Electronique analogique 1A - Rattrapage
2018-19 1
Electronique analogique 1A – 1h30.
Rattrapage – Mardi 19 février 2019
Une attention particulière sera portée au soin lors de la correction et de la notation (écrire proprement, utiliser plusieurs couleurs, entourer les résultats avec une règle, etc.)
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6 pages, 2 exercices, note sur 20.
Exercice 1 – Montage amplificateur source commune – 10 pts.
On considère le montage amplificateur source commune de la figure 1.
On note vIN la tension d’entrée de cet amplificateur, et vOUT sa tension de sortie. vPOL est la tension de polarisation appliquée à la grille du transistor NMOS.
Fig. 1 – Amplificateur source commune.
On donne RD= 500 W (résistance de charge), RPOL1=2,7 MW et RPOL2=780 kW (résistances de polarisation), Cliaison=10 µF (capacité de liaison), et VDD=10V.
Une étude expérimentale en régime continu a permis de relever les caractéristiques statiques du transistor NMOS : IDS = f(VDS) pour VGS = 2,25 V et IDS = f(VGS) pour VDS = 5 V. Elles sont données respectivement figures 2 et 3.
RD
RPOL1
V
DDD S Cliaison G
v
INv
OUTgnd
v
DSI
DSgnd
V
DDRPOL2
v
POLPrénom :
Rendre le sujet avec votre copie Nom :
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2
Fig. 2 – Caractéristique IDS = f(VDS) pour VGS = 2,25 V.
Fig. 3 – Caractéristique IDS = f(VGS) pour VDS = 5 V.
VDS (volts) IDS= f(VDS)
pour VGS= 2,25 V
0 1 2 3 4 5 6 7 8
2 4 6 8 10 12 14 16
IDS(mA)
9 10
18 20
IDS = f(VGS) pour VDS= 5V
VGS (volts)
0 1 1,5 2 2,5
5 10
IDS(mA)
15
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Étude DC :
1. Quel est le rôle de la capacité de liaison Cliaison ?
2. Calculer la tension de polarisation VPOL. En déduire IDS et VOUT (vous pourrez utiliser les caractéristiques statiques du NMOS).
Étude AC :
3. Donner l’équation du courant iDS traversant un transistor NMOS en régime saturé, vous rappellerez également les conditions de polarisation en régime saturé.
Pour quelle valeur de vDS le transistor du montage considéré entre-t-il en régime triode (utiliser les caractéristiques statiques pour répondre à cette question) ?
4. Dessiner le schéma de cet amplificateur source commune en régime AC (petits signaux).
Déterminer l’expression littérale du gain en tension petits signaux Av
5. Calculer la résistance de sortie du NMOS au point de polarisation.
6. Calculer la transconductance du NMOS au point de polarisation.
7. En déduire la valeur numérique du gain en tension petits signaux Av.
8. Dessiner sur les graphes fournis à la suite de l’exercice les tensions vIN et vOUT pour un signal vIN sinusoïdal de fréquence 1 kHz et d’amplitude 100 mV.
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4
t (ms)
1 2 3 4 5
-100 -50
50 100
0
v
IN(mV)
t (ms)
1 2 3 4 5
1 0
v
OUT(V)
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Page 1
VS4 VE
VS3
VS1
VP1
VP2 3
2
6
74 U2
R2
10k
R3
90k R7
10k
R8
30K
R9
10k
C2
100uF
C5
10pF
R10
220
3
2
1
Q1
VN2222
R11
10k
R12
10k
R13
10k VE
VCC VCC
VSS
VSS
VSS VSS
VCC
VR VCC
VCC VALUE=5
VCC
VE
VS4 VR
VS2
3
2 6
74
U1
VCC
VSS
R1
10k
D2
1N914 VS3
VS1
3 2
6
74
U4
3 2
6
74
U3
D1
1N914
Détecteur de passage (sur 10 pts)
Un capteur hyper-fréquence produit une tension VE dont l’amplitude varie lors du passage d’une personne devant une porte automatique.
La porte devra s’ouvrir à condition que la personne présente se trouve en un point compris entre 2m et 4m de la porte. La structure ci-dessous conditionne le signal VE.
Pour la simulation on prendra pour VE un signal sinusoïdal VE=A.sin(31,4 t)+0,6
VCC = 5v, VSS=0v
Les amplificateurs opérationnels sont de type RAIL to RAIL, leurs tensions de saturation sont celles de leurs alimentations (ici +5v et 0v). Avant de commencer l’étude, rechercher pour chacun d’entre eux son mode de fonctionnement (linéaire ou saturation)
La diode 1N914 possède une tension VF de l’ordre de 0,6v pour un courant 1mA < IF < 30mA VN2222 : extrait du datasheet :
INDIQUER LES REPONSES AUX QUESTIONS sur la feuille réponse
Page 2 FEUILLE REPONSE :
En noir sur chaque graphe est représentée la tension VS1 comme repère. (4x1,5pts)
4) Tracer en correspondance et dans cet ordre : VS2, VS3, VS4, VR. Indiquer les tensions remarquables
Nom : Prénom 1) Quel est le rôle de C2 : (1pt)
3) On desire sur VS1 une amplitude crête à crête de 4v (comme sur les chronogrammes ci-dessous), quel doit être l’amplitude crête à crête de VE, justifier votre réponse (on considèrera que C5 est un circuit ouvert aux fréquence considérées) ? (2pts)
VS2
VS3
VS4
VR
2) Quel est le rôle de l’ensemble R12, R13, U1 ? (1pt)
Page 2 FEUILLE REPONSE :
En noir sur chaque graphe est représentée la tension VS1 comme repère.
4) Tracer en correspondance et dans cet ordre : VS2, VS3, VS4, VR. Indiquer les tensions remarquables
Nom : Prénom 1) Quel est le rôle de C2 : éliminer la composante continue de
VE
3) On desire sur VS1 une amplitude crête à crête de 4v (comme sur les chronogrammes ci-dessous), quel doit être l’amplitude crête à crête de VE, justifier votre réponse (on considèrera que C5 est un circuit ouvert aux fréquence considérées) ?
Montage inverseur, à la fréquence de VE, C5 se comporte comme un circuit ouvert.
Av=-R3/R2 = 9 il faut VE crête à crête = 4/9= 0,44v
VS2
VS3
VS4
VR
2) Quel est le rôle de l’ensemble R12, R13, U1 ? Produire une referénce de tension de 2,5v