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examen théorique #1. ... Examen théorique #1 Circuits de puissance ... 4 - Tous
les Ube, Ueb de transistors et chutes en direct de diodes sont de 0.6V.

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SUJET 1 I- CARACTERISTIQUE STATIQUE D'UNE DIODE
1 Identification rapide d'une diode
Réaliser le montage de la figure représentée ci-dessous dans lequel D
représente la diode à identifier.
|[pic] | |
| |Régler la fréquence du générateur |
| |sinusoïdal à environ 1KHZ et |
| |l'offset à zéro. |
| |Observer à l'oscilloscope les |
| |tensions u et v. |
| |Augmenter éventuellement |
| |l'amplitude de u de manière à |
| |observer l'effet zener. |
Déduire des observations précédentes :
. Les positions respectives de l'anode et de la cathode de la diode
D,
. La nature du matériau constituant la diode
. La valeur de la tension zener Vz. I- Relevé de la caractéristique i = f(v)
On réalisera le montage ci-dessous dans lequel E représente la tension
d'offset du générateur.
La résistance R1 est une résistance de protection. R2 permet de
visualiser le courant dans la diode.
Entre les points A et M on a donc un dipôle. VAM représente la tension
aux bornes de ce dipôle et VBM le courant (VBM = R2 i)
|[pic] |
Si le générateur de tension continue E était le seul générateur du
circuit, la droite de charge serait définie par VAM = E - R1 i et le point
de fonctionnement serait Q.
Le générateur de tension sinusoïdale u permet de faire varier la droite
de charge entre 2 positions extrêmes. Le point de fonctionnement va donc se
déplacer entre P et R sur la caractéristique du dipôle. On visualisera donc
sur l'oscilloscope cette portion de courbe PQR.
En modifiant les valeurs de E et de u on peut donc visualiser telle ou
telle partie de la caractéristique du dipôle.
a- Caractéristique directe Pour les valeurs suivantes du courant I = 0.1 ; 1mA
relever les valeurs de VAM ainsi que celle de la résistance dynamique du
dipôle :
rd = (VAM / (i
En déduire les valeurs de la résistance dynamique de la diode r = VAM
/ (i = rd - R2 .
Comparer ces dernières aux valeurs théoriques déduites de
l'expression :
I = I0exp(qV/kT) qui entraîne dI/dV = 1/r = qI/kT
Avec q=1.6 10-19 C ; k = 1.38 10-23 J/K et T = 300 K.
b- Caractéristique inverse Changer la polarité de la f.e.m E ( c'est-à-dire de la tension
d'offset) de manière à observer la caractéristique du dipôle dans le 3ème
quadrant (I et V négatifs).
Mesurer alors la valeur de la tension de coude Vz ainsi que la valeur
de la résistance dynamique de la diode dans la région Zener. On fera cette
dernière mesure pour un courant inverse de 1mA.
SUJET 2
I -APPLICATIONS ELEMENTAIRES
On commencera par ramener la tension d'offset à zéro 1- Redressement
a- Redressement sur charge résistive ( R=1K()
|[pic] | |
| |On prendra pour u une amplitude de|
| |l'ordre de 3V et une fréquence de |
| |1KHz. Relever les courbes u(t) et |
| |v(t). |
| |Augmenter ensuite l'amplitude de u |
| |jusqu'à ce que l'effet Zener de la |
| |diode apparaisse. Expliquer la |
| |nouvelle forme de v(t). | b- Redressement sur charge capacitive
Recommencer l'expérience précédente en ajoutant le condensateur C =
0.22(F en parallèle sur la résistance R = 1K(.
c- Circuit d'alignement
|[pic] |relever la forme de v(t). |
| | |
| |Démontrer ces résultats de manière |
| |théorique. |
| | |
| |Comment expliquez-vous les formes |
| |de v(t). |
SUJET 3
On commencera par ramener la tension d'offset à zéro I Redressement
a-Redressement sur charge résistive ( R=1K()
|[pic] | |
| |On prendra pour u une amplitude de|
| |l'ordre de 3V et une fréquence de |
| |1KHz. Relever les courbes u(t) et |
| |v(t). |
| |Augmenter ensuite l'amplitude de u |
| |jusqu'à ce que l'effet Zener de la |
| |diode apparaisse. Expliquer la |
| |nouvelle forme de v(t). | b-Redressement sur charge capacitive
Recommencer l'expérience précédente en ajoutant le condensateur C =
0.22(F en parallèle sur la résistance R = 1K(.
d- Redressement par pont de Graetz sur charge capacitive
|[pic] |En utilisant un pont de |
| |Graetz relever la forme |
| |de v(t). |
| |Quel est le rôle du |
| |transformateur |
| |Augmenter la valeur de la|
| |résistance R jusqu'à |
| |100K(. que |
| |constatez-vous ? |
| |Démontrer ces résultats |
| |de manière théorique. | SUJET 4 I- ALIMENTATION ELEMENTAIRE
Elle est réalisée suivant le schéma ci-dessous.
Montrer tout d'abord que compte tenu des valeurs numériques E =10 V; u =2V
; Pmax=ll0mW et Vz =8.2V , la résistance de protection R a une valeur
suffisante.
| | |
|[pic] |Déterminer théoriquement la valeur |
| |maximale du courant d'utilisation qui |
| |conduit à un fonctionnement correct de|
| |l'alimentation. |
| |La charge étant constituée d'une |
| |résistance Ru, déterminer la valeur |
| |minimale de Ru qui permet un |
| |fonctionnement correct. Quel est alors|
| |le courant moyen Iu dans la charge. | II-1 Détermination de k | |Pour avoir Iu = constante nous allons |
| |remplacer l'utilisation par un |
|[pic] |générateur de courant. |
| |On réalisera le montage ci-contre |
| |utilisant un transistor NPN silicium.Le|
| |courant de base étant négligé le |
| |potentiel de la base est donc |
| |sensiblement égal à 5 V et celui de |
| |l'émetteur VEM=4,4V. Le choix de RE |
| |imposera donc le courant d'émetteur et |
| |par voie de conséquence le courant de |
| |collecteur égal au courant |
| |d'utilisation Iu . |
| |u |
| |Rechercher expérimentalement la valeur |
| |maximale du courant Iu qui permet un |
| |fonctionnement correct de |
| |l'alimentation. |
Pour cela on prendra successivement pour RE des valeurs variant de 4 K(
jusqu'à 500( en utilisant des boites à décades et en contrôlant la tension
V à l'oscilloscope.
Prendre RE = 2,2K( ce qui conduit à Iu = 2 mA.
Mesurer alors l'amplitude de la variation de V, la comparer à u et en
déduire la valeur de K Déterminer également K pour Iu =0.
SUJET 5 I- ALIMENTATION ELEMENTAIRE
Elle est réalisée suivant le schéma ci-dessous.
Montrer tout d'abord que compte tenu des valeurs numériques E =10 V; u =2V
; Pmax=ll0mW et Vz =6,8V , la résistance de protection R a une valeur
suffisante.
| | |
|[pic] |Déterminer théoriquement la valeur |
| |max