A. Objectifs de la séquence:à l'issue de la séquence, il faut être capable de:

•Déterminer à partir de l’équation de charge et de décharge d’un condensateur la fréquence de sortie d’un montage astable.

•Etablir les chronogrammes des signaux d’entrée et de sortie.

•Savoir décrire le fonctionnement d’un astable et d’un monostable.

B) Etude du générateur d’horloge

Dans le projecteur de diapositive, la fonction cadenceur a été créée pour permettre de faire défiler les diapositives soit en mode automatique soit en mode manuel.

En mode automatique la fonction cadenceur a besoin d’un signal d’horloge C’est lui que nous allons étudier.

B.1.Schéma structurel

P

C

R100K 10K

VO

UC100F

B.2) Astable à trigger de SCHMITTB.2) Astable à trigger de SCHMITT

0.8V 1.6V

vs

ve

VCC

Caractéristique d’hystérésis de la porte inverseuse

B.3) Allure des signaux aux bornes d’un condensateur

Lorsque le condensateur se charge , on a le circuit suivant:

Vcc

Uc

UcR

•Représenter l’allure de la tension Uc aux bornes du condensateur

•Quelle est la constante de temps ζ1 du circuit ?

Vcc

63%Vmax

= R.C

Lorsque le condensateur se décharge on a le circuit équivalent suivant:

Uc

UcR

37%

•Représenter l’allure de la tension Uc aux bornes du condensateur

•Quelle est la constante de temps ζ2

du circuit?

= R.C

B.4) Représenter graphiquement l'allure des signaux Uc(t) et Vo(t)

VO

Uc

T=0, Uc=0 et V0=VCCP

C

R100K 10K

VO

UC100F

0.8V 1.6V

vs

ve

VCC

5

0

0.8

1.6

C) Equation de charge et de décharge du condensateur

Démonstration

C.1. Equation de charge ,décharge

BeAtUct

)1()(

Détermination des constantes A et B ?

BeAtUct

)1()(

On fait tendre t vers 0 puis vers ∞

Ainsi:

AUc )0(

BAUc )(

D) Retour à la fonction étudiée

P=10K, Déterminer la durée de charge, la durée de décharge, la fréquence du signal d’horloge en régime établi.

P

C

R100K 10K

VO

UC100F VO

Uc

E) Elargissement de l’étude

E.1) Temporisation à base de NE555

Quand il est utilisé en astable ou en oscillateur, sa fréquence nominale et son rapport cyclique sont également fonction de deux résistances et d'un condensateur extérieur. Sa sortie peut délivrer jusqu'à 200mA ou commander directement une charge TTL

NE555Fonctionnement en Astable

Fonctionnement en monostable

F) Structure interne du NE555VCC CONTROL

Trigger

Threshold

Output

Discharge

Reset

Gnd

R1

R 1

S

R

R

R

Symbole8 4

-

+

-

+

R

S

R 1

3

7

1

2

5

6

AOP

AOP

BasculeBasculeRSRS

Inverseur de

puissance

F.1) Etude des comparateurs

Il se compose de deux entrées:

V

V

+

- S

-

+

•Une entrée non inverseuse notée V+•Une entrée inverseuse notée V-

Si V+ > V- S=1= Vcc

Si V+ < V- S=0= Gnd

F.1.1.) Complétez les chronogrammes suivants:

V+

V-

S

t

t

t

0

0

0

Vcc

Vcc

Vcc

F.2) Soit le montage suivant:

1

2

VR

VS

VO

V

Reset

discharge

R

R

R

R

S

R1

VCC Control

GND

•Quelle est la valeur de la tension V+ du comparateur 2 ?

•Quelle est la tension V- du comparateur 1 ?

VCC3

1

VCC3

2

Complétez les chronogrammes suivant lorsque la tension V varie comme représenté ci-dessous:

V

VR

VS

VO

t

t

t

t

Vcc2/3 Vcc

1/3Vcc

•Indiquer pour chaque état de la tension VO l'état du transistor?

G) Etude du NE555 Fonctionnement en astable.

Reset

Disch

NE555Threshold

Trigger

RB

C

RA

Output

84

7

6

2

1

VCC

Représentez l'allure de la tension Uc aux bornes du condensateur.

On supposera qu'à t=0 la tension Uc aux bornes de C=0

Lorsque le condensateur se charge,on a le circuit équivalent suivant:

Vcc

Uc

UcRB

•Quelle est la constante de temps ζ1 du circuit ? CRBRA ).(

•Lorsque le condensateur se décharge, on a le circuit équivalent suivant:

Uc

Uc

T1

RB

•Quelle est la constante de temps ζ2 du circuit ?

Représentez l'allure de la tension Uc aux bornes du condensateur.

CRB.

G.1) Représentez l'allure théorique du signal de sortie (Voutput) et du signal Uc

Uc

VO

Le constructeur donne :

Durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 0

CRBRAF

)..2(

44.1

Durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 1

Fréquence du signal de sortie

TH = 0.693 (RA + RB).C

TL = 0.693.(RB).C

•Exprimer la période du signal T en fonction de T1 et de T2:

•Le rapport cyclique est défini par

(durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 1 sur une période)

T

TH

Exprimer le rapport cyclique Exprimer le rapport cyclique αα en fonction de T1,T2en fonction de T1,T2

Exprimer le rapport cyclique Exprimer le rapport cyclique αα en fonction de RA et RBen fonction de RA et RB

Uc

VO

21

1

TT

T

RBRA

RBRA

.2

H) Exercices

•On désire à l'aide d'un NE555 générer un signal astable de fréquence 1KHZ et de rapport cyclique 0.9

Déterminez la valeur des différents éléments :RA,RB,C ?

•Même question mais pour un rapport cyclique de 0.5 ? est-ce possible?si non proposez une solution permettant de le réaliser.(SCHEMA + VALEUR DES ELEMENTS).

I. Etude du NE555 Fonctionnement en monostable.

reset

Disch

Trigger

Threshold

NE555 Output

INPUT

C

RA84

3

7

6

2

1

Voutput

input

T1

Vcc

2/3 VccUne impulsion négative (dont l'amplitude passe sous le seuil 1/3 Vcc) sur l'entrée trigger entraîne la charge du condensateur jusqu'au seuil de 2/3 Vcc

Lorsque ce seuil de 2/3 Vcc est atteint aux bornes du condensateur, il y décharge du condensateur

•Donner l'expression de T1 en fonction de RA,C ?

T1=...........................