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Electronique analogique 1A – 1h30.

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Academic year: 2021

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(1)

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.)

Aucun document n’est autorisé calculatrice autorisée.

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

DD

D S Cliaison G

v

IN

v

OUT

gnd

v

DS

I

DS

gnd

V

DD

RPOL2

v

POL

Prénom :

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(2)

Electronique analogique 1A - Rattrapage

2018-19

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

(3)

Electronique analogique 1A - Rattrapage

2018-19 3

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.

(4)

Electronique analogique 1A - Rattrapage

2018-19

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

(5)

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

(6)

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)

(7)
(8)
(9)
(10)
(11)

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

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