Electronique Cours OM

7/26/2019 Electronique Cours OM

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La puissance en alternatif

Ce chapitre consacr l'alternatif va nous faire dcouvrir quelques nouveaux termes.

Revenons un instant au continu :

Nous nous souvenons qu'en continu la puissance tait gale au produit de la tension par le courant circulant dans lecircuit. A l'occasion de l'tude des circuits alternatifs nous avions dit que la loi d'Ohm s'appliquait la condition (entreautres d'utiliser les valeurs efficaces des grandeurs en !eu.

"ar ailleurs nous avons vu qu'en alternatif tension et courant n'taient pas en phase d#s lors que des ractances taientprsentes dans le circuit. $out ceci va nous amener dfinir trois t%pes de puissance en alternatif.

Les puissances en alternatif :

La puissance apparentequi s'exprimera en &A (voltamp#re. Cette puissance ne prend pas en compte ledphasage qui pourrait exister dans le circuit.

Pa= U I

La puissance relleouactive la vraie s'exprime en attet int#gre le dphasage tension courant par le )iais du

cosinus de l'angle not .P = U I cos )

La puissance ractive serait la puissance consomme parles ractances le conditionnel s'impose car nous savons queles ractances ne consomment pas de puissance. *lles'exprimera en &A+ (&olt Amp#re +actifs

Pr= U I sin )

Relation liant les 3 puissances

Le facteur de puissance k ou cos )

On appelle facteur de puissance ,-, en alternatif le cos

() de l'angle de dphasage tensioncourant

Relation entre Pa, P et k:"our o)tenir la puissance active connaissant la puissanceapparente et le facteur - nous appliquerons la formule dedroite. - ne peut /tre qu'gal ou infrieur a 0.

P = k . Pa

reprenons un exemple 1e gnrateur de tension alternative fournit une tension de022 & ce circuit.Nous pouvons l'aide des calculs effectus prcdemment

calculer les diffrentes puissances.MHz 3 42 32.5 62 73

81 50 049 509 2 35

8C 5075 6;9 509 446 076

+ 32 32 32 32 32

< 5034 960 32 407 532

= (A 2.2506 2.0; 4 2.37 2.473

"rala)lement tout calcul nous devons dterminer lefacteur de puissance. rappelons que nous pouvonss%m)oliser notre circuit comme ceci.


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>onc avec un peu de trigonomtrie que nous connaissons oude mmoire nous appliquons :

ce qui nous fournit la valeur de la tangente d'o? nous tironspar la fonction arctangente l'angle.

et nous calculons pour chaque frquence ce qui donne :

MHz 3 42 32.5 62 73

7;@ 77@ 2@ 66@ 70@

< 5034 960 32 407 532

= (A 2.2506 2.0; 4 2.37 2.473

=l ne nous reste plus qu' calculer nos puissances.

MHz 3 42 32.5 62 73

Pa 5.06 0.; 422 3.7 47.3

P 2.233 2.34 422 02.5 .9

Pr 5.09 0.7; 2 .9 47.03

ue peut!on constater "

i nous prenons le cas du 62 BD nous vo%ons que la puissance apparente consomme est de 3.7 &A la puissanceactive 02.5 et la puissance ractive .9 &A+. 1e dphasage courant tension est de 66@ le courant dans le circuit de2.37 A.

la seule puissance rellement consomme est la puissance active (025

la puissance ractive existe )ien un instant ,t, mais est refournie au gnrateurle )ilan est nul.

la rsonance la puissance apparente gale la puissance active car le dphasageest nul.

La seule ralit p#$si%ue dont vous devez tenir co&pte est la puissance active

'ncore un &ot sur la facteur de puissance:

&ous aveD dE entendre parler du fait qu'*>F faisait relever le cos ()cheD certains de ses clients. Ce n'est pas une

plaisanterie et *>F ne prend pas ceci la lg#re. *n effet cheD les industriels qui utilisent de nom)reuses machines ce quiimpliquent souvent des installations plutGt inductives le cos () est tr#s )as.

Comme la tension rseau est fixe pour fournir de la puissance (H.= cos () il faut du courantI plus le courant croJt plus les

pertes en ligne +=4croissent et c'est pourquoi *>F demande ses clients de remonter le cos ()de mani#re diminuer puissance quivalente le d)it. CheD les clients ,selfiques, cela se ralise en a!outant des )atteries de condensateurs quia%ant une ractance oppose annule le dphasage.

Parlons des puissances utilises en &ission d(a&ateur :

1es radioamateurs m/me s'ils paraissent de temps entemps curieux utilisent essentiellement le concept depuissance active ou efficace. $outefois les annonceurspu)licitaires se plaisent utiliser une autre forme depuissance qui est la puissance "*" de l'anglais "ea-*nvelope "oKer.

Luel en est l'avantage Mun signal FB enveloppe constante ne pose pas depro)l#me en revanche un signal modul qui volue entredes maximas et des minimas est plus difficile quantifier.

Apr#s avoir moi aussi confondu puissance cr/te et puissante"*" voici la dfinition qu'en donne l'A++1 and)oo-.


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1a puissance "*" est la puissance mo%enne fournie laligne de transmission d'une antenne par un metteur durantun c%cle la cr/te de l'enveloppe de modulation.

$raduit mathmatiquement cela donne :

Avec "*" en "*& en &olt (tension cr/te

NoteD donc que les Katts "*" sont des Katts efficaces

La PIR' ou 'IRP et la P)R ou 'RP :

Boins exotique et )eaucoup plus utile voici la "=+* (de toutes la Puissance Isotrope Ra$onne '%uivalentequenos amis anglosaxons appelle *=+" ou *quivalent =sotrop +adiated "oKer.i votre metteur fournit une puissance de 022 une antenne a%ant 9 d de gain il est intressant de savoir quelleserait la puissance quivalente dans un arien isotropique cd un arien ra%onnant de la m/me faPon dans toutes lesdirections. =l s'agit d'un arien totalement h%pothtique d'un gain unitaire cd de 2d. Nous verrons tout cela dans lasection ,Antenne,.

*finition et calcul de la PIR' +++ Puissance Isotrope Ra$onne '%uivalente

C'est le produit de la puissance transmise l'antennemultiplie par le gain par rapport l'isitrope de l'antenne enrapport (pas en di.

PIR' = P -Avec " en

Qain isotropique en rapport

'e&ple :&ous aveD achet une antenne portant la mention Qain R9di.&ous le verreD plus tard 9d correspondent un rapport de en puissance.&otre metteur dlivre 022 l'antenne et vous n'aveD pas(heureux veinard de perte dans le coaxial.

&otre "=+* sera :

022 x R 22 .ce qui revient dire qu'utiliser vos 022 avec votreantenne de 9di est quivalent utiliser 22 dans uneantenne isotropique. *n d'autres termes un correspondantquelconque vous recevrait avec la m/me intensit dans uncas d'installation comme dans l'autre.

*finition et calcul de la P)R *** Puissance )pparente Ra$onne

C'est le produit de la puissance transmise l'antenne

multiplie par le gain par rapport au dipGle de l'antenne enrapport (pas en di.

P)R = P -Avec " en Qain par rapport au dipGle en rapport

'e&ple :&ous aveD achet une antenne portant la mention Qain Rdd ce qui correspond un rapport de sensi)lement 43

&otre metteur dlivre 022 l'antenne et vous n'aveD pas(heureux veinard de perte dans le coaxial.

&otre "A+ sera :

022 x 43 R 432 .


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Le filtrae

&oici un chapitre qui ne va pas nous puiser vo%age au monde des condensateurs de filtrage.

La pro/l&ati%ue :

Nous avons en sortie du redresseur une tension continuecertes mais une tension qui ondule a)omina)lement. urun redresseur dou)le alternance ou un redresseur en pontcette ondulation atteint la frquence de 022 D et ceci n'estpas exploita)le par nos s%st#mes qui exigent une tensionsta)le et exempte de ronflements.A votre droite l'allure de cette tension.

La solution :

Nous allons utiliser pour gommer ceci un filtre compos d'un ou de condensateurs. 1e schma :

Ce condensateur est positionn immdiatement apr#s leredresseur et immdiatement avant la charge +.

Comment cela fonctionne til et quel est le rsultat o)tenupar l'ad!onction de ce composant M

O)serveD le rsultat o)tenu la tension rcupre estdessine en rouge. Luand la tension issue du redresseur estapparue le condensateur s'est charg la valeur de latension cr/te. Luand la tension commence dcroJtre lecondensateur se dcharge dans la charge + en luifournissant )ien sur de l'nergie une constante de tempsdicte par le produit +C (t R +.CR

,l'alternance, suivante arrive et recharge le condensateur etainsi de suite. 1a figure de gauche vous indique la tensionque voit la charge. C'est quand m/me )eaucoup mieuxnon M

I&portant :upposons que notre transformateur dans l'exemple ci dessus sorte une tension alternative efficace de 04& si nousngligeons les pertes dans le pont (0& et si nous mesurons la tension continu avec un voltm#tre idoine nous lisons :09;4 & =l n'% a pas de phnom#ne de gnration spontane (hlas c'est seulement que le condensateur ,int#gre, la valeur maxde la tension efficace donc 04 x 00 R 09;4 & (00 tant la racine de 4.0ouvenez!vous de cette proprit du condensateur.

On peut calculer la tension d'ondulation rsiduelleconnaissant le courant demand et la capacit utilise

I1ond= 2222222 f .

Avec = R courant de charge en A

f R frquence d'ondulation (022 D en F pour un redresseurdou)le alternanceC R capacit en F

o&&ent dter&iner approi&ative&ent la valeur du condensateur de filtrae "


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a valeur va dpendre de quelques param#tres tels quel'ondulation maximum souhaite le d)it dans la charge let%pe de redresseur.la formule glo)ale de calcul sera :avec = R courant de charge t R priode de la pulsation de l'ondulation &ond R valeur de l'ondulation en valeur cr/te cr/te

I t

= ______ 1ond

en 4arad

"etit exemple pratique pour se mettre les ides au clair. Nous poserons les exigences suivantes := R 4 Atension de ronflement R 4S de la tension de sortie

tension de sortie : 057 &redresseur en pont dou)le alternance

Calculons la valeur cr/te cr/te de l'ondulation. Nous avons pos 4S de 05.7& ce qui donne 2469 & soit enCC 469 x 474 R 267 &

Calculons la priode de l'ondulation du redresseur la frquence rseau de 32 D ceci nous donnera unefrquence en dou)le alternance de 022 D et une priode 0Tf de 220 s

il ne nous reste plus qu' appliquer la formule cidessus il vientC R 4x220T267 R 22439 F soit peu pr#s en prenant la valeur normalise 43222 UF

Cette capacit vous sem)le norme pour un courant somme toute rduit c'est vrai mais nous avons exig une ondulationtr#s fai)le. *n pratique on agira un peu diffremment en acceptant plus d'ondulation et en adoptant un s%st#me dergulation srie qui gommera tout cela.

uel%ues prcautions 5 prendre :

A la mise sous tension le condensateur de filtrage est dcharg et lorsque vous alleD fermer le circuit primaire dutransformateur le condensateur va se prsenter comme un vrita)le courtcircuit et a)sor)er un norme courant. Ce sontles diodes qui vont en pVtir (et fortement il est recommand dans le cas d'alimentation de forte puissance de prvoir uns%st#me de dmarrage ,soft, (doux pas par logiciel informaticiens que vous /tes qui limitera le courant. C'est mieuxpour les diodes et le ou les condensateurs. Ce s%st#me fait en gnral appel soit des rsistances en srie que l'on courtcircuite en fonctionnement normal soit un s%st#me de prises sur le primaire pour limiter la tension.Cette derni#re remarque est particuli#rement vrai pour les alimentations haute tension.

)utres t$pes de filtres utiliss :

"our mmoire on trouvait il % a encore peu de temps des cellules +C pour liminer l'ondulation. On partait duprincipe que la rsistance + devait /tre grande devant la ractance du condensateur la frquence d'ondulation.1'inconvnient ma!eur et que d#s lors que l'on place une rsistance et que celleci est parcourue par un courantil % a chute de tension.

Autre filtre le s%st#me elfCapacit )eaucoup plus efficace sur le plan nergtique. l'ondulation chute dans laractance de la self et celleci si elle est correctement dimensionne ne consomme que tr#s peu de puissanceconsommation due sa rsistance ohmique. On trouvait ce t%pe de filtrage essentiellement sur les alimentationshaute tension.

Les &ultiplicateurs de tension :

Ce n'est peut/tre pas le chapitre idal pour introduire ces notions mais puisque nous % sommes et qu'il faut des

condensateurs pour que cela fonctionne allons%...

&ous admireD cidessus le schma d'un dou)leur de tensiondemionde. *ssa%ons de voir comment l'engin fonctionne.upposons que nous dmarrions sur l'alternance ngative

la diode >0 est donc conductrice et C0 se charge la valeur00 H. (souveneDvous de la remarque sur la proprit ducondensateur d'intgrer la tension max. "arall#lement >4est )loque puisque polarise dans le sens non passant.

Nous passons maintenant l'alternance positive. 1a diode>0 est )loque tandis que >4 conduit chargeant lecondensateur C4. Bais ce n'est pas fini car cela n'aurait rien

de spectaculaire. C4 se charge et vient se ra!outer cettecharge la charge de C0. C'est comme si nous avions mis ensrie le transfo et la charge de C0. On retrouve en sortie lacharge de C0 W C4 soit 47 H ( H tant la tension efficacedlivre par le transformateur

on ce montage )ien que commode souffre de petits pro)l#mes quand m/me. "ar exemple si vous connecteD une charge


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au montage ce qui est quand m/me le )ut recherch vous constatereD que la tension n'est pas tr#s sta)le car C4 sedcharge tr#s tranquillement durant le c%cle ngatif on peut considrer que l'on a qu'un 0T4 c%cle de recharge c'estinsuffisant. Ceci nous am#ne tr#s naturellement vers le :

*ou/leur de tension onde enti6re :

&oil la )/te vous notereD que ce n'est pas plus complexeque le dou)leur demionde.1a source de tension alternative est relie au point commundes diodes et au point commun des condensateurs."renons l'alternance positive pour commencer >4 est)loque tandis que >0 conduit chargeant C0.

A l'alternance ngative >4 conduit tandis que >0 est)loque. C4 se charge. C0 et C4 sont chargs la valeur00 H eff et sont en srie. 1es tensions s'a!outent nousavons )ien ralis un dou)leur. Ce montage prsente unemeilleure ,rgulation, de la tension de sortie que lemontage demionde.

&oil ce n'tait pas mchant.Luelques considrations pratiques : "lus on veut de courant plus la capacit de filtrage doit /tre importante. i on veut)eaucoup de courant il faut que l'ensem)le de la chaJne soit suscepti)le de fournir de la puissance cela paraJt vident etpourtant.

as des ali&entations #aute tension.Lui dit haute tension veut aussi souvent dire d)it modr (quoi que et capacit de filtrage pas trop colossale. "arexemple pour un amplificateur de 0222 aliment sous 4422& et 722 mA de d)it on consid#re qu'une capacit de 02UFest convena)le. 1e vrita)le pro)l#me consiste trouver une capacit pouvant offrir l'isolement ncessaire avec un )oncoefficient de scurit. Alors comme d'ha)itude le gnie du radioamateur pallie la fai)lesse de l'approvisionnement. Onaura recours aux condensateurs monts en srie. Cette opration ne se ralisera pas sans quelques prcautions car ilfaudra galiser les tensions aux )ornes des condensateurs par des rsistances (on ne maJtrise pas la rsistance directedes condensateurs. ans cette prcaution il % a de fortes chances que d'normes disparits de tension apparaissent etqu'un ou plusieurs condensateurs explosent par dpassement de la tension d'isolement

Naturellement on mettra le nom)re de condensateurs voulu pour assurer l'isolement plus quelques uns par scurit.


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Le dci/el

&oil une unit de mesure que vous alleD emplo%er quotidiennement. Htilis tout va il sert souvent d'argument dfinitiflors des discussions ou sur les affiches pu)licitaires. =l est important de )ien le maJtriser.

Comme son nom l'indique le dci)el est le dixi#me du el. On a donn ce nom cette unit en hommage Alexander

Qraham ell. Nous voil sacrment avancs non M Avant d'aller plus loin sur cette merveilleuse unit qui est tr#s simpled'emploi malgr les apparences effectuons un petit retour en arri#re et regardons in instant les logarithmes.

&ous possdeD sans le savoir (peut/tre un merveilleux instrument de mesure logarithmique sur vous !e pense votreoreille. Celleci ne vous restitue pas linairement les variations de puissance auditive de votre environnement.i quand vous couteD de la musique sur votre chaJne haute fidlit vous multiplieD par 02 la puissance mise par votreamplificateur votre sensation ph%siologique vous indiquera seulement un dou)lement de la puissance sonore.

&ous vo%eD cidessus l'allure d'une cour)e logarithmique. *n claircela signifie que les ,x, voluent )eaucoup quand parall#lementles ,%, voluent peu.

Ceci pourrait /tre la cour)e de rponse de votre oreille une excitation sonore. sur l'axe des ,x, vous trouveDl'augmentation de puissance sur les ,%, la sensationph%siologique

7otation :

&ous /tes ha)itu compter en )ase 02 (20453967; depuis votre plus tendre enfance ceci ne vous emp/che pasde savoir qu'il existe d'autres )ases comme la )ase 4 que nous avons tudi.=l en va de m/me pour les logarithmes et l'on distinguera :1e logarithme naturel de )ase ,e,.=l est not log.C'est le seul le vrai la rfrence. i vous trouveD des rsultatsa)racada)rants il est parier que votre ta)leur ou calculatrice neconnaJt que ceuxci alors que vous dsirieD le log en )ase 02.o%eD attentifs ces petites facties.

e= 8,98( valeur approche

On utilise en radiolectricit le logarithme de )ase 02. On passe du logarithme naturel au logarithme en )ase 02 par unopration simple qui consiste diviser comme suit :

lo Lo ; = 22222222

lo


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*(oE vient le dci/el "

Nous venons de voir avec l'exemple prc#dent que 6 el reprsentent un rapport de 022 222 222. 1e )el est une ,grosse,unit il est )ien plus commode de mesurer avec une unit plus fine comme le dci)el qui est le 02#me du el. >ans notreexemple notre rapport serait de 62 d c'est mieux non M

Les dci/els et la radio :

Nous avons souvent en radiolectricit des carts comme celui cit en exemple concernant l'oreille humaine. "reneD leplus petit signal percepti)le par un rcepteur et le plus fort l'cart est encore plus important. Nous avons galement)esoin de quantifier les gains et les attnuations et il est plus commode de parler d'un amplificateur de 42 d de gain qued'un amplificateur qui amplifie 022 fois. Nous avons galement )esoin de pouvoir a!outer ou soustraire des gains et desattnuations avec le d c'est ultra simple car les logarithmes ont cette merveilleuse proprit de pouvoir transformer lesmultiplications en additions et les divisions en soustractions. Nous avons )esoin de pouvoir donner un niveau de puissancepar rapport une rfrence fixe le dci)el par rapport au att ou m le permet. &ous l'aureD compris cette unitendmique de la radio est indispensa)le.

*finitions :

'n puissance

1e d est 02 fois le logarithme )ase 02 du rapport de puissance"0T "4.

Parlington.Constitution :=l s'agit de deux tages collecteurs communs relisensem)le.

1'intr/t de ce t%pe de montage est d'o)tenir un transistor quivalent de =


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et voici cidessus ce qui reste pour l'alternatif. [epense que quelques explications vous seront utiles.Nous avons courtcircuit les sources de tensionscontinues ce qui a amen +0 /tre en TT sur +4 et +ca ramen le collecteur la masse.

Nous avons courtcircuit les condensateurs (on les remplace parun fil la charge se retrouve en TT sur +C.Concernant l'metteur nous avons l aussi courtcircuit lecondensateur de dcouplage ce qui a eu pour effet de mettredirectement l'metteur la masse.

*erni6re tape, &odlisons notre a&plificateur :

1a partie gauche reprsente l'entre du montage o?une source de tension u charge un ensem)le composd'une impdance interne ri et d'une charge forme par+0 et +4 en parall#le. =l s'agit d'un classique pontdiviseur. 1a tension d'entre effective amplifier sera&i

1a partie droite reprsente la sortie cGt collecteur. Hne source detension (A x &i est appliqu un pont diviseur form par larsistance de collecteur et la rsistance de charge. 1a tensioneffective amplifie et &o.

Comme vous pouveD le conster le facteur d'amplification seul (A ne suffit pas dcrire le comportement de l'tageamplificateur. Hne )onne partie de la tension est ,perdue, aux )ornes des rsistances internes.

a/leau rcapitulatif des caractristi%ues des trois &ontaes fonda&entau

'&etteur o&&un Dase o&&une ollecteur o&&un

I&pdanced(entre

Mo$enne Dasse 'leve

variable selon la polarisation,de l'ordre de quelques k

ordre de grandeur : quelques

dizaines Plus eleve qu'un montage

metteur commun

I&pdance desortie

Mo$enne Mo$enne Dasse

gale Rc gale Rcordre de grandeur : quelques

dizaines

P#aseentreKsortie


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Polarisation des transistors

Nous allons maintenant nous attaquer la polarisation des transistors. C'est souvent tr#s simple mais galement souventtr#s incompris voire ignor de )on nom)re de radioamateurs. &o%ons de quoi il en retourne.

7cessit de la polarisation :

0 Notre transistor pour fonctionner a )esoin d'/tre ,polaris,. Cela signifie qu'on doit appliquer sur ses connections lestensions correctes et en amplitude et en polarit pour qu'il effectue la fonction qu'on lui demande.Luand nous parlons de polarisation nous parlons uniquement de tensions continues et ce sont ces tensions continues quivont permettre le fonctionnement correct en alternatif. Luand nous utiliserons la fonction amplification par exemple nousappliquerons un signal alternatif l'entre et nous le rcuprerons agrandi la sortie ceci ne sera possi)le que si lestensions continues sont prsentes.

4 1a polarisation va nous permettre de rgler le transistor dans sa fonction amplification de mani#re ce que le signalde sortie soit rigoureusement (ou presque identique au signal d'entre (attention !'ai dit identique c'est dire qu'il a lam/me allure !e n'ai pas dit la m/me amplitude. i c'est le cas on dira que notre transistor amplifie linairement. Orpour atteindre cet o)!ectif (la linarit nous devrons positionner notre transistor sur sa droite de charge tr#sprcisment c'est la polarisation qui nous le permettra. "assons la pratique.

Pre&i6re polarisation et la plus si&ple : la polarisation fie ;ou de /ase>

1a premi#re des polarisations.a)ituons nous cette nouvelle reprsentationschmatique qui sera dfinitive.1e rail suprieur reprsente la tension positived'alimentation note 1cc le rail infrieurreprsente la rfrence du 2& c'est dire lamasse. >ans ce t%pe de montage il est impossi)lede sta)iliser le courant de repos (le courantpermanent qui circule du collecteur vers la massede mani#re dfinitive la moindre variation de

temprature entraJne une augmentation deet ducourant. Aussi utilisera ton ce t%pe de polarisationpour faire fonctionner le transistor en tout ou riencd en commutation.

Dase 5 la &asse, la Oonction /ase!&etteur n(est pas polarise, le transistor est /lo%u et aucun courant necircule, 1ce est al 5 la tension d(ali&entation.

Dase au plus par l(inter&diaire d(une rsistance, la Oonction /ase!&etteur est polarise, le courant Icatteint le courant de saturation, 1ce est tr6s proc#e de 1.

*eui6&e &t#ode plus volue, la polarisation par raction d(&etteur :

1e plus gros pro)l#me contre lequel nous devonslutter pour polariser correctement un transistorutilis en amplificateur linaire est la variation du

gain en courant avec les variations detemprature. 1e moindre petit courant circulantdans le transistor entraJne un chauffement deplus le transistor vit dans un environnement.

$oute variation de temprature entraJne une variation de cettevariation se traduit par gnralement une augmentation du courant=C (si la temprature croJt naturellement. Cette variation de =CentraJne une variation de &ce puisque la chute de tension aux )ornesde la rsistance de collecteur est proportionnelle =C. $out ceciconduit au dplacement du point de repos " du transistor.


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l'idal serait de trouver un s%st#me permettant d'annuler cesvariations voire de les compenser.>eus ex machina la rsistance d'metteur.uiveD le guide :A partir du montage cicontre supposons que pour une raisonquelconque le courant =c croisse. 1e courant =e (=e R =c W =) vacroJtre galement.la chute de tension aux )ornes de la rsistance +* va augmenterpuisque &reR +e \ =e

+egardons ce qu'il advient de la tension &)e (tension de la !onction ase*metteur.CGt )ase pas de changement la tension est constante. *n revanche si nous mesurons la tension *metteur par rapport la masse nous constatons que celleci croJt (normal &reR +e \ =e. Ceci implique que le tension &)e diminue. 1a tensionde polarisation de la !onction &)e diminuant le courant =) dcroJt ce qui fait dcroJtre le courant =C. CLF> &ous pouveD imagineD une variation en sens inverse vous constatereD alors qu'une diminution de =C provoque unediminution de &re soit une augmentation de la polarisation de la !onction &)e soit une augmentation de = soit uneaugmentation de =C.

I&portant :

7ous venons de voir le rle capital de la rsistance d(&etteur, ceci sera une constante et vous la retrouverezdans prati%ue&ent toutes les polarisations

Passons 5 la prati%ue:

+appelons que la tension d'alimentation R &cc etque nous pourrons assimiler =c =e tant ladiffrence entre ces courants est minime (=) pr#scalculons =C.Nous pouvons crire la relation suivante :

&cc ( +c.=c W &ce W +e.=e R 2regardeD le schma c'est simple.

Apr#s rarrangement il vient :

&cc &ce=c R XXXXXXXXXXX +c W +e

&o%ons ce que cela donne sur la droite de charge en prenant pour dterminer cette droite nos deux points ha)ituels savoir quand =c R 2 ce qui dtermine le point de )locage du transistor et quand =c n'est plus limit que par les rsistancesdu circuit ce qui dtermine le point de saturation quand &ceR2=l vient :pour =cR2 nous avons &cc R &cepour &ceR2 =cR &ccT +c W +e. $raPons :


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Nous avons parl du courant de saturationdutransistor. C'est une notion importante qu'il

convient de )ien comprendre. i nous faisonscroJtre le courant =c dans notre transistor enaugmentant le courant =) et ce par le )iais de lapolarisation de la !onction ase*metteur nousconstatons que les chutes de tension aux )ornes de+e et +c croissent c'est une simple application dela loi d'Ohm.(&+c R +c.=c et &+e R +e.=e

=l arrive un moment (regardeD le schma o? la tension &ce devientpratiquement nulle. 1e transistor ne pourra pas fournir plus de

courant. Ce point s'appelle point desaturation. +emarqueD )ienque ce point est atteint par le fait de la valeur des rsistances quiproduisent une chute de tension. Ce sont les lments extrieurs autransistor qui dictent ce point. &ous comprendreD ultrieurementquand nous tudierons l'amplification l'importance de ce point.

1o$ons ce %ui se passe ct /ase du transistor :

Calculons les tensions (en regardant le schma pour nous aider cGt )ase.Nous pouvons crire :&cc (+).=) W&)e W +e.=e R 2

Nous savons que =c est sensi)lement gal =e et que =) R =cNous pouvons crire que =c R &cc &)e=c R XXXXXXXXX

+e W (+)T

Ceci montre que le gain en courant du transistor intervient encore certes de mani#re partielle mais encoresignificativement dans la dtermination du courant collecteur.

)vantaes et inconvnients de cette &t#odede polarisation :

Nous avons o)tenu une meilleure sta)ilisation de notre point derepos sur la droite de charge toutefois ceci n'est pas tout faitsatisfaisant car une grande variation du gain en courant du transistorentraJne encore trop de variation du courant =C.Ce n'est pas encore le montage idal.

'ercice d(application :

upposons le gain en courant de ce transistor R022.On demande de calculer le courant =c.Appliquons la formule suivante &cc &)e=c R XXXXXXXXX

+e W (+)Tce qui donne : 04 26=c R XXXXXXXXXXXXXXXXX R 76 mA 022 W (042222T022

roisi6&e &t#ode, la polarisation auto&ati%ue :


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On la retrouve asseD souvent car elle est conome en composants et fournit de )ons rsultats.

Luoi de neuf M1a rsistance de )ase +) est prise apr#s +C.

Lue se passe til si varie M

augmente (supposonsle donc le courant =c augmente. Luand =ccroJt la chute de tension +c.=c augmente galement diminuant par lm/me la tension aux )ornes de +) ce qui provoque une diminutionde = donc une diminution de =c. ref Pa rgule.

Calculons les tensions (en regardant le schma pour nous aider cGt )ase.Nous pouvons crire :&cc ( +c (=cW=) W +) . =) W &)e R2

Nous savons que =c est sensi)lement gal =e et que =) R =cNous pouvons crire que =c R &cc &)e=c R XXXXXXXXX

+c W (+)TNous retrouvons la m/me quation que pour la polarisation prcdente. $outefois si mentalement nous rduisons +c a 2ce qui revient mettre un strap nous constatons que la tension entre )ase et masse sera de l'ordre de 2.92.6& soit latension de !onction &)e. C'est ce qui explique qu'on ne puisse pas saturer le transistor dans ce t%pe de montage &ce nepouvant !amais descendre sous 2.6 &.

>ans ce t%pe de montage pour sta)iliser le pointde fonctionnement + au milieu de la droite decharge nous appliquerons la relation suivante :

R/ =

. Rc

1e courant =C sera dtermin par 1cc ! 1/eIc = 2222222222222

Rc N ; R/K)

)vantaes et inconvnients de cette &t#odede polarisation :

Notre point de repos + est mieux sta)ilis mais on constate encoreque le gain en courant du transistor intervient dans le rglage ducourant de repos. Ce montage vite la saturation du transistor

'ercice d(application :

On suppose gal 022.On demande de calculer +) pour un courant de02mA.Nous savons que :

&cc &)e=c R XXXXXXXXX

+c W (+)Ttransformons ceci de mani#re extraire +).

=c . (+c W (+)T R &cc&)e

&cc &)e +) &cc &)e

+c W (+)T R XXXXXXXXXXXXX I XXX R XXXXXXXXXXXX +c

=c =c

&cc &)e

+) R x XXXXXXXXXXXX +c =cet numriquement : 022 x 0426 XXXXXXXX 022 R 025222

220

uatri6&e &t#ode, la reine des polarisations , la polarisation par pont diviseur :


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&oil la )/te C'est le montage le plus classique on le retrouvepartout. Cette fois la tension polarisant la )ase estfournie par un pont diviseur form par deuxrsistances l'metteur voit une rsistance +e(revo%eD plus haut l'importance de cette rsistancesur l'effet rgulateur le collecteur est charg parune rsistance +c.>ans ce montage le courant de repos est

$O$A1*B*N$ indpendant du gain en courant dutransistor

*xaminons le pont diviseur +0+4:

&ous vous souveneD qu'il existe deux mthodes de calcul pour dterminer la tension au point commun des rsistances.0 la premi#re consiste calculer le courant qui circule dans +0W+4 puis multiplier ce courant par +4 on o)tient ainsi lachute de tension aux )ornes de +4.4 la seconde plus simple et lgante consiste dterminer la proportionnalit +0T+4 et multiplier par la tensionapplique en pratique on se souviendra :

R81 = 222222222 . 1cc R< N R8

=l n' % rien de magique nous avons d! vu cela avec la loi d'Ohm etNorton d'ailleurs c'est la mthode la plus rapide et la plus simplepour dterminer la valeur de la tension issue d'un pont diviseur.

on nous avons une tension fixe et sta)le &) surla )ase de notre transistor. A votre avis quelle estla valeur de la tension de l'metteur M

+eteneD cela :

1e = 1/ !1/e

Les tensions notes 1e, 1/, sont les tensions &esures sur l(lectrode considre du transistor par rapport 5la &asse

Nous avons affaire une !onction qui comme

vous le saveD produit quel que soit le courant qui latraverse une chute de tension de 2.6 &. Ce seraune constante.Calculons le courant d'metteur ( ce qui revient calculer le courant de collecteur .C'est tr#s simple et dsormais devant ce t%pe demontage en quelques secondes vous sereD capa)lede dterminer le courant collecteur.

1eIe = 222222222222222

Re

ou 1/ ! 1/eIe = 2222222222222 Re

Nous retiendrons et nous le graverons audessusde notre lit en lettres d'or

(est la rsistance d(&etteur %ui r6le le courant decollecteur

o&&ent est!ce possi/le allez!vousde&ander "+egardeD nous avons sur la )ase une tensiondicte par le pont diviseur +0T+4.ur l'metteur nous retrouvons cette tensiondiminue de &)e soit infrieure de 26& (c'est unediode.1e courant =e R =c W =) ngligeons =) qui est detoute faPon tr#s petit on peut approximativementdire que =cR=e.Appliquons la loi d'Ohm pour la rsistanced'metteur :1e courant qui traverse +e sera gal la tension ses )ornes divise par la valeur de sa rsistancedonc=e R Hre T +e soit

=e R &e T +eC'est )ien +e qui r#gle le courant de collecteur.

uel%ues r6les si&ples 5 respecter sur ce t$pe de &ontae :

Ce n'est pas tr#s scientifique et s'apparente plus 1a chute de tension aux )ornes de +e pour avoir une )onne


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des recettes de cuisines toutefois respecteD ceci : sta)ilisation doit /tre d'au moins 0 & avec les tensionsd'alimentation usuelles. 1e courant dans le pont de )ase doit /tre au moins 3 fois suprieurau courant de )ase. i ce n'tait pas le cas le courant de )ase feraittrop chuter la tension &).

Nous allons voir grVce un exemple comme l'anal%se sur un tel montage est facile.

&oici notre montage. "rcisons que les valeurs de rsistances ne sontpas standards. 1a tension d'alimentation est de 02&.Nous allons nous attacher calculer toutes les tensions et tous lescourants de ce montage.

0 calculons la tension dlivre par le pont rsistif+0.+4 Nous savons que+4&) R XXXXXXX . &cc +0 W +4

ce qui donne 6&) R XXXXXXXX x 02 R 6& 02

4 calculons la tension prsente sur l'metteur dutransistor

&e R &) &)e&e R 6 26 R 95 &

5 calculons le courant d'metteur qui sera gal aucourant collecteur

=e R Hre T +e=e R &e T +e=e R 95 T 9522 R 0 mA1e courant collecteur tant =) pr#s gal =e

calculons la chute de tension aux )ornes de larsistance de collecteur

H R +c . =cOn prendra =c R=eHrc R 0222 8 2.220 R 0&

3 calculons &ce&ceR &cc +c.=c +e.=e&ce R 02 0 9.5 R 46 &

9 notre point de repos est positionn comme suit=c R 0 mA&ce R 4.6&

6 dessinons notre droite de charge endterminant les deux points caractristiques

'%uation lo/ale de collecteur :&cc (+c.=c W &ce W +e.=e R 2

ourant de saturationLuand &ce R2 =c R &ccT (+c W +e=c pour &ceR2 R 02T 6522 R 0.56mA

Luand =c R 2 &ce R&cc soit 02&


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*t la voici. Nous pouvons immdiatement constater que notre transistor n'est pas idalement polaris et qu'il seraitsouhaita)le de faire descendre le point de repos sur la droite de charge de mani#re ce que celuici soit positionn aumilieu de celleci.Nous pouvons raliser ce prodige de diffrentes mani#res la plus simple consiste augmenter la valeur de +e de mani#re diminuer le courant =C. On pourrait galement recalculer le pont diviseur pour o)tenir le m/me rsultat.

"our conclure ce chapitre sur la polarisation reteneD ce qui suit.

Luand vous sereD devant un montage rcalcitrant et si vous aveD affaire la classique polarisation par pont diviseurcommenceD par mesurer la tension aux )ornes de la rsistance d'metteur.>eux cas : =l n'% a rien et le transistor ne d)ite pas chercheD pourquoi (manque tension transistor etc &ous liseD une tension alors diviseD la par la rsistance d'metteur vous aureD plus qu'une )onne ide du courant quicircule.

*n amplification de puissance vous verreD un autre s%st#me de polarisation (a priori car on ne pourra plus se permettrede perdre de la puissance dans diffrentes rsistances. acheD toutefois que le principe restera le m/me et que l'o)!ectiffinal sera tou!ours de linariser l'amplification du transistor. >ans quelques cas )ien particuliers nous viteronsl'amplification linaire mais ceci est une autre histoire et nous % reviendrons.


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les diodes

Nous % voici enfin l'lectronique.Au fait connaisseDvous la diffrence qu'il % a entre lectricit et lectronique M1'lectricit traite d(nerie l'lectronique d(infor&ation.>ans tous les chapitres qui suivront nous nous attacherons dcrire le fonctionnement des composants sous un aspectpratique technologique. "our ce qui est de la thorie purement lectronique au sens ph%sique du terme reporteDvousaux ouvrages spcifiques.

On trouve fondamentalement deux t%pes matriaux constituant les semiconducteurs le-er&aniu&et le 0iliciu&. >ans les premiers temps on ne trouvait que du Qermanium depuisde nom)reuses annes le ilicium domine. >ans ce qui suivra il sera question quasiexclusivement du ilicium sauf remarque spcifique.usqu' prsent nous n'avons trait que de composants linaires. Hne rsistance est uncomposant linaire et si nous traPons sa caractristique nous o)tenons une droite. 1e fait depasser avec des tensions ngatives ne change pas la constante qui est la rsistance. Avec lessemiconducteurs que nous allons tudier il n'en sera pas de m/me.

La diode, s$&/ole :

1a diode est constitue d'un )arreau de matriau t%pe " accol un )arreau de matriau de t%pe N.On remarque immdiatement l'anode et la cathode qui seront leslectrodes de notre composant.

Montae de test et caractristi%ue :

&oici le montage.+emarqueD que nous avons connect le W del'alimentation l'anode de la diode et le parl'intermdiaire de la rsistance la cathode. Ce)ranchement provoquera la circulation du courant ondira que la diode est polarise pour le sens passant.i nous avions adopt l'autre sens (le W sur la cathodenous aurions polaris notre diode en inverseet aucuncourant n'aurait circul notre diode aurait t )loqueet polarise pour le sens non passant.

"our notre exprience nous allons faire varier la tension du gnrateur de 2 W &cc (nouveau terme indiquant la tensionmaximum d'alimentation continue en relevant chaque fois le courant qui circule dans le circuit et la tension aux )ornesde la diode. Hne fois ceci effectu nous inverserons les pGles du gnrateur et pratiquerons de m/me. Ces relevs nous

permettrons d'ta)lir graphiquement la caractristique tensioncourant de la diode.


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Nous l'avons d! dit la diode n'est pas un lment linaire aussi dfiniton sa rsistance statique. Celleci sera gale auquotient HT=. i l'on regarde la caractristique plus haut il apparaJt clairement que si l'on se dplace sur la cour)e et quel'on choisisse un autre point le quotient HT= donnera une autre valeur. 1a rsistance statique est donc dpendante du pointde fonctionnement de la diode.On dfinit par ailleurs une rsistance d%namique qui prend en compte l'excursion sur la caractristique de la diode. "ourcalculer cette rsistance d%namique on choisit deux points et l'on calcule le quotient qui sera de la forme :

H

+d R XXXXX . =

Introduction 5 la notion de point de fonctionne&ent et de droite de c#are :

Cette notion nous sera utile avec l'tude des transistors prenons un peu de temps pour l'apprhender.

+eprenons notre montage de tout l'heure mais avecdes valeurs diffrentes. ans faire de calcul nouspouvons graphiquement arriver au m/me point entraPant le droite de c#arede notre diode.i nous dsirons connaJtre le courant qui circule dans ce

circuit posons l'quation du courant. &cc &d=R XXXXXXXXX +

&cc R 5&d R tension de la diode

Baintenant appliquons cela notre circuit. "our tracer la droite de charge nous prendrons 4 h%poth#ses la 0#re est quela tension &d de seuil de la diode R2 ce qui nous donnera

5 2= R XXXXXXX R 2.25A. Ce point se caractrisera par HR2 et =R 2.25A

022

et la 4#me que la tension &d gale la tension d'alimentation de 5& ce qui donnera5 5

= R XXXXXXXX R 2. Ce point se caractrisera par HR5& et =R2 022Nous avons deux points c'est suffisant pour tracer la droite de charge sur la caractristique de la diode. 1e point decroisement des deux cour)es nous dira la valeur du courant et nous permettra de visualiser ou se trouve le point Pdefonctionnement de la diode qui a pour caractristiques HR2.63 et = R 45mA.


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Les caractristi%ues essentielles :

1es diodes ont comme on peut s'en douter une flopede caractristiques. $out ceci n'est pas tou!ours simple lire ou retenir. achons toutefois voir l'essentieldans les donnes constructeurs

$out ce qui est indic ,f, (forKard signifie direct donc senspassant

$out ce qui est indic ,r, (reverse signifie inverse donc sensnon passant.

14 : tension directe continue14M : tension directe de crQte

1R : tension inverse continue1RM : tension inverse de crQte

I4 :courant direct continuI4M :courant direct de crQte

o%eD vigilant plus particuli#rement pour les alimentations haute tension aux param#tres inverses. 1es diodes commetout composant ont des limites qu'il convient de respecter sous peine d'explosions dans la station

0ur le plan prati%ue :i vous aveD un doute sur une diode vous pouveD savoir rapidement si elle est ou pas. "reneD votre contrGleuruniversel (C'est le premier instrument que vous deveD acqurir metteDle en position ohmm#tre slectionneD le cali)reddi aux mesures de semiconducteurs et appliqueD les pointes de touche sur les )ornes de votre diode. +eleveD

l'indication et inverseD les pointes de touche.i la diode est )onne une mesure a du vous indiquer une valeur (en gnral autour du - et l'autre mesure l'infini.

Les autres diodes :

On trouve sur la march une multitude de diodes a%ant chacune des application spcifiques passons en revue les pluscl#)res.

La diode ener : C'est une diode que l'on fait fonctionner sa tension declaquage cette diode est spcifiquement prvue pour cet usage.

*lle servira de rfrence de tension.

La diode 0c#ottk$ Frquemment utilise en F comme mlangeuse entre autrescette diode un seuil de tension tr#s )as (2.43& et commutetr#s rapidement les signaux. 1es chott-% de puissance sontgalement utilises dans les alimentations.

La diode lectrolu&inescente;L'* ou *'L>

&ous la connaisseD )ien on en voit partout. +eteneD qu'une >*1ou 1*> in *nglish fonctionne avec un courant d'une diDaine demA.1es 1*> on une tension de seuil varia)le en fonction de lacouleur ()en oui...

Roue


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Nous possdons une 1*> verte dans laquelle nous souhaitons faire circuler un courant de 02 mA la tension d'alimentationest fournie par une pile de ; &. Luelle est la valeur de la rsistance mettre en srie M

&oici le schma. Nous savons que la tension de seuil d'une 1*> verte avoisinneles 4& et que le courant circulant dans ce circuit doit /tre de 02 mA. >'autre partla loi d'Ohm nous dit que +R HT= il suffit d'appliquer le texte sacr pour o)tenir :+ R HT=+ R ; 4T 220+ R 622

uels usaes pour les diodes "

Au fait que peuton en faire M &oici quelques exemples c'est loin d'/tre exhaustif ::

Redresser une tensionNous verrons cela dans un autre chapitre tant le su!et est important le )ut atteindre est de transformer du courantalternatif en courant continu car nos appareils si chers ( au propre comme au figur ne fonctionnent qu'en continu.

i nous appliquons cette tension sinuso]dale notrediode

&oil ce que nous o)tenons en sortie

Proter un appareil d(une inversion de polarit

1a cause de mortalit prcoce des transceivers est l'inversion de polarit. Hn instant dedistraction et hop vos conomies partent en fume. 1a "+*&*N$=ON =N$*11=Q*N$*consiste mettre une diode en srie dans l'alimentation comme ceci:1a diode sera solidaire de l'appareil protger naturellement. 1'inconvnient est lachute de tension de 26& sur une alimentation rgule il suffira d'augmenter latension sur une )atterie ce sera plus g/nant.

Utilisation en li&iteur

&ous aveD des crneaux de tension de 02 & que vous vouleD rduire uneamplitude proche de 3&. &oici une mthode simple :&ous aureD en sortie des crneaux allant de 3.6 02 & d'amplitude soit uneexcursion de 5&

La diode co&&e co&&utateur

&ous aveD ralis un oscillateur F et vous souhaiteD de mani#re simple pouvoir a!outer ce circuit une capacit de faPon changer sa frquence d'oscillation.=l suffit d'appliquer une tension positive au point A la diode conduira la capacitretrouvera la masse par la diode et viendra s'a!outer la capacit totale du circuit


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4r%uence de rsonance ! facteur de %ualit

Nous avons tudi au chapitre prcdent la rsonance dans les circuits srie et TT sans toutefois quantifier cela. >e plusnous nous sommes placs dans un monde imaginaire et merveilleux o? les pertes et les facteurs parasites n'existaientpas. las la vie n'est pas ainsi faite et nous allons revenir la ralit.>ans ce chapitre nous allons dterminer la frquence de rsonance d'un circuit et son facteur de qualit L.

Nous avions pris l'ha)itude de raisonner en alternatif comme en continu propos des composants. *n continu unersistance est une rsistance il n' % a rien de m%strieux. *n alternatif une rsistance n'est pas seulement une rsistancecela peut aussi devenir une self non ngligea)le quand la frquence croJt et en m/me temps une capacit. Hncondensateur peut s'avrer selfique et une inductance n'est !amais pure car elle est aussi rsistive. "lus ennu%eux uneself poss#de une capacit plus ou moins rpartie entre spires.ref les choses ne sont pas aussi simples qu'il % paraJt.Autre phnom#ne li l'alternatif l(effet de peau(s-in effect.*n continu le courant circule dans tout le corps des conducteurs en alternatif le courant ne circule que sur la priphriedes conducteurs. >e ce fait la rsistance ohmique de ces conducteurs n'est pas constante mais croJt avec la frquence.

le condensateur rel L(inductance relle

1a frquence maximale d'utilisation d'un tel condensateurest limite par l'inductance srie 1 qui peut annuler laractance capacitive C" etTou rsonner avec C"

C" est la capacit parasite distri)ue entre spires + larsistance srie +" est la rsistance distri)ue le long de la)o)ine. Aux )asses frquence notre self est fortementcapacitive

>ans ce qui suivra nous considrons tout ceci sous la forme d'une seule et unique rsistance qui prendra en comptetoutes les rsistance parasites

Reprenons notre circuit srie :

Nous voici face notre classique circuit srie. =ci c'est lafrquence du gnrateur qui est varia)le et nous allons lafaire varier de 3 73 BD.A chaque fois nous calculerons les ractances du

condensateur de la self ce qui nous permettra de calculerl'impdance du circuit. < et H connues nous calculerons = etla tension aux )ornes de 1 et C. OZ M

1aleurs des l&ents du circuit:

L= < TH +++ =


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Nous savons que le courant est limit pour le circuit sriepar la rsistance glo)ale du circuit (parasite W ohmique.>ans notre cas nous l'avons value 32 . i nous avions

eu seulement 43 de rsistance l'allure de la cour)e eut

t diffrente

rsistances4 Lue la cour)e est )cp plus raide(en rose la prcdente

Ceci va nous amener vers un nouveau concept qui est la )ande passante.(entre parenth#ses vous en entendeD )cp parler vous qui /tes internaute sacheD qu'il serait prfra)le de parler de d)itde connexion que de )ande passante...

*finition :

La /ande passante sera l(cart de fr%uence co&pris entre les deu fr%uences 4< et 48 ou le &ai&u& detension di&inue de 3dD.

Nous n'avons pas dfini le dci)el reteneD pour le momentque 5 d correspondent une chute de l'amplitude de 00(racine de 4. &o%ons cela en images.

Nous reconnaissons notre cour)e de courant du circuit sriersonant 32 BD.

*n )leu la cour)e avec un L de 04.9*n rose la cour)e avec un L de 9.54.

Nous avons trac les points ou l'amplitude chute de 5 d etpro!et ces points sur l'axe des frquences.

Nous remarquons que le circuit qui poss#de le L le plus levest celui qui a la )ande passante la plus fai)le donc celui quiest le plus slectif.

1a slectivit sera souvent recherche dans nos circuits.

Nous crirons que la )ande passante 5d est gale auquotient de la frquence de rsonance par le coefficient dequalit du circuit.

: ande passante en BDf2 : Frquence de rsonance en BDL : Facteur de qualit ou surtension grandeur sans unit

fD = 22222222

uel%ues co&pl&ents de culture nrale sur la /ande passante:

On parle tou!ours de )ande passante 5 d car c'est devenu une norme sacheD cependant que l'on peut calculer la)ande passante pour toute autre valeur comme par exemple 9 d. Comme vous l'imagineD la formule prcdente d'unesi lgante simplicit va su)ir quelques amnagements car ces fameux 5d amenaient une simplification )iencommode.

Hne nouveaut le coefficient ,a, qui vaut !ustement racine (4 5d (pratique non M.&ous constateD qu'effectivement que a4vaut 4 et que racine (40R0 et que racine de 0 R0.i nous avions voulu calculer la )ande passante 9d (rapport de 4 nous aurionso)tenu : racine(44 0R065.

Cette notion de slectivit des circuit est importante dans nos montages nous aurons soit )esoin de )eaucoup deslectivit ce qui impliquera des circuits fort L soit au contraire des s%st#mes large )ande demandant des

coefficients de qualit )as.

7os circuits rsonnent, nous le &esurons, nous le constatons &ais sur %uelle fr%uence "


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Nous avons d! dit que la condition de rsonance taitlie que ce soit pour les circuits srie ou parall#le l'annulation mutuelle des ractance. Ceci ne signifie pasqu'il n'% ai pas de ractance )ien au contraire cela veutdire les ces ractances sont gales et opposes.

en termes mathmatiques :

ne conso&&e pas de puissance.C'est une proprit tr#s importante car si le condensateur prsente )ien une ractance (il s'oppose au passage du courantalternatif il ne consomme pas de puissance

Ce qu'il faut en retenir :

la formule de la ractance

1e dphasage de T4 (;2@ de la tension sur le courant (courant en avance sur tension


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La rsistance en courant alternatif

Nous allons a)order le th#me des comportements de nos composants face au courant alternatif. "our ce chapitre ce sera

la rsistance.

Le sc#&a de /ase et de principe :

Nous ralisons le montage suivant compos d'une source alternative et

d'une rsistance + dite pure cd n'offrant qu'une composante rsistive.

(nous verrons qu'hls les composants ne sont !amais ,purs, et qu'une

rsistance est souvent accompagne d'une composante inductive

Nous allons relier un oscilloscope deux voies

sur ce montage deux voies signifiant

schmatiquement que nous possdons deux

oscilloscopes en un seul )oJtier.

1a voie A sera relie aux )ornes de la source

nous examinerons la tension dlivre la voie

quant elle sera connecte aux )ornes de la

rsistance nous examinerons le courant.

A ce propos pourquoi allons nous examiner le courant en nous

connectant aux )ornes de + M

"arce que le courant ,i, traversant cette rsistance va produire une

chute de tension cette chute de tension sera l'exact reflet du courant.

1e fait d'avoir deux voies nous permettra d'o)server sur un m/me cran

et simultanment deux phnom#nes distincts.

u(o/servons nous "

Lu'en a!ustant les amplitudes de l'une et l'autre

trace nous pouvons les superposer pour ne plus

former qu'un seul signal visi)le sur notre cran

d'oscilloscope.

Interprtation : 7ous retiendrons :

i nous pouvons superposer nos deux signaux c'est que

ceuxci ne sont pas dphass l'un par rapport l'autre en

d'autres termes la tension et le courant apparaissent

simultanment croissent simultanment s'inversent

simultanment.

Hne rsistance pure alimente par un courant alternatif

n'introduit pas de dphasage entre tension et courant.

H et = sont en phase

e %ui i&pli%ue les relations suivantes :

UI= 2222

R

L(i&pdance d(une rsistance sera ale 5 sa

rsistance :

= Ravec H et = en valeurs efficaces + et < en 1a puissance consomme dans la rsistance sera :

P = U I P = R I8


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7ous voici a&en 5 dfinir un nouveau ter&e %ue

nous venons de citer, 5 savoir l(i&pdance ;>.

1'impdance sera gale au rapport de l`amplitude de la

tension du circuit l`amplitude du courant qui le traverse.

Ceci doit vous rappeler quelque chose car c'est la dfinition

de la rsistance (en continu. *n tendant cette notion nous

dirons que l'impdance est la rsistance applique au

courant alternatif.

Alors pourquoi avoir donn un autre nom M

"arce qu'en alternatif le fait de ,rsister, au passage du

courant n'implique pas forcment une consommation de

puissance ceci est une autre histoire que nous verrons plus

tard dans le chapitre ,"uissance, en alternatif

't rap#i%ue&ent, peut!on faire %uel%ue c#ose "

Nous pouvons reprsenter la tension et le courant par des

vecteurs (les vecteurs sont proportionnels aux amplitudes

respectives de H et de =.

On note que H et = sont positionns sur le m/me axe ce qui

signifie qu'il n'% a pas de dphasage entre eux

Les invita/les li&itations:

Nous retiendrons qu'en alternatif l'impdance vaut la rsistance pour une rsistance condition que celle soit pure ce qui

n'est pratiquement !amais le cas. $oute rsistance par construction finit par prsenter des termes ractifs et c'est )ien

em)/tant lorsque l'on pratique les HF et au dessus. Hne )ien modeste rsistance dans un montage HF est connecte

au circuit par l'intermdiaire de ses pattes et cellesci se comportent comme des inductances (vous verreD un peu plus

loin d'autre part des capacits apparaJssent aussi. Nous nous retrouvons avec un composant qui n'a plus du tout un

comportement prvisi)le... "our lutter contre cela il faut raliser des cV)lages limitant les connexions au minimum

utiliser des composants spciaux (CB et composants HF et des techniques de conception adapates aux frquences

traiter. *n deux mots : "as simple.

Balgr ce qui vient d'/tre dit plus haut reteneD qu'en alternatif l'impdance d'une rsistance vaut sa rsistance ce sera

)ien suffisant. >onc = R.


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Les ponts en alternatif

Nous connaissions le pont de heatstone form de rsistances et aliment en continu. Cette configuration quatre)ranches mo%ennant la connaissance des valeurs des lments de 5 )ranches nous permettait de dterminer laquatri#me. Nous allons appliquer le m/me principe mais cette fois pour la mesure de composants comme les selfs et les

condensateurs.

Rappel sur la confiuration en pont :

&oici le mod#le que vous connaisseD d! depuis un certaintemps. Hn appareil ,2, central indique une circulation decourant dans un sens ou dans l'autre. 1'aiguille )ien aumilieu indique qu'il n'% a pas circulation de courant. On saitque pour raliser cela il faut que le pont soit en ,quili)re,c'est dire qu'il n' % ait pas de diffrence de potentiel entreles points de )ranchement de l'appareil de mesure ce quirevient dire qu'il doit exister une proportionnalit entre lesrsistances du pont. 1a relation qui unit tout cela est :

R3 2222 = 22222

R< R8

qu'on peut galement crire:+0 8 R +4 +5

R8 R3 = 222222222 Rans cetexemple le pont est en quili)re. (pour le calcul calculeDpour commencer le courant qui circule dans chaque )ranchedu pont puis calculeD la tension par rapport la masse auniveau des connexions su galvanom#tre

't les ponts en alternatif "

=ntuitivement on imagine qu'aliments par une tension alternative ces ponts vont /tre utiles la mesure de composantsplutGt utiliss en alternatif comme les selfs et condensateurs. 1e principe d'quili)re atteindre demeurera et on seservira d'lments au comportement antagoniste pour annuler les ractances.

Le pont de Maell :

A tout seigneur tout honneur voici l'un des plus cl#)res. =l va servir dterminer la valeur d'une inductance inconnue.&oici comment...

On retrouve l'architecture tr#s classique et connue du pont )ranches. +x reprsente la valeur ohmique de la self(aussi petite soit elle elle est tou!ours prsente. 1e pontsera quili)r en continu puis en alternatif. 1e rsultat glo)alpour dterminer les valeurs de l'inductance (coeff de selfinduction et rsistance ohmique seront :

L = R< R3

R = ;R< R3>KR8


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metteur gnrateur de )ruit large )ande... 1e s%st#me dtecteur qui indique l'quili)re du pont peut /tre constitu parle rcepteur de trafic. On quili)re le pont tout d'a)ord en insrant un strap entre les points rouges puis on connectel'antenne cet endroit. =l suffit ensuite de lire les valeurs affiches. "our temprer toutefois votre optimisme naturel laralisation d'un tel ensem)le si elle est thoriquement simple demande des composants de qualit un cV)lage court etpropre et tout ceci ne vous met pas l'a)ri des capacit parasites qui ne manqueront pas d'exister.

&oil nous en avons fini avec ces fameux ponts. Ce chapitre vous donne un aperPu de ce qui existe. 1a seule chose retenir c'est le principe de mesure car ce principe est tr#s frquemment utilis (m/me dans l'horri)le $Om#tre...


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Les ponts

!e ne sais trop si ce nom exotique est dE la forme du montage quoi qu'il en soit il s'agit d'un ensem)le qui a vocationd'/tre quili)r.=l existe plusieurs t%pes de ponts nous nous contenterons d'tudier le plus cl#)re le pont de heatstone qui acertainement d'ailleurs donn naissance aux autres.

) %uoi cela sert!il un pont "

A traduire un quili)re ou un dsquili)re lectrique (cela n'a rien voir avec la sant ps%chologique. 1es principalesapplications se retrouveront tout naturellement dans la mesure de grandeurs ph%siques.

1o$ons un ee&ple

dcrivons l(enin:1e pont est constitu de rsistances d'une )atteriealimentant l'ensem)le et d'un appareil de mesure (Q:galvanom#tre qui s'il ne dvie pas dans un sens ou dansl'autre nous indique que le s%st#me est quili)r cdqu'aucune diffrence de potentiel (ddpRtension n'estprsente ses )ornes et que par consquent aucun courantn'% circule.

Naturellement le circuit tant aliment comme reprsentsur le schma un courant circule dans chaque rsistance dupont.

't alors, %ue se passe t(il dans ce pont "

on petites modifications par rapport au prcdent schma: + est devenue 8 (valeur inconnue

Nous avons a!out pour chaque nud du pont une lettre(AC>.

Notre rsistance 8 une valeur inconnue et c'est !ustementsa valeur que nous nous proposons de dterminer.Cette rsistance est varia)le et nous l'avons faite varier pouro)tenir l'quili)re du pont cd le point ,2, du galvanom#tre.Nous en dduisons que la diffrence de potentiel en lespoints et C est nulle (R2

onvention :1e courant qui circule dans +0 et +5 sera appel =0.1e courant qui circule dans +4 et 8 sera appel =4.

&a)R diffrence de potentiel entre les points A et

"osons quelques quations :

&a) R +0 x =0&)d R +5 x =0&ac R +0 x =4&cd R 8 x =4

"our que le pont soit en quili)re cd que la ddp entre lespoints et C soit nulle ( &)cR2I il faut que les chutes detension aux )ornes de +0 et +4 soient identiques.

=dem pour +5 et 8.On en dduit que :

R< I< = R8 I8R3 I< = I8

Comme nous sommes astucieux reformulons notre quation :

R< I< = R8 I8 R< = R82222 22222 simplifions il vient : 22222 22222R3 I< = I8 R3 =


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dduisons la valeur de 8 :

R8 R3 = 222222

R


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Les lois de Virc##off

Ce grand ph%sicien a laiss son nom l'histoire il faut dire que sa contri)ution a t de taille.Nous concernant (nous les radioamateurs les lois dcrites ici ne font pas partie du programmetoutefois elles nous accompagnent en permanence. C'est une raison suffisante pour faire uneincursion dans ce domaine.&ous alleD certainement /tre drouts par ces notions si vous les a)ordeD pour la premi#re fois.Ne vous laisseD pas impressionner il ne faut qu'un peu de logique et surtout de cohrence pourrespecter les r#gles dictes. on courage et penseD que ces fameuses lois vous permettront dersoudre )eaucoup de pro)l#mes complexes.

ue disent les lois de Virc##off "

>es choses tr#s intuitives que nous connaissons et que voici :>ans un montage on trouve des mailles et des noeuds. 1es noeuds sont les points de croisement des lments ( au moins5 composants conducteurs etc. les mailles sont les )oucles formes par les composants et les conducteurs. *n imagecela donne ceci :

1es mailles sont reprsentes en roueCe circuit comporte 5 mailles

7ous parlerons de la loi des M)ILL'0

1es noeuds sont reprsentes en /leuCe circuit comporte 4 noeuds7ous parlerons de la loi des 7@'U*0

1e dcor est plant ... "assons aux lois

Loi des 7oeuds Loi des Mailles

1a somme alg)rique des intensits en un point est nulle. 1a somme alg)rique des tensions dans une maille est nulle

On peut exprimer cela en disant que la somme des courantsentrant dans un noeud est gale la somme des courantssortant de ce noeud.

=dem pour les tensions (les chutes de tensions aux )ornesd'lments passifs sont ngatives et se retranchent latension des lments actifs.

$out cela est peut/tre un peu nigmatique nous allons appliquer nos connaissances un exemple.=l est extr/mement important de )ien comprendre les notations des polarits pour appliquer les lois de Zirchhoff.


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1es courants qui entrent dans le noeuds sont nots positifsceux qui en ressortent sont sont nots ngatifs

1e courant entre par le potentiel le plus )as et sort par lepotentiel le plus haut.

7ous pouvons passer 5 la prati%ue W

Comme l'accoutume il conviendra d'/tre mthodique et de respecter les r#gles nonces cidessus.

0

&oici le schma de dpart nous connaissons )ien ce t%pe de

montage et en appliquant la loi d'Ohm nous pourrions tout

aussi )ien nous tirer d'affaire.

=ci nous n'avons qu'une seule maille l'exercice est tr#s

simple.

4

Baintenant nous allons indiquer sur le schma les polarits

sur les divers lments de notre circuit en nous rappelant

que nous choisissons un sens totalement ar)itraire de

circulation du courant.

1e courant entre dans les lments passifs par le potentiel

)as que nous noterons !et sort par le potentiel haut que

nous noterons N.

1es lments actifs (sources de tensionT courant conservent

leurs polarits.

5

"osons les quations. Chaque chute de tension aux )ornes

de la rsistance est identifie par *. Nous tournerons dans

le sens horaire (c'est ar)itraire nous pouvons faire

contraire en partant du point A.

=l vient :

*0 *4 *5 W H R 2

*n tournant dans l'autre sens nous aurions eu :

H W*5 W *4 W *0

&oici l'quation de la maille. Nous pouvons appliquer la loi

d'Ohm en remplaPant * par sa valeur +.=

+0 = +4 = +5 = W H R2

03 = 43 = 02 = W 022 R 2

32 = W 022 R 2

32 = R 022

= R 022T32 R 4 A

uel%ues prcisions vitales :

Cela peut paraJtre dconcertant de prime a)ord. 1'application de lois de Zirchhoff reposent sur le respect strict de r#gles.

>ans le sens d'examen choisi quand on a)orde un composant par le (! on a!oute la valeur

>ans le sens d'examen choisi quand on a)orde un composant par le (N on retranche la valeur


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On fixe ar)itrairement le sens de circulation du courant

On tourne autour de la maille selon un sens ou l'autre.

Certes ce n'est pas impressionnant car une simple addition suivie d'une division nous aurait fourni exactement le m/me

rsultat (et heureusement sans passer par toutes ces tapes. (addition des rsistances dans la maille 03W43W02 R 32

puis calcul du courant en divisant la tension du gnrateur 022& par la rsistance totale 32 soit 4A. Cet exercice nous

permet de comprendre le positionnement des polarits et d'apprhender la loi des mailles (somme alg)rique des

tensions nulle sur une maille.

Passons 5 l(eercice n8.

Celuici consiste crire les quations des mailles pour )ien maJtriser le principe.

&oil le schma. Nous allons appliquer consciencieusementla r#gle.

'autre part (rptition

reformulation la clef du savoir... pour les lments passifs

en suivant le sens du courant quand on entre le potentiel

et plus )as qu'en sortant o? il est plus lev.

Attaquons nous la premi#re maille :

Nous tournons dans le sens des aiguilles d'une montre et

nous partons du point A.

*0 W +0 =0 W +4 =4 *4 R 2

on peut arranger comme suit

*0*4 R +0 =0 +4 =4

*t remplacer par les valeurs

! C = !


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)ssociation de rsistances

Nous savons calculer la valeur rsultante de n rsistances en srie nous sommes en mesure de faire la m/me chose pour

des rsistances en TT nous allons appliquer nos connaissances une association srieTT

0oit 5 dter&iner la rsistance %uivalente au points ) et D de ce &ontae :

Les valeurs en o#& :+0 : 02+4 : 42+5 : 42+ : 92

+3 : 5+9 : 2+6 : 2+7 : 0

o&&ent atta%uer "

On voit aisment dans cet exemple que nous avons affaire avec une association qui comporte trois )ranches principalesen TT.

0 celle forme par +0 +4 +5 +4 celle forme par +35 celle forme par +9 +6 +7

Au sein de chaque )ranche on retrouve des associations srie TT faciles calculer.

alculons la /ranc#e n


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outes les valeurs en o#&

+0 R 022+4 R 022+5 R 42+ R 52+3 R 92+9 R 7+6 R42

Comme tou!ours dans de telles associations nous retrouvons des )ranches sries et des )ranches parall#le. 1e premiertravail va consister isoler les )ranches sries lmentaires.>ans cet exemple nous pouvons procder comme suit c'est une voie il % en a d'autres.

Calcul de +5TT+ : 04

Calcul de l'association prcdente en srie avec +9 : 04 W 7 R 42

Calcul de l'association prcdente en TT avec +6 : 02

Calcul de +0TT+4 : 32

Calcul de +0TT+4 avec l'association prcdente : 32 W 02 R 92

Calcul de l'association prcdente avec +3 en TT : 52

=l n'% a rien de )ien mchant ici. >composeD mticuleusement calculeD les rsultantes c'est tout.


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)ssociations de nrateurs

=maginons que nous disposions d'une norme quantit de )atteries rechargea)les de 04 & pouvant d)iter chacune 0A.i nos )esoins en nergie demandent 042 & et 3A nous allons constituer des associations de gnrateurs nouspermettant de satisfaire ces )esoins.

Les nrateurs en srie :

Nous allons prala)lement dfinir les caractristiques de nos gnrateurs

>ans tous les cas de figure nous utiliserons ce gnrateurqui fournit une tension H aux points A qui poss#de unersistance interne note ri et qui est capa)le de dlivrer uncourant = pendant un temps t.Nous sommes en prsence du gnrateur rel tel que nousle rencontrons lors de nos essais ou exprimentations.

I&ainons %ue nous &ettions en srie co&&e suit nos nrateurs, %uels sont les rsultats d(une telleassociation :

Nous dcouvrons exprimentalement que les tensions dans ce montage s'a!outent.

1es rsistances internes s'a!outent.

1e courant total est gal au courant maximum que peut fournir un gnrateur.

"our a!outer il tensions il convient de veiller )rancher correctement les pGles des gnrateurs un W doit /tresuivi d'un moins.

7ous retiendrons %ue dans la &ise en srie de nrateurs :

ce s%m)ole signifie : somme vous le retrouvereD

souvent

I total = I &a d/it par < nrateur

U totale = des U

R interne totale = rsistances internes

uels sont les avantaes et inconvnients d(une telle association "

)vantaes

0 on o)tient la tension de sortie dsire en a!outant les

Inconvnients

0 1e d)it d'ensem)le est dict par le d)it maximum du


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gnrateurs les uns derri#re les autres.4 on n'est pas o)lig de mettre des gnrateurs fournissantla m/me tension on peut tr#s )ien mettre en srie une)atterie de 04& avec une )atterie de 4 & pour o)tenir 59&

gnrateur le plus fai)le

4 les rsistances internes sont en srie donc s'a!outent.Ceci limite la fois le courant maximum et la tension utile

5 un gnrateur .. dans l'association pertur)egrandement le fonctionnement

ee&ple nu&ri%ue :

Nous disposons de piles dont les caractristiques sont les suivantes :tension : 03 &= max R 032 mAri R 220

Nous souhaitons connaJtre la tension disponi)le vide aux )ornes d'une association de 5 piles en srie le d)itmaximum consenti par cet assem)lage et la rsistance interne totale.

0olution :

Nous savons que les tensions s'a!outent donc il vient pour 5 pilesHt R 03 W 03 W 03 R 3 &=max R i max d'une pile soit 032 mars R 220 W 220 W 220 R 2225

Les nrateurs en parall6le KK :

Lue se passe til si nous connectons maintenant nosgnrateurs comme le montage l'indique M

Nous remarquons que les rsistances internes se retrouvent en parall#le ce qui diminue la rsistance interne glo)ale 1a tension totale (on suppose les gnrateurs identiques R la tension d'un gnrateur le courant total disponi)le est gal la somme des courants pouvant /tre fournis par les gnrateurs.

uels sont les avantaes et inconvnients d(une telle association "

)vantaes

0 1e courant disponi)le est multipli par un facteur nRnom)re de gnrateurs4 1a rsistance interne de l'ensem)le est divis par un

facteur n R nom)re de gnrateurs

5 Hn gnrateur .. ne pertur)e que tr#s peu l'ensem)le

Inconvnients

0 1a tension d'ensem)le est dicte par la tension unitairedes gnrateurs

7ous retiendrons %ue dans la &ise en KK de nrateurs :

I total = n fois le courant d(un nrateur

U totale = U d(< nrateurR interne totale = divise par n fois le no&/re denrateurs

Les nrateurs en opposition :


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+ien ne nous interdit d'oprer un )ranchement degnrateurs tel que celui que vous pouveD o)server gauche. =l peut s'agir d'une erreur ou au contraire d'uneaction dli)re. Lu'en estil de la tension disponi)le auxpoints A et M

>ans le cas cidessus les tensions sont en opposition et vont se retrancher (essa%eD avec des piles si vous ne me cro%eDpas ce qui peut nous conduire 5 cas simples :

1e gnrateur 0 fournit une tension suprieure au gnrateur 4 auquel cas c'est lui qui imposera le sens decirculation du courant dans le circuit. 1a rsultante vaudra H0H4.

1e gnrateur 0 fournit une tension gale au gnrateur 4 la rsultante est nulle aucun courant ne circule dans

le circuit.

1e gnrateur 0 fournit une tension infrieure au gnrateur 4 auquel cas c'est le gnrateur qui imposera lesens de circulation du courant dans le circuit la rsultante vaudra H4H0.

'a&inons cela 5 partir d(un ee&ple concret :

Ne vous poseD pas trop de questions propos des polaritsinscrites sur le schma ni sur les quations prsentes ici.$out ceci sera vu en dtail au chapitre consacr aux lois deZirchhoff cet exemple ne sert qu' prsenter une situationcomplexe de mise en srie et opposition de gnrateurs.Nous avons fix arbitrairementun sens de circulation du

courant et plac des polarits en fixant comme r#gle :Luand le courant entre nous posons le signe ,, quand lecourant sort d'un composant nous posons le signe ,W,.Nous respectons les polarits des gnrateurs. Nousdterminerons ultrieurement si le sens de circulation ducourant tait correct ou pas. Nous cherchons le courantdans cette )oucle.

Nous pouvons crire les relations suivantes :*n partant de la )atterie de 022&.

H0 W Hr4 W H4 W H5 W Hr0 R 2 (nous ne tenons pas compte des polaritsachant que HR += nous pouvons aussi crire :

H0 W +4.= W H4 W H5 W +0.= R 2+emplaPons par les valeurs numriques il vient :

022 432.= 3 42 322.= R 2022 3 42 432.= 322.= R 263 632.= R 263R 632 = soit = R 63T632 R 20 A

on c'est termin pas de panique c'tait seulement un exemple.

+eteneD les proprits essentielles des gnrateurs plus particuli#rement le fait que l'on puisse mettre des tensions ensrie ou en opposition car ceci est important en radiolectricit.


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Loi d(@HM

Nous % voici le moment est venu de dcouvrir cette fameuse loi qui est fonda&entale. *lle vous guidera dans tous lesinstants de votre vie de radioamateur car c'est le principe que vous appliquereD pratiquement partout que ce soit pour laconception de vos circuits le dpannage l'anal%se.on apparente simplicit cache des trsors =l est indispensa/lede )ien maJtriser cette loi.

$out d'a)ord vo%ons cela sur le plan arithmtique

U = RIU

I = !!!!! R

UR = !!!!!

I

U, la tension en 1olt I, le courant en )&p6re R, la rsistance en o#&

ien nous ne sommes gu#re plus avancs il faudrait un exemple pratique pour la discussion le voici.

as n < :Nous avons reli avec des fils conducteurs une rsistance de 02 une )atterie de voiture fournissant unetension continue de 04 &. Lue nous dit la loi d'Ohm M

Rponse :Lue nous pouvons facilement calculer lecourant qui circule dans ce circuit en appliquant la formule= R HT+ ce qui nous donne

= R 04T02 soit 04 Ai nous passions l'exprimentation avec des appareils demesure en utilisant un amp#rem#tre nous pourrionsvrifier que le courant qui circule est )ien d'04 A.

as n 8 : Nous avons reli une rsistance de valeur inconnue notre )atterie de voiture de 04 & nous mesurons uncourant de 29 A soit 922 mA quelle est la valeur de + M

Rponse :

Nous connaissons H et = il suffit d'appliquer :

+ R HT=

+ R 04 T 29 soit 42

&ous notereD la fl#che rouge indiquant une circulation decourant dans le circuit. &ous notereD galement que dans cecircuit le courant de 29 A circule dans tous les lments ducircuit ()atteriersistance ceuxci tant monts en,0'RI',


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as n 3 : Nous avons reli une rsistance de 04 une )atterie dont la tension nous est inconnue. Nous mesurons

dans le circuit un courant de 4 A. Luelle est la tension fournie par la )atterie M

Rponse :

Nous connaissons = et + il nous suffit d'appliquer :

H R + . =

H R 04 x 4 soit 4 &

&oici une petite calculette en [avascript indiquant I = UKR

=nsrer deux valeurs dans les cases idoines et cliqueD sur la troisi#me pour l'o)tenir

)&pere= volt/ o#&= le courant H la $ension + la rsistance

lc#arer une feuille de calcul 'celestez vos connaissances

I&portant :['ai t amen constater que le phnom#ne d'insertion d'une rsistance dans un circuit tait souvent mal interprtconduisant les !eunes imptrants lectroniciens des conclusions errones. Hne rsistance n'a pas pas d'effet d'entonnoiril n'% a pas d'un cGt de la rsistance un norme courant et de l'autre cGt un fin filet qui circule. 1e courant est en toutpoint identique dans les circuits que nous venons d'examiner car le gnrateur (la )atterie dans notre cas voit une

rsistance glo)ale.

't pour apprendre tout en Oouant et dter&iner deu i&portantes caractristi%ues :

Nous allons raliser le montage de test que vous aperceveD gauche et procder mes mesures de courant et tension."our la premi#re mesure nous maintiendrons + constante etgale 0 et nous ferons varier H de mani#re dterminer

le courant."our la seconde mesure nous ferons varier + en maintenantH constante.

H (& 0 4 5 3

= (A 0 4 5 3

+ ( 0 0 0 0 0

H (& 02 02 02 02 02

= (A 02 3 55 43 4

+ ( 0 4 5 3

=ci nous maintenons + constante et nous faisons varier H de0& 3 &. A chaque fois nous mesurons =

>ans ce cas nous maintenons H constante (02& etfaisons varier + de 0 3 .

1e courant volue en fonction de la tension applique en A tension constante le courant varie inversement la
http://var%20cal%3Dshodens%28%29/http://var%20cal%3Dshodens%28%29/http://var%20cal%3Dshomass%28%29/http://var%20cal%3Dshomass%28%29/http://var%20cal%3Dshovol%28%29/http://perso.wanadoo.fr/f6crp/dwn/ohm.ziphttp://var%20cal%3Dshomass%28%29/http://var%20cal%3Dshovol%28%29/http://perso.wanadoo.fr/f6crp/dwn/ohm.ziphttp://var%20cal%3Dshodens%28%29/


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d'autres termes le fait d'augmenter la tension fait croJtre lecourant et inversement naturellement.

rsistance le fait d'augmenter la rsistance diminue lecourant et rciproquement.

Ce sera tout dans un premier temps pour cette fameuse loi d'Ohm le temps de )ien digrer et de mesurer lesimplications. 1e principe retenir est que nous connaissons 4 lments sur trois (une inconnue et que ceci serasuffisant pour nous permettre de dterminer sans am)igu]t ce troisi#me lment manquant. Lue ce soit en lectricitou en lectronique nous ne serons pas confronts d'autres pro)l#mes que celuici


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La rsistance

>#s que nous aurons trait ce su!et nous pourrons passer l'tude de circuits lectriques.

+ien ne sem)le plus simple traiter que la rsistance toutefois s'il est ais de dfinir ce que fait la rsistance il n'en estpas tout fait de m/me pour dire ce qu'elle est.

Nous allons dfinir :

la rsistance en tant que phnom#ne ph%sique la rsistance en tant que composant les potentiom#tres et rhostats

1a rsistance est la proprit qu'a un matriau de convertir de l'nergie lectrique en

nergie calorifique.

1a rsistance reprsente l'action d'une proprit du matriau qui a pour effet de freiner lepassage du courant

Ceci explique ce que fait une rsistance mais pas ce qu'elle est. On trouve dans certains ouvrages une dfinitionconsistant dcrire la rsistance comme un convertisseur d'nergie cintique en nergie potentielle ceci d)orde quandm/me du cadre fix de ce trait.

1es rsistances dans nos montages (et elles sont nom)reuses nous serviront soit limiter le courant circulant dans uncircuit soit crer une chute de tension (ddp.

o&&ent cela se prsente t(il p#$si%ue&ent "

&oici un exemple

uelle est l(unit de &esure

C'est l'OB

1e s%m)ole de la rsistance est R

Un @#&, est!ce une rande valeur co&&e l(tait un a&p6re "

Non un ohm est une rsistance de fai)le valeur (toutest relatif vous trouvereD dans le ta)leau droiteles multiples usuels

0 ohm R 0

0 -ilohm R 0222

0 megohm R 0 222 222

Les rsistances portent un &ar%uae de couleur, co&&ent s($ retrouver "


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C'est extr/mement simple mais cela ncessite quandm/me un petit apprentissage.*xplications:1e marquage qui indique la valeur du composant enohm est compos de )arres de couleur. A chaquecouleur est affecte une valeur de 2 ; )on !usquel Pa va non Mien o? cela se complique c'est qu'il va falloirintroduire une notion de multiplicateur...Non rien de mchant noteD :

La troisi6&e couleur est la valeur du

&ultiplicateur, c5d le no&/re de %u(il faudraaOouter.

eules les 5 premi#res couleurs sont significativespour dterminer la valeur de la rsistance les autresindiquent la tolrance et autres param#tres nonindispensa)les pour le moment.

Couleur &aleur

2 noir

0 marron

4 rouge

5 orange

!aune

3 vert

9 )leu

6 violet

7 gris

; )lanc

olrances usuelles :

Roue : 8X

@r : C X

)rent :


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1ariation autour du &Q&e t#6&e :

$ous les !ours vous agisseD (ou vous agissieD autrefois sur une rsistance sans le savoir en triturant le )outon de volumede votre tlviseur chaJne = F= ou poste de radio. "lus prcisment sur le potentiom#tre.

le potentio&6tre

Ce dispositif permet de faire varier en continu larsistance de la valeur maximum la minimum. Nous

verrons d'ici peu que c'est surtout et essentiellement unmagnifique diviseur de tension.

7otez :On trouve 5 lectrodes sur ce composant

la rsistance varia/le

Ce dispositif permet de faire varier en continu larsistance de la valeur maximum la minimum. Luandnous aurons )esoin de d'a!uster une valeur dersistance nous utiliserons ce composant qui est nepas confondre avec le potentiom#tre.

7otez :On trouve 4 lectrodes sur ce composant

"our raliser une rsistance varia)le partir d'un potentiom#tre

(cas pratique il suffit de relier le curseur un cGt dupotentiom#tre.

Les valeurs des rsistances sont nor&alises:

on ne trouve pas dans le commerce n'importe quelle valeur cellesci appartiennent une srie )ase sur la racine ni#mede 02 (ouh que c'est compliqu. &oici ci dessous la srie *04.

02 04 03 07 44 46 55 5; 6 39 97 74 022

On trouve naturellement dans cette srie tout les multiples de 02 ce qui donnerait

022042032072442462 etc. vous aveD compris

Les rsistances ont une tolrance de valeur :

i vous liseD 622 sur le corps de la rsistance ne so%eD pas tonn si vous la mesureD avec un instrument digne defoi de ne pas lire cette valeur car les fa)ricants affichent une tolrance de fa)rication. 1es rsistances que nous utilisonsdans notre domaine ont une tolrance comprise entre 3 et 02 S. On pourra utiliser des valeurs de 0S mais ce sera pluscher...

Les rsistances supportent une puissance &ai&u& :

au del de laquelle... elles fument. Comme leur fonction est de freiner le passage du courant elles convertissent enchaleur cette nergie. On doit donc utiliser une rsistance dimensionne pour la mission qu'on lui confie cd veiller sa

puissance max. 1es valeurs usuelles en lectronique sont 0T7 0T 0T4

Les rsistances ont des coefficients de te&prature :

Ce qui veut dire que leurs valeurs changent en fonction des variations de temprature. i cet effet n'est pas dsir il estnfaste ce qui se conPoit aisment. Certaines rsistances particuli#res exploitent ce phnom#ne . Ces coefficients peuvent/tre positifs ou ngatif

Calcul de la valeur d'une rsistance connaissant savaleur 2@C sa valeur x@C et son coefficient detemprature

+tR +2( 0 W t Avec

+tRvaleur temprature t en @C

+2Rvaleur temprature de 2@C

= coeff de tempraturet R temprature en @C atteinte

Les t#er&istances :


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Ce sont des rsistances dont la valeur varie avec la temprature soit positivement avec l'accroissement de tempraturesoit en sens inverse selon que le coefficient de temprature est positif ou ngatif. On distinguera donc :

Les t#er&istances 7

1e coeff de temp est ngatif une augmentation detemprature diminue la valeur de +

Les t#er&istances P

1e coeff de temp est positif une augmentation de tempratureaugmente la valeur de +

i l'on traduit cela sur un graphique nous vo%ons :

Ces rsistances seront utilises pour des applications mettant en !eu la temprature. ($hermostat capteurs et senseursdivers et varis etc.

&ous en saveD asseD sur les rsistances pour passer au chapitre suivant.


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'ffets du courantlectri%ue

Nous avons vu dans le chapitre prcdent que le courant tait une circulation d'lectrons dans nos circuits. Ce passage ne

va pas s'effectuer sans consquence. Nous allons dtailler les effets du courant lectrique.

1oici le &ontae de test :

Hne )atterie de voiture alimente une ampoule tr#s ordinaire. *n srie dans le circuit nous trouvons un )ac lectrol%secontenant essentiellement de l'eau laquelle on a a!out de la soude. i nous fermons le circuit lectrique de mani#re ce que le courant circule nous constatons :

1a lampe s'claire et chauffe

1'aiguille de la )oussole a dvi Hn gaD se forme dans chaque tu)e

1e filament de la lampe pour mettre un ra%onnement visi)le est port haute temprature c'est l'effet thermique.1'aiguille aimante de la )oussole s'est dplace sous l'action du champ magntique occasionn par le passage du courantlectrique c'est l'effet magntique. 1a solution aqueuse se dcompose et l'on recueille d'un cGt de l'ox%g#ne de l'autrede l'h%drog#ne. "ar ailleurs on note un volume d'h%drog#ne plus important que celui de l'ox%g#ne (4O c'est l'effetchimique.

Polarisation des effets :

*ssa%ons d'inverser les polarits de la )atterie et o)servons ce qui se passe:

1'aiguille de la )oussole change de sens

On recueille maintenant de l'ox%g#ne l ou l'on recueillait de l'h%drog#ne et rciproquement 1a lampe )rille du m/me clat sans autre forme de manifestation

>eux effets sur trois sont polariss (ils sont influencs par le sens de passage du courant il s'agit des effets magntiqueet chimique l'effet thermique quant lui n'est pas polaris.

'ffet t#er&i%ue Appel galement effet !oule cet effet est exploit par exemple dans un grillepain une ampoule ou un radiateur.Balheureusement cet effet n'est pas tou!ours souhait et il se manifeste quandm/me conduisant la mise en place de s%st#mes dissipateurs de chaleurpermettant d'vacuer les calories. >'une mani#re gnrale on constatera quetout chauffement est s%non%me de perte de rendement.

'ffet c#i&i%ue 1e cas le plus connu l'lectrol%se. C'est cet effet qui est utilis pour lachargeTdcharge des )atteries

'ffet &anti%ue i l'on place une )oussole proximit d'un fil parcouru par un courant


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lectrique on constate que l'aiguille aimante )ouge. 1e courant a cr unchamp magntique. Cette proprit extr/mement importante sera exploite defaPon extensive pour produire des r

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