chapitre 6 en pdf

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 Ch 6 ( T.P.­cours ): TEMPORISATION PAR BASCULES MONOSTABLES.

Quelques propriétés du condensateur :  q=Cu ⇒ i=Cdu

dt    (où  du

dt est la dérivée de u par rapport au temps ) 

1. Charge et décharge d'un condensateur à courant constant

Si  i = I = constante alors la dérivée de u par rapport au temps est constante et la tension aux bornes du condensateur  évolue comme une fonction affine du temps.

  Si u ( pour t = 0 ) = 0 V alors :

Exprimer la pente de cette droite en fonction de I et de C.

Réponse :  pente = I/C   ou   u(t) = ( I/C )t

On charge un condensateur C = 4,7 µF à courant constant. Au bout de 3 ms la tension aux bornes du condensateur est   u = 3 V.Quelle est la valeur du courant I délivré par le générateur ?

I = 4,7 mA

2. Charge et décharge d'un condensateur par une source de tension, à travers une résistance.

  Si u ( pour t = 0 ) = 0 V alors :

La charge du condensateur est exponentielle : _u

Ct=E1−e

−t

RC  (*)

Demontrer que la durée ∆t = t2 ­ t1  pour que la tension passe de U1 à U2         s'exprime  ∆t =  τ ln





* ⇒ U−E=E∗e

−t

RC ⇒ E∗e

−t1

RC=E−U₁ et E∗e

−t2

RC=E−U₂ On fait le rapport des deux expressions :

e

t2−t1

τ =E−U₁

E−U₂ ⇒ Δt=τ∗ln





Page 1 sur 4 C u I i

C u

u(t)

t

E R

C u

i

u(t)

t U₂

U₁

t₁ t₂ u(t)

t 63 % de E

E

τ = RC

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3. Bascules monostables

On appelle monostable un dispositif dont la tension  de sortie peut prendre deux valeurs: U1 dans l'etat  stable, U2  dans l'état instable.

Le basculement de l'état stable à l'état instable est  provoqué par un front de tension sur l'entrée.

La durée T0 de l'état instable est appelée durée propre du monostable; elle ne  dépend que des éléments qui constituent le monostable.

Remarques :

­ Les montages monostables fonctionnent en commutation (Régime non linéaire).

­ Ils possèdent un état dit "stable" ou de repos: Cet état peut durer indéfiniment.

­ L'état instable apparaît si l'on applique un signal d'entrée convenable : La durée T0 de l'état instable est constante et  bien déterminée : c'est la caractéristique principale du monostable.

­ Le déclenchement peut se faire sur front montant ou sur front descendant.

­ Un monostable est dit redeclenchable, si une nouvelle impulsion pendant l'état instable, prolonge celui­ci de la durée T0. ( Il est dit non redéclenchable dans le cas contraire )

­ Précisions pouvant être apportée sur le symbole du monostable :

3.2. Travaux pratiques: Fonction temporisation par Bascule monostable à ALI 3.2.1.Générateur d'impulsion

R' = 10 k  ; C' = 10 nF.Ω

Le G.B.F. Délivre une tension carrée de fréquence 100 Hz, de niveau haut 2V et  de niveau bas 0 V.

a­ Relever v'E et vE en concordance de temps.

b­ Expliquer le rôle de la diode

3.2.2.Montage monostable complet, étude expérimentale.

R1 = 1kΩ ; R2 = 10kΩ ; C = 100 nF

E sera fournit par l'alimentation stabilisée et fixée à 1,5 V.

a) Relever  les valeurs de i, vs,v⁺ et uc en régime permanent (c'est à dire  pour vE = 0).

b) Basculement à l'état instable: (f =100Hz)

Augmenter l'amplitude des impulsions à partir de 0.

Noter pour quelle amplitude se produit le déclenchement du monostable,  en visualisant ve(t) et vs(t).

c) Relever, en concordance de temps, les chronogrammes de ve(t), v⁺(t) et vs. d) Mesurer la durée T0 de l'état instable.

e) Augmenter progressivement la fréquence des impulsions de commande et  noter la fréquence à partir de laquelle T0 

n'est plus constante.

Page 2 sur 4 u_E

t

T₀ u_S

t U₂

U₁

Etat instable Etat stable

u_E u_S

Déclenchement sur front 1

descendant

Non redéclenchable Impulsion de sortie

négative

u_E u_S

G.B.F.

~

*

COM

C'

RR'1

v'E vE

C

R2

∞

E

R1

vS

vE

uC

V⁺

i

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3.2.3. Interprétation

a) Retrouver théoriquement les valeurs de i, vs,v⁺ et uc à l’état stable.

b) Expliquer l'origine et la valeur du seuil de l'impulsion de ve en deçà de laquelle le monostable n'est plus déclenché.

c) Décrire une période de fonctionnement du monostable

d) Calculer la valeur théorique de T0 sachant que  T0  = (R1+R2)*C* ln



^

^ 

e) Calculer la durée de récupération Tr du monostable à partir de la valeur de la fréquence maximale de fonctionnement  correct.

f) Proposer une solution expérimentale permettant de réduire la durée de récupération.

g) La mettre en oeuvre et mesurer la nouvelle fréquence maximale de fonctionnement correct du monostable.

Dates ve(t) v⁺(t) uc(t) vs(t)

Juste avant t=0 Juste après t=0 0<t<θ

Juste avant t=θ Juste après t=θ pour t>θ

3.3. Etude d'une bascule monostable à porte CMOS.

Voir le polycopié : Montage et relevés de simulation.

1°) Donner la table de vérité d'une porte NOR

2°) Dessiner la fonction de transfert de la porte NOR 2 3°) Quelle est la période de ce monostable ?

3°) Décrire le fonctionnement de cette bascule monostable, et en particulier préciser les circuits de charge du  condensateur suivant les moments

4°) Retrouver théoriquement la valeur de T0 .

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