissons ni de nourriture en salle de TP.Les cartables seront

dposs dans le rayonnage qui leur est destin.Les tlphones portables

doivent tre ferms pendant toute la sance de TP.

2. Les postes de travail doivent se trouver dans un tat impeccable la finde la sance : ranger correctement les composants, les chaises, ne rien

jeter par terre.

3. Signaler tout appareil dfectueux votre enseignant qui se chargera de le

dplacer et de vous le remplacer.

4. Veuillez prendre soin du polycopi de travaux pratique qui vous sera remis,

et vous assurer ne rien crire dessus. Ce polycopi doit tre remis lafin des travaux pratiques en bon tat permettant ainsi vos camarades qui

devront lutiliser aprs vous une agrable lecture.

5. Ne dmarrer la manipulation quaprs la vrification de lenseignant qui

sassurera que votre circuit est correct.

CONSIGNES CONCERNANT LA SALLE DE TP


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Titres

TP n0 : Initiation aux appareillages et rappels 05

TP n1 : Circuit RC : Fonctionnement en Filtres. 14

TP n2 : Circuit RLC srie 30

TP n3 : Application du thorme de Thvenin 41

TP n4 : La diode et ses caractristiques. 46

TP n5: Circuits diode. 54

ANNEXE 1 : MESURE DE DEPHASAGE ENTRE DEUX TENSIONSSINUSOIDALES DE MEME FREQUENCE METHODE DU LISSAJOUS

59

ANNEXE 2 : Le DIAGRAMME DE BODE : FONCTION DU PREMIERORDRE

61

ANNEXE3 : STRUCTURE DE LOSCILLOSCOPE 63

Sommaire


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Matriels utiliss :

Une alimentation, continue

Un multimtre

Trois rsistance : R1=1k ; R2=4,7k ; R3=10k

Fils et cavaliers

TP 0 : Initiation auxappareillages et rappels


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TP0 : Initiation aux appareillages et rappels

Initiation aux appareillages

Le laboratoire dlectronique dispose de lappareillage suivant :

Alimentation continue : simple ou double ;

Gnrateur de fonction ( appel aussi GBF) : Gnrateur basse

frquences ;

Oscilloscope ;

Voltmtre, Ampremtre, Ohmmtre (multimtre) aiguille ou numrique

( affichage digital) ;

Valise constitue de composants et de plaques dessaie ;

Cbles et Sondes.

On manipulera tous ces appareillages avec la prsence de lassistant.

Rappels :

I-Introduction sur la rsistance

Une rsistance est un composant lectronique ou lectrique dont la

principale caractristique est d'opposer une plus ou moins grande rsistance(mesure en ohms) la circulation du courant lectrique. La rsistance

lectronique est l'un des composants primordiaux dans le domaine de

l'lectricit. Le mot "rsistance" dsigne avant tout une proprit physique, mais

on en est venu l'utiliser pour un type de composant. Certains prfrent ainsi

l'appeler un diple rsistant.


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II- Reprage

Pour connaitre la valeur ohmique d'une rsistance, il faut identifier les

couleurs prsentes sur la rsistance et l'associer au code universel des couleurs.La norme internationale CEI 60757, intitule Code de dsignation de couleurs

(1983), dfinit un code de couleur qui est appos sur les rsistances, les

condensateurs (et d'autres composants). Ce code dfinit la valeur des

rsistances, condensateurs,...

Table du code des couleurs des rsistances

1 anneau

gauche

2 anneau

gauche

Dernier anneau

gauche

Anneau

droite

1er chiffre 2e chiffre Multiplicateur Tolrance

Noir 0 0 1

Marron 1 1 10 1%

Rouge 2 2 102 2%

Orange 3 3 103

Jaune 4 4 104

Vert 5 5 105 0.5%

Bleu 6 6 106 0.25%

Violet 7 7 107 0.1%

Gris 8 8 108 0.05%

Blanc 9 9 109

or 0.1 5%

argent 0.01 10%


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Avec ce tableau vous pourrez deviner toutes les valeurs possibles d'une

rsistance.

III-Association de rsistances en srie

Quand deux ou plusieurs rsistances sont traverss successivement par le mme

courant, on dit qu'elles sont relies en srie, ou plus simplement qu'elles sont en

srie. Le fait que le courant circulant dans ces rsistances soit le mme pour

toutes est une caractristique spcifique des liaisons en srie, donc plusieurs

rsistances en srie sont toutes traverses par le mme courant.

Exemple: La rsistance R quivalente deux rsistances places en srie se

calcule facilement .En effet les deux rsistances sont traverss par le mme

courant d'intensit I.

Figure1 : Rsistances places en srie.La loi d'Ohm applique chacun des rsistances permet dcrire :

U1=R1I U2= R2I

La tension U aux bornes de l'ensemble des deux rsistances places en srie est

gale la somme des tensions aux bornes de chaque rsistance soit alors:

U = U1+ U2


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U = R1I + R2I = (R1+ R2) I

La rsistance quivalente R = U/I vaut donc:

R = R1+ R2

Cette relation peut se gnraliser pour un nombre quelconque de rsistances:

La rsistance d'un ensemble de rsistances en srie est gale la somme de

leurs rsistances

Pour N rsistances places en srie la rsistance quivalente sexprime donc

par :

R = R1+ R2+ R3+.+RN

IV-Association de rsistances en parallle (ou drivation)

Dans ce type de montage, chacune des deux rsistances R1 et R2 ont une de

leurs bornes relies au "+" de lalimentation et l'autre au "-". Toutes deux se

voient donc appliquer la mme tension, celle fournie par lalimentation. Cet tat

de fait est une caractristique spcifique des liaisons en parallle. Aux bornes

de plusieurs lments associs en parallle, il y a toujours la mme tension.

Calculons la rsistance R quivalente deux rsistances en parallle.

Les deux rsistances sont soumises la mme tension :

U = U1 = U2


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Figure1 : Rsistances places en parallle.

L'intensit du courant du gnrateur est gale la somme desintensits des courants circulant dans les rsistances:

I = I1+ I2

La loi d'Ohm applique chacune des rsistances donne

U1=R1I1 U2= R2I 2

peut en dduire la conductance quivalente 1/R

Remarque:Cette relation peut se gnraliser pour un nombre quelconque de

rsistances:

La conductance d'un ensemble de rsistances en parallle est gale la

somme de leurs conductances.

Dans le cas de 2 rsistances la relation peut se mettre sous la forme:


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Cas particuliers: les rsistances sont de mme valeur.

La rsistance Rquivalente nrsistances de mme valeur R1en parallle est :

R = R1/n

exemple :R1=1K R2=10K Req=909.1


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Manipulation : Mesure de courant de tension et de rsistance

1. Raliser le montage de la figure 1 Avec R1=1k ; R2=4,7k ; R3=10k

Figure 1

2. A laide dun voltmtre ou de loscilloscope, mesurez et rgler la tension U

10Volts.

3. A laide dun ampremtre, mesurer le courant Ipr, comparer le avec la

valeur du courant thorique Ith.

4. Mesurer les chutes de tensions suivantes : U1aux bornes de R1; U2 auxbornes de R2 ; U3 aux bornes de R3. Vrifier la relation : U=U1+U2+U3

5. Dduire, partir des mesures effectues, les valeurs des rsistances R1,

R2, et R3. Comparer les valeurs que vous avez dtermines avec celles

marques sur le boitier des rsistances.

6. Etudier le montage de la figure 2.

Figure2


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7. A laide du voltmtre ou de loscilloscope Vrifier que la tension dans

chacune des branches est bien gale la tension dalimentation.

8. A laide de lampremtre mesurer le courant la sortie de lalimentationet au niveau de chaque branche et vrifier la relation :


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Matriels utiliss :

Un gnrateur basse frquence GBF

Un oscilloscope

Un multimtre

Une rsistance R=10K

Un condensateur C=10nF

Sondes

Fils et cavaliers

TP n1 : Circuit RC :Fonctionnement en Filtres.


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TP N1 CIRCU

But: Etude du comporte

Un circuit RC est un cicondensateur monts en

circuits RC permettent d

haut. Le circuit RC poss

reprsentant le temps qu

variation ncessaire pou

constante de temps d'u

de ces deux lments qui

I-Circuit RC srie

I.1. Mise en quation I

La figure1 reprsente le c

La relation entre la tensio

circuit dans le domaine te

T RC : FONCTIONNEMENT EN FI

ment dun circuit RC en fonction de l

rcuit lectrique, compos d'une rsirie ou en parallle. Dans leur configu

raliser des filtreslectroniquespas

e une constante de temps, gnralem

e prend la tension pour effectuer 63

passer de sa valeur initiale sa v

circuit RC est donc donne par le pro

composent le circuit soit alors =RC.

mpdance amorphe :

Figure1 : circuit RC

ircuit RC de base.

n dentre du circuit Vin et le courant

mporel sexprime par :

Vin(t)=R.i(t)+ +V(0)

TRES

a frquence.

stance et d'unration srie, les

e-bas ou passe-

nt note =RC,

(1 e 1) de la

aleur finale. La

duit de la valeur

traversant le


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V(0)=V0 reprsente la tension aux bornes du condensateur linstant initial t0

considr t=0.

Cette mme quation peut tre exprime dans le domaine frquentielle. Cecipeut se faire en appliquant la transforme de Laplace cette quation on

obtient alors :

Vin(p)=R.I(p)+

Soit alors :

Vin(p)- =(R+ ).=Z.I(p)

Z=R+ reprsente limpdance isomorphe du circuit RC.

Pour des conditions initiales quelconques V0reprsente une excitation

quelconque considre nulle t(0).

L'intensit du courant est la mme dans tout le circuit, puisqu'il s'agit d'un

circuit srie

Le courant traversant le circuit RC srie a pour expression :

Si Vo=0 alors :


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II. Circuit RC fonctionn

II.1 : Filtre RC passe b

Dans un filtre pass

condensateur. Un filtre

frquences et qui attnu

suprieures une frqu

galement tre appel fil

II.1.1Fonction de trans

Une analyse frquentielle

le filtre rejette ou accep

crire :

V

Sachant que p=j on peut

On rappelle que ZC() l'im

ment en Filtres

s

Figure2 : Filtre passe bas

e bas la tension de sortie est prlev

passe-bas est un filtre qui laisse pa

e les hautes frquences, c'est--dire

ence fc appele frquence de coup

re coupe-haut.

ert du filtre passe bas

du montage permet de dterminer que

e.En reconsidrant le circuit de la figu

in(p)=R.I(p)+

= (R+

alors crire :

Vin() = (R+

pdance du condensateur qui sexprim

1

aux bornes du

sser les basses

les frquences

re. Il pourrait

lles frquences

re on peut

par :


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La tension aux bornes du condensateur peut se calculer en considrant le

montage comme un diviseur de tension non charg tel que :

. 11 . Soit HCla fonction de transfert obtenue en considrant la tension aux bornes

du condensateur comme tension de sortie. HCs'obtient grce lexpression de

telle que:

11Pour un diple, on peut crire la fonction de transfert sous la forme

oG est le gain du diple et sa phase. Ainsi dans le cas du filtre passe bas :

|||| Avec :

11

et arctan -Reconsidrons la transmittance du circuit. En rgime sinusodale on peut donc

crire :

11On remarque alors que la fonction de transfert dpend de la frquence.


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Pour les basses frquences, GCa un module proche de 1 et une phase proche de

0. Plus la frquence augmente, plus son module diminue pour tendre vers zro et

sa phase de / 2.

Donc Si 1 on obtient 1dans ce cas le circuit transmet lesignal sans laffaiblir. La frquence de coupure est la frquence pour laquelle on a

une attnuation 3 dcibels, cette frquence dfinit la limite 3 dB entre les

frquences attnues et celles qui ne le sont pas soit alors la frquence pour

laquelle :

|||| 12Ce qui donne Pour on a

Le gain en dcibels :

II.1.2.Lieux de Bode de GC

Figure3 : Diagramme de Bode du passe bas.


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Rappelons que :Quand :

Quand :

Ainsi, lorsque la sortie du

est du type filtre passe-b

frquences passent.

II.2 : Filtre RC passe h

Dans un filtre pass

la rsistance. Un filtre

frquences et qui attnuinfrieures la de coupu

II.2.1Fonction de trans

Une analyse frquentielle

le filtre rejette ou accept

crire :

et .

et

filtre est prise sur le condensateur

as : les hautes frquences sont attnu

ut

Figure4 : Filtre passe haut

haut la tension de sortie est prlev

asse-haut est un filtre qui laisse p

e les basses frquences, c'est--dire f0

ert du filtre passe haut

du montage permet de dterminer que

e.En reconsidrant le circuit de la figu

le comportement

es et les basses

e aux bornes de

sser les hautes

les frquences

lles frquences

re on peut


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Vin(p)=R.I(p)+ = (R+

Sachant que p=j on peut alors crire :

Vin() = (R+ La tension aux bornes e la rsistance peut se calculer en considrant le montage

comme un diviseur de tension non charg tel que :

. 1

. Soit HRla fonction de transfert obtenue en considrant la tension aux bornes

de la rsistance comme tension de sortie. HRs'obtient grce lexpression de

telle que: 1

Pour un diple, on peut crire la fonction de transfert sous la forme

oG est le gain du diple et sa phase. Ainsi dans le cas du filtre passe haut :

Ainsi :

|||| Avec

1Et arctan


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On remarque alors que la fonction de transfert dpend de la frquence. Pour les

hautes frquences, GRa un module proche de 1 et une phase proche de 0. Plus la

frquence diminue, plus son module diminue pour tendre vers zro et sa phase de

/ 2.

Donc Si 1 on obtient 1dans ce cas le circuit transmet lesignal sans laffaiblir. La frquence de coupure est telle que:

|||| 12Ce qui donne Pour on a

Ainsi, lorsque la sortie du filtre est prise sur la rsistance, le circuit se

comporte comme un filtre passe-haut, qui laisse passer les hautes frquences et

qui attnue les basses frquences, c'est--dire les frquences infrieures la

de coupure f0

II.2.2.Lieux de Bode de GR

GRpossde un module proche de zro aux basses frquences et une phase

proche de / 2 et lorsque la frquence augmente, son module tend vers un et sa

phase vers zro.


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Figu

Quand :

Quand :

Ainsi, lorsque la sortie

comportement est du typ

les basses frquences son

e 5 : Diagramme de Bode du passe hau

t .

et .

du filtre est prise aux bornes de

e filtre passe-haut : les hautes frqu

t attnus.

t.

la rsistance le

nces passent et


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Manipulation

FILTRES R.C PASSIFS EN REGIME SINUSOIDAL

1. Diagramme de Fresnel

A laide du GBF, appliquer lentre du circuit RC une tension Vin de valeur

efficace constante, Vin= 2 V, et faire varier la frquence fentre 100 Hz et 10

kHz. Mesurer VCet VR laide du voltmtre lectronique et tracer partir de

ces mesures le diagramme de Fresnel du circuit sur papier millimtr pour les

trois frquences suivantes :

. 2. Etude des Filtre RC passe-bas et passe haut

On ralise le montage suivant avec R = 10 k et C = 10 nF. Le circuit est aliment

sous la tension alternative sinusodale

sin, de frquence variablef.

On observe, aux bornes du condensateur, la tension de sortie,

III- Filtre Passe Bas :

I.1. Raliser le montage de la figure. 1.

Figure. 1.


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I.2. Fixer lentre Vin(t) 2 Vccet f= 100 Hz.

I.3. A laide de loscilloscope, relever lamplitude de Vs(aux bornes de C) et son

dphasage par rapport Vin.

I.4. Refaire les mmes mesures, pour diffrentes frquences allant de 100 Hz

10 KHz, selon le tableau ci-dessous.

On notera particulirement le point de mesure correspondant la frquence de

coupure fc que vous calculerez au pralable. On rappelle que la frquence de

coupure est dtermine par lexpression :

12f(kHz) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,6 2 3 4 6 10

2VC(V)

(degr)=360 G(dB)=20log


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Remarques :a- On prendra une dizaine de points de mesure.

b- La frquence de coupure sera mesure lorsque :

.I.5. Calculer la fonction de transfert du montage : A(j)=VC/Vin

I.6. Calculer la frquence de coupure thorique, et comparer avec la valeur

mesure.

I.7. Etudier le diagramme de Bode de cette fonction de transfert A(j) en

Amplitude et en phase.

I.8. Reprsenter sur le mme graphe le diagramme des amplitudes thorique et

pratique.

I.9. Reprsenter sur le mme graphe le diagramme des phases thorique et

pratique.

I.10. Interprter vos rsultats et faire une conclusion.

IV- Filtre Passe Haut :

I.1. Raliser le montage de la figure. 2.

Figure. 2.

I.2. Fixer lentre Vin(t) 2 Vccet f= 10 KHz.


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I.3. A laide de loscilloscope, relever lamplitude de Vs (aux bornes de C) et

son dphasage par rapport Vout=VR.

I.4. Refaire les mmes mesures, pour diffrentes frquences allant de10 KHz

100 Hz, selon le tableau ci-dessous.

On notera particulirement le point de mesure correspondant la frquence

de coupure fc.

f(kHz) 0,1 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,6 2 3 4 6 10

2VR(V)

(degr)=360 G(dB)=20log

Remarques :a- On prendra une dizaine de points de mesure.

b- La frquence de coupure sera mesure lorsque :

.I.5. Calculer la fonction de transfert du montage : A(j)=VR/Vin

I.6. Calculer la frquence de coupure thorique, et comparer avec la valeur

mesure.

I.7. Etudier le diagramme de Bode de cette fonction de transfert A(j) en

Amplitude et en phase.


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Matriel utilis :

Un GBF. Un Oscilloscope. Un multimtre (facultatif) Une rsistance R = 47 Un Condensateur C = 0,1 F ou 47 nF Une Bobine (1000 Spires) L = 19 mH Sondes Fils et cavaliers

TP 2 : Circuit R L C srie(rgime sinusodal)


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TP 2 : CIRCUIT R L C srie

(Rgime sinusodal)

1. Objectif de la manipulation

Ltude du circuit R.L.C. srie portera sur les lois de variation avec lafrquence :

- De lamplitude et de la phase du courant traversant le circuit.- De limpdance prsente par le circuit.- De lamplitude des tensions aux bornes de chacun des lments

constituant le circuit (Rsistance R, Bobine L, et le Condensateur C).

2. Etude thorique.

2.1. Etude de limpdance.

Nous utiliserons la notation complexe et nous prendrons la tension E cos taux bornes du circuit pour origine des phases.

Le courant I traversant le circuit aliment par la f.e.m (Force Electro-Motrice) E est :

I = E / Z (1)


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Figure 1.

Avec : Z = R + j (L 1/ C) = R + j X (2)

Lorsque la frquence varie, la rsistance R reste constante, la ractance L dela bobine croit proportionnellement par rapport la frquence et la ractance1/C varie en raison inverse de la frquence.

Il existe une frquence pour laquelle ces deux ractances ont la mme valeurabsolue, la ractance totale X tant nulle : cest la frquence de rsonance foducircuit :

Lo= 1/Co soit (3)

Figure 2 Figure 3


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Le module de limpdance est donn par :

( 4 )

qui passe par un minimum gal R la frquence de rsonance et tend verslinfini aux frquences nulle et infinie.

La phase de limpdance est donne par :

tg = ( L 1/C )/ R ( 5 )

et

= 0 pour f =fo

> - / 2 pour f > 0

> + / 2 pour f >

2.2. Slectivit du circuit.

La relation ( 1 ) montre que lamplitude du courant I varie comme linversedu module de limpdance ; et que la phase du courant est loppose de celle delimpdance.

Le module du courant est maximal la frquence de rsonance :

IM = E / R


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Et IM > 0 quand f >

2 .2 . 1. Courbe de Rsonance:

La courbe de rsonance du circuit est celledonnant les

variations relatives du courant avec la frquence soit:| I | / IM= f ( f )

|| 11

En introduisant les paramtres :

1 et X = / o

On trouve :

(6)

En prenant une chelle logarithmique pour X cest--dire pour la frquence, onobtient une courbe symtrique reprsente sur la figure 4.

La courbe de variation de la phase du courant = - a t porte sur le mmegraphique.

Figure 4


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2. 2. 2. Frquence quadratique.

Les frquences quadratiques sont les frquences f et f pour

lesquelles le dphasage du courant par rapport la tension dentre est de + ou / 4.

Lexpression de limpdance du circuit montre que pour les frquencesquadratiques : X = + ou R

Ce qui conduit :

||

(7)2 .2 . 3. Dtermination du coefficient de surtension.

En comparant les expressions ( 6 ) et ( 7 ) on constate que :

Q2( X 1/X)2= 1

Do :

Q ( X1 1/X1) = - 1 et Q ( X2 1/X2) = 1

De ces expressions, on trouve que : et

Soit encore : 2 . 3. Tensions aux bornes des lments :

2 .3 . 1. Tension aux bornes de R :

La tension aux bornes de la rsistance R est : VR= R I

Sa valeur est maximale la rsonance : VRMax= E

2 .3 . 2. Tension aux bornes de L :

La tension aux bornes de la bobine (suppose sans pertes) est :


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La tension aux bornes de cet ensemble est :

VL,r= ( R + j L ) E / ( R + j X )

Dont le module est :

,

Qui passe par un maximum pour f = f4

ofo< f4< f3

2 .3 . 4. Tension aux bornes de C

La tension aux bornes de la capacit est :

Vc= I / j C = E / ( j C ( R + j X) )

Dont le module est : Vcest maximale pour : X2= 1 1 / 2 Q2


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Le maximum de Vca lieu pour :

tel que o f5 0,7On montre que : fo2= f3 . f5

Valeur de Vc la rsonance ( f = fo ) : Vco= Q . E

Soit encore : Q = Vco/ E


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Manipulation.

Le circuit R.L.C. srie tudier sera constitu dune rsistance de 47,

et dun condensateur de 0,1 F ou 47 nF et dune bobine de 1000 spires ( 19mH).La tension dentre E sera de 2 Vcc.

1. 1. Etude du courant dans le circuit:

a . Raliser le montage suivant :

Figure 1

b. A laide de loscilloscope, rgler la tension dentre E = 2 Vcc.

c. En faisant varier la frquence de 500 Hz 10 KHz, tudier les variationsdu courant I et de la phase en fonction de la frquence, sachant que I estmesur ou relev partir de la tension aux bornes de R, soit : I = VR / R.

Remplir alors le tableau suivant :

f (Hz) 500Hz 10KHZE 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2Vcc 2VccVR(mV)T(ms) ()I (mA)

d. Tracer les 2 courbes sur deux graphiques placs lun en dessous de lautre de


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I = f ( f ) et = f ( f ).

En dduire la frquence de rsonance fo.

1 . 2. Etude des tensions aux bornes des lments R, L et C.

a. La tension dentre tant maintenue constante E = 2 Vcc, relever lescourbes :

VR= f ( f ) VL = f ( f ) et Vc = f ( f )

b. Pour chaque mesure placer R, L ou C du cot de la masse.

c. Tracer les 3 courbes sur le mme graphe.

d. Dterminer les tensions et les frquences des maximums et comparer

avec les rsultats thoriques.

1. 3. Etude de limpdance.

Dduire des rsultats prcdents les courbes de variation :

- Du module de Z en fonction de la frquence, soit : Z = E / I = f ( f ).

- De la composante active R en fonction de la frquence, soit : R = Z cos =f ( f )

- Et de la composante ractive X de limpdance du circuit en fonction de Z,

soit : X = - Z sin = f ( f )

Ces courbes seront traces sur un mme graphique.


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Matriel utilis :

Un GBF

Un oscilloscope

Deux rsistances : R1=1k, R2=47

Une bobine 1000 spires soit L=19.5mH

Un condensateur C=0.1F

Sondes Fils et cavaliers

TP N 3 APPLICATION DUTHEOREME DE THEVENIN


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TP N 3 APPLICATION DU THEOREME DE THEVENIN

Thorme de Thvenin

Vu de ses extrmits A et B tout diple actif peut tre reprsents par

une source de Tension quivalente Vo, en srie avec une impdance Zo La

tension Voest celle que lon mesure aux bornes de A et B du diple lorsque

celui-ci est ouvert. Limpdance Zoest limpdance quivalente du diple vuedes points A et B lorsquon le rend passif en remplaant les sources de

tension par des court-circuits et les sources de courant par des circuits

ouverts.

Figure1

Si lon branche entre les bornes A et B une impdance Z, celle-ci sera

traverse par un courant IZ, tel que : oZo

VI

Z Z=

+.


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Manipulation

1-Raliser le Montage donn par la figure .1. (sans la rsistance variable R)

2- a) Visualiser sur l'oscilloscope, lentre e (t) sur le canal 1, et la sortie VAB

sur le canal 2.

b) Relever alors lamplitude et le dphasage de VABpar rapport e(t).

c) Noter que Vocorrespond bien VAB(sans la charge).

d) Calculer thoriquement Voet . Comparer les valeurs calcules aux valeurs

exprimentales, et interprter.

3- Brancher une rsistance variable de 100 Kentre les points A et B.

- Faire varier R de 0 100 K (selon les graduations indiques sur lepotentiomtre de 100 K). Relever les valeurs du courant IZ qui traverse

limpdance Z=R.

Noter que - le courant IZsera dduit partir de la tension VR=VAB

- la valeur de la rsistance variable R sera mesure laide dun

Ohmmtre

- Porter les mesures dans un tableau.

Figure .1.


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IV- Questions :

1. Montrer que lexpression oZo

VIZ Z

=+

peut scrire aussi o oZo

Z IIZ Z

=+

2. Pour chaque valeur de Z=R, vrifier lexpression oZo

VI

Z Z=

+en utilisant

les valeurs exprimentales. Vrifier galement que ( ) ( )oZo

VArg I Arg

Z Z=

+.

3. Tracer les courbes IZ= f(Z) et V= f(Z).


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Matriel utilis :

Une alimentation stabilise

Un GBF

Un oscilloscope

Diode AA118 ou 1N4007

Rsistances R=100


TP N 4 Caractristiques de

la diode


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Prsentation

Une diode est un composant dit actif, qui fait partie (de la famille des semi-conducteurs. Par dfinition, une diode fait rfrence tout composantlectronique dot de deux lectrodes. Il s'agit d'un composant polaris qui

possde donc deux lectrodes, une dite anode et lautre dite cathode. Lacathode (parfois appele K, pour Cathode) est localise par un anneau dereprage (il peut y avoir plusieurs anneaux, dans ce cas l'anneau de reprage estcelui qui est le plus prs du bord de la diode).

Figure1 Figure2

Le fonctionnement macroscopique de la diode est assimilable celui d'uninterrupteur command qui ne laisse passer le courant lectrique que dans unseul sens.

Elle est en fait ralise l'aide d'une jonction PN obtenue en collant un SC (N) un SC (P) d'o l'appellation diode Jonction

Figure3

I. PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT.

A.LA JONCTION.

Lorsquon juxtapose un semiconducteur dop avec des atomes 5 lectronspriphriques (le semi conducteur devient extrinsque de type N) avec un


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semiconducteur dop avec des atomes 3 lectrons priphriques (extrinsquede type P), on cre une jonction, qui est la limite de sparation entre les deuxparties. Nous avons fabriqu une diode jonction.

1.quilibre sans gnrateur.

Figure4. quilibre au niveau de la jonction.

Au voisinage de la jonction, les trous de la zone P vont neutraliser les lectronslibres de la zone N (il y a diffusion des charges). Ce phnomne va s'arrterquand le champ lectrique Eint cr par les atomes donneurs ou accepteurs (quivont devenir respectivement des charges + et -) va tre suffisant pourcontrarier le mouvement des charges mobiles. Ceci constitue une barrire depotentiel pour les porteurs majoritaires. Par contre, cette barrire de potentielva favoriser le passage des porteurs minoritaires (conduction lectrique).

Les deux courants antagonistes (diffusion des majoritaires et conduction desminoritaires) s'quilibrent et leur somme est nulle en rgime permanent et en

l'absence de champ lectrique extrieur.2. Diode en polarisation directe.

Figure 5 : Diode polarise en direct


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Cette capacit est inhrente toute jonction de semi conducteurs, et vaconstituer la principale limitation (en rgime linaire tout du moins) aufonctionnement haute frquence des composants lectroniques (diodes,transistors et circuits intgrs les employant).

CARACTRISTIQUES LECTRIQUES.

Caractristique courant/tension.

le courant est ngligeable pour une tension Vd = Vp-Vn ngative (ceci est vraijusqu' une tension Vcdite tension de claquage). Au dessus d'un certain seuil Vode tension Vdpositive, le courant direct croit trs rapidement avec Vd.

Le seuil Vo (barrire de potentiel) dpend du semi conducteur intrinsque debase utilis. Il est d'environ 0,2V pour le germanium et 0,6V pour le silicium.

La caractristique a la forme suivante :

Figure. 7. Caractristique courant/tension de la diode.

1.Schma quivalent.

La reprsentation de la diode par sa loi logarithmique est un peu complexe pourl'emploi de tous les jours. Plusieurs schmas quivalents simplifis sontproposs :

Diode idale.Dans ce cas, on nglige la tension de seuil et la rsistance interne de la diode. Lacaractristique est alors celle de la figure 8.

Ce schma est utile pour des pr calculs, surtout si les diodes sont employesdans des circuits o les tensions sont leves (plusieurs dizaines de volts) : latension de coude est alors ngligeable.


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Figure8. Caractristique idale.

Diode avec seuil.

On peut continuer ngliger la rsistance interne, mais tenir compte du seuil dela diode. La caractristique devient :

Figure. 9. Caractristique avec seuil.

Ce schma est le plus utilis pour les calculs.

Diode avec seuil et rsistance.

Ici, on prend en compte la rsistance de la diode. Ceci peut tre utile si on utilisela diode en petits signaux alternatifs et qu'on a besoin de sa rsistancedynamique.

Figure. 10. Caractristique avec seuil et rsistance.

Attention: dans ce cas, on considre que la rsistance dynamique est constante,ce qui n'est vrai que si la variation du signal alternatif est trs petite autour dupoint de polarisation en continu.


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Manipulation

1-Raliser le montage suivant :

Figure1

Varier la tension dalimentation continue E de 0 10 V et noter le courant et latension ce qui vous permettra de remplir le tableau suivant :

V(v)

I(A)

E(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Enficher la diode en sens inverse

Figure 2

Dplacer le voltmtre et mesurer alors la tension directement la sortie de

lalimentation. Relever alors le courant en fonction de la tension et remplissez le

tableau qui suit :

V(v)

I(A)

E(V) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


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Dans les deux cas, tracer Idiode en fonction de la tension Vdiode soit la

caractristique I=f(V). Expliquez cette caractristique.

2- Raliser le circuit suivant :

Figure3

Mettre la tension du GBF 0 volt

Brancher les deux voies de loscilloscope aux niveaux des voies A et B. On

note M le point de masse.

Augmenter lentement la tension du GBF jusqu' lapparition de la

caractristique. Reproduisez cette caractristique sur papier millimtr


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Matriel utilis :

Une alimentation stabilise

Un GBF

Un oscilloscope

Diode AA118 ou 1N4007

Rsistances : 1K, 100,10,

lampe

Pont redresseur

Condensateurs : 0.47F,4.7F,100F


TP N5 :Circuits diode


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Manipulation

1. Raliser le circuit suivant :

P=200

L=lampe ou R=47 ou R=10

Figure1

Varier le potentiomtre et relever le courant et la tension.

En sens direct

En sens inverse

Etablissez alors le tableau de valeur qui suit :

Diode

polarise

en direct

V(Volts)

I(Ampre)

Diode

polarise

en inverse

V(Volts)

I(Ampre)

Tracer alors la caractristique I(V)

Comment varie la rsistance dune diode zener polarise en inverse au del

de la tension zener ?

En sens direct, le comportement de la diode zener diffre-t-il de celui de

la diode jonction ?


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1. Pont redresseur

Considrer le montage pont de Grtz suivant :

Figure 2

Raliser le circuit tout dabord sans condensateur CL.

Rgler la tension du GBF 20V avec une frquence de 1khz

Mesure la tension E du GBF et la tension de sortie prleve aux bornes de

la rsistance de charge RL laide dun voltmtre et de loscilloscope

Reporter vos rsultats sur le tableau qui suit :

E(V) VS(V)A laide du voltmtre

A laide de loscilloscope

La mesure de la tension de sortie Vs sera effectu en mettant le

voltmtre en position continu DC.

Reprsenter la tension VS

Placer le condensateur CL et rgler alors encore une fois la tension

dentre E 20V.

A laide du voltmtre mesurer la tension de sortie VS pour trois valeurs du

condensateur, soit C=0.47F, C=4.7F et enfin C=100F. Mesurer encore

une fois VS laide du voltmtre pour chacune des valeurs du

condensateur. Dterminer alors le taux dondulation.

Rappelons que le taux dondulation sexprime par :


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Figure3

On rappelle que la tension efficace se dtermine par:

Quelle est linfluence de la valeur du condensateur sur le taux

dondulation ?

2. Lcrteur positif

R1=100

R=1000

D=1N4007

Figure 4

Ve(t)=VmaxSint

Expliquer le principe de fonctionnement de ce montage Pour Vmax=2V, Visualiser et reprsenter la tension Vs.


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3. Le circuit de restauration

C= 100FD1=1N4007

R=1k

Figure 5

Ve(t)=VmaxSint

Expliquer le principe de fonctionnement de ce montage Pour Vmax=2V, Visualiser et reprsenter la tension Vs. Mettez

loscilloscope en mode continu DC

5.Doubleur de tension.

Le montage de la Figure qui suit se dcompose en deux : redressement / filtrage par lacellule D1 / C1, puis dtecteur de crte D2 / C2.

C1=C2=100F

D1=D2=1N4007

Figure 6

Ve(t)=VmaxSint

Expliquer le principe de fonctionnement de ce montage Pour Vmax=2V, Visualiser et reprsenter le tension Vs. Mettez

loscilloscope en mode continu DC


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ANNEXE 1

MESURE DE DEPHASAGE ENTRE DEUX TENSIONS SINUSOIDALES DEMEME FREQUENCE

METHODE DU LISSAJOUS

On applique aux plaques de dviation horizontales de loscilloscope la tension de

rfrence sin et aux plaques de dviation verticale la tensiondphase de la valeur que lon cherche, soit sin. Le spot dcritsur lcran un oscillogramme qui est une courbe dont lquation en coordonnesparamtriques est :

sin sin

Dans lesquelles et dpendent du rglage des gains des amplificateurshorizontaux et verticaux.Cet oscillogramme est gnralement une ellipse, dontlorientation des axes dpends de et et du dphasage.La rsolution dusystme dquation paramtriques (1) conduit :

2

Pour calculer le dphasage comme illustr sur la figure ci-dessous on remarquetout dabord que :

En : x=0 donc En : y est maximale donc Dans la pratique on mesure le dphasage partir de A1B1et de A2B2 qui sont

dtermins avec plus de prcision et on crit alors :


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Remarque : On obtiendra une meilleure prcision dans la mesure, en

agrandissant au maximum le rectangledans lequel sinscrit lellipse (action sur lescalibres).


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ANNEXE 2 : Le DIAGRAMME DE BODE : FONCTION DU PREMIER ORDRE

Lcart entre le trac asymptotique et la courbe exacte sexprime par :

201

201 1 1.5 2 3 4 5 10

3 1.6 1 0.5 0.25 0.16 0.1

, ; , 1 1.5 2 3 4 5 10

45 32.5 26.5 18.5 14 11.3 5.8


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1

Lcart entre le trac asymptotique et la courbe exacte sexprime par :

201

201

1 1.5 2 3 4 5 10

3 1.6 1 0.5 0.25 0.16 0.1

, ; , 1 1.5 2 3 4 5 10

45 32.5 26.5 18.5 14 11.3 5.8


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BIBLIOGRAPHIE

1- Thorie et applications des circuits lectriques, Joseph A. Edminister,Srie Schaum.

2- Principes dlectronique. Malvino, Ed Mc Graw Hill

3- Cours dlectronique tome 1, F. Milsant, Ed Eyrolles

4- Electrical and electronic principles and technology tome 2, John Bird, EdNewnes

5- Fundamentals of electric circuits, Charles Alexander, Matt hews Sadiku,McGraw Hill 1999

6- Structures lmentaires des filtres actifs, J. C. Mardrais, Ed Masson

7- Demonstration et travaux pratiques LEYBOLD HERAEUS GM BH,

Electronique de base circuits de base section B2


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Documents

Manuel TP ELN L2 ST S4 Electricite