Cours Analogique

download Cours Analogique

of 201

  • date post

    27-Dec-2015
  • Category

    Documents

  • view

    35
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of Cours Analogique

  • ETML

    00 TITREANA_04/ 4 JUILLET 2006

    ELECTRONIQUE

    ANALOGIQUE

    Cours destin aux Automaticiens

    Y.Darbellay

    La plus grande partie de ce cours est issue du cours Electronique Automobile de lAMAD.

    (Association des Mcaniciens en Automobile Diplms) Auteur: M. Gilbert Peignaud, ingnieur ETS en lectronique

    LETML remercie vivement lAMAD pour son aimable

    autorisation de reproduction.

    Bibliographie: Principes d'lectronique Albert Paul Malvino

  • ETML Introduction : 1

    01 INTROANA_04/ 4 JUILLET 2006 Page 1

    1. INTRODUCTION

    1.1 Reprsentation des grandeurs Nombreux sont les systmes qui utilisent des grandeurs en entre, les traitent et dlivrent en sortie des commandes ou des informations pour l'utilisateur. Les grandeurs peuvent tre reprsentes de deux faons :

    Reprsentation analogique Reprsentation numrique

    1.1.1 La reprsentation analogique La plupart des capteurs transforment une grandeur physique (temprature, pression...) en grandeur lectrique. De mme, le microphone transforme la pression acoustique en grandeur lectrique proportionnelle.

    Caractristique des grandeurs analogiques :

    Elles peuvent prendre toutes les valeurs en variant graduellement entre deux limites, par exemple une automobile peut avoir une vitesse variant entre 0 et 220 km/h.

    1.1.2 La reprsentation numrique La grandeur mise sous forme numrique n'est plus proportionnelle la grandeur d'entre. Elle s'exprime par symboles ou codes (chiffres) par exemple, le tachymtre (se prononce "takimetre") d'une automobile s'il est numrique, indique une valeur par pas de 1 km/h : la progression est discontinue s'il est analogique ( aiguille) la progression est continue. La reprsentation numrique est donc DISCONTINUE.

    1.2 Les systmes analogiques Les systmes analogiques regroupent les montages utiliss pour le contrle ou pour le rglage. Ils utilisent des composants fonctionnant de manire linaire, sans DISCONTINUITE.

    Ce sont ces systmes que nous allons tudier dans le prsent cours, les systmes numriques sont traits dans le cours ELECTRONIQUE NUMERIQUE.

    Cette sparation en deux systmes est faite pour les besoins du cours, dans la pratique, on trouve des circuits composs de systmes numriques et analogiques.

    1.3 Outils utiliss L'tude de ce cours ncessite la matrise des lois suivantes:

    Loi d'Ohm Lois de Kirchhoff Thorme de superposition Thorme de Thvenin Thormes de Norton

  • ETML Composants de base : 2

    02 RESPOTC_04/ 4 JUILLET 2006 Page 1

    2. COMPOSANTS DE BASE

    2.1 Introduction Les rsistances et les potentiomtres sont des lments passifs, c'est--dire qu'ils n'apportent aucune nergie (amplification) dans le montage o ils sont utiliss. Ils ne peuvent que diminuer l'amplitude d'un signal.

    Leur action est proportionnelle leur valeur, ils ont un comportement linaire.

    2.2 Les rsistances

    2.2.1 Les rsistances de faible puissance Ce sont les plus couramment utilises en lectronique. Elles sont marques par bagues de couleur.

    2.2.2 Les rsistances couche de carbone On dpose une couche mince de carbone et de rsine sur un btonnet isolant de cramique ou de verre. On trace ensuite une hlice au faisceau laser qui enlve le carbone sur une trs faible largeur. La piste de carbone rsistante est alors semblable au fil d'une rsistance bobine. On place ensuite les capsules de sertissage avec les fils de raccordement aux deux extrmits puis on fait l'enrobage de protection et le marquage de couleur.

    2.2.3 Les rsistances film mtallique Procd de fabrication identique aux rsistances couche de carbone l'exception du dpt qui est base d'oxydes mtalliques ou de mtaux prcieux ou d'alliage Nickel-Chrome.

    2.2.4 Les rsistances agglomres au carbone Moulage d'un mlange de silice, Baklite et carbone comprims dans un tube de Baklite. Ces rsistances sont de moins en moins utilises cause de leur stabilit mdiocre, tension de bruit importante. On les trouve encore pour des valeurs trs leves de 1 M 100 M . 2.2.5 Les rsistances SMD ou CMS (composants monts en surface) Cette nouvelle technologie utilise des composants trs petits permettant un gain de place important et un encombrement rduit des circuits.

    Il n'y a plus de fils pour le soudage mais les extrmits des composants permettent le soudage direct sur le cuivre du circuit imprim.

  • ETML Composants de base : 2

    Page 2 02 RESPOTC_04 / 4 JUILLET 2006

    2.2.5.1 Montage des CMS sur une face du circuit imprim et soudure par refusion

    2.2.6 La puissance des rsistances Sur les petites rsistances, aucun marquage ne donne une indication de puissance, seules les dimensions permettent de savoir quelle puissance maximum peut dissiper une rsistance.

    Exemples :

    1/4 W 1/2 W 2 W Il existe d'autres valeurs (1/8 W, 1 W) moins courantes pour lesquelles on se rfre aux indications du fournisseur.

    ATTENTION : Ces puissances limites d'utilisation ne sont valables que jusqu' 25C (temprature ambiante). Au-del de cette temprature, il faut se baser sur les courbes de rduction de puissance des fabricants. La plupart des rsistances sont utilisables jusqu' 120C.

  • ETML Composants de base : 2

    02 RESPOTC_04/ 4 JUILLET 2006 Page 3

    Exemple : Rsistance 2 W

    2

    1 ,7 5

    1 ,5

    1 ,2 5

    1

    0 ,7 5

    0 ,5

    0 ,2 5

    0 0 2 0 2 5 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 0

    P [ W ]

    [ C ] Supposons que la temprature ambiante atteigne 80C.

    Par lecture graphique : la rsistance ne peut plus dissiper 2 W, mais seulement 0,85 W Par calcul : on a 2 triangles rectangles semblables : le 1er a pour cots de l'angle droit

    En vertical de 0 2 W

    En horizontal de 25 120C = 95C

    Le 2me a pour cots de l'angle droit

    En vertical, la valeur cherche x

    En horizontal de 80 120C = 40C

    Il y a proportionnalit de telle faon que

    [W]0,8495

    402xC40C95

    X2W ==

    =

    X = 0,84 W

  • ETML Composants de base : 2

    Page 4 02 RESPOTC_04 / 4 JUILLET 2006

    2.2.7 Les rsistances de puissance On trouve ces rsistances dans les valeurs de puissance allant de 4 W 2500 W. Elles supportent des tempratures de service allant jusqu' 350 C. Elles sont soumises aux lois de rduction de puissance entre 25 C et par exemple 350 C. Elles sont ralises en fil bobin (gnralement alliage Fer-Nickel).

    Borne soude

    b

    Couche dmail vitrifie

    Borne tame en alliage

    Bobinage pas uniforme

    Support rsiliant

    Robuste mandrin de cramique

    Rsistances sous couche dmail vitrifie

    Fil rsistant soud la borne

    Cosse

    Soudure lectrique

    Vitrification

    Rsistance bobines Type RH-25 1% 25 [W] Type RH-50 1% 50 [W]

    Attention : Ces rsistances atteignent des tempratures dpassant le point de fusion de la soudure l'tain (environ 180 C). Dans les cas o la rsistance est fortement sollicite, les connexions se feront sans soudure l'tain (visses, par fiche AMP, etc.).

    Les rsistances vitrifies avec intrieur creux auront une meilleure vacuation thermique si elles sont montes verticalement avec tube intrieur libre pour le passage de l'air (effet de chemine).

  • ETML Composants de base : 2

    02 RESPOTC_04/ 4 JUILLET 2006 Page 5

    2.2.8 Les rseaux de rsistance On peut grouper plusieurs rsistances de faible puissance (0,2 0,3 W par rsistance) dans des botiers semblables ceux des circuits intgrs ou circuits hybrides.

    2.3 Les potentiomtres

    2.3.1 Les potentiomtres variables (rglages par l'utilisateur)

    5 4 3 2 1

    La plupart sont variation linaire, c'est--dire que la variation de rsistance est proportionnelle l'angle de rotation.

    L'indication suivante est porte sur le potentiomtre, par exemple pour 10 k 10 k LIN ou 10 KA. La rotation se fait sur 270 (potentiomtre bute min-max), sur 360 (potentiomtre sans bute) ou sur plusieurs tours (systme en hlice 10 tours ou 15 tours).

    D'autres modles sont variation logarithmique :

    1

    2

    1 = courbe lin2 = courbe log

    % de Rn

    % derotation

    100%

    100%

    L'oreille humaine peroit les bruits au logarithme de leur intensit. Par exemple, un bruit 100 fois plus fort est peru 2 fois plus fort, 1000 fois plus fort peru 3 fois plus fort. D'o l'utilit des potentiomtres progression logarithmique pour le rglage du volume sonore des amplificateurs.

    Ils sont marqus pour 10 k : 10 k LOG ou 10 kB

    2.3.2 Les potentiomtres ajustables On trouve les mmes modles que prcdemment, mais leur rglage ncessite l'usage d'un outil. Dans un appareil, ces potentiomtres, aussi appels "trimmers", sont prvus pour des ajustages ou rglages par des professionnels.

  • ETML Composants de base : 2

    Page 6 02 RESPOTC_04 / 4 JUILLET 2006

    2.3.3 Quelques modles de potentiomtres

    2.3.4 Quelques modles de trimmers

  • ETML Composants de base : 2

    02 RESPOTC_04/ 4 JUILLET 2006 Page 7

    2.4 Condensateurs Le condensateur est certainement lun des plus importants composants de llectrotechnique, en particulier dans la technique des courants alternatifs. Citons quelques applications de ce composant:

    Filtrage dans les circuits courant continu. Protection contre les surtensions sur les composants travaillant en commutation. Couplage B.F. Circuits oscillants. Bascule monostable. Intgrateur, drivateur. ...

    2.4.1 Dfinition Le condensateur est un composant qui a la proprit daccumuler une charge lectrique.

    2.4.2 Principe Un condensateur se compose de deux plaques mtalliques isoles entre elles. Lisolant pe