ECOLE POLYTECHNIQUE UNIVERSITAIRE DE NICE SOPHIA-ANTIPOLIS

Année scolaire 2017/2018

ECOLE POLYTECHNIQUE UNIVERSITAIRE DE

NICE SOPHIA-ANTIPOLIS

Parcours des écoles d’Ingénieurs Polytech Première année

TD d’électronique analogique

Diodes

Transistors bipolaires

Pascal MASSON

SOMMAIRE

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2011-2012 ... 5

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2011-2012 ... 9

Extraits de l’épreuves d’électronique analogique N°3 - 2011-2012 ... 15

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2012-2013 ... 21

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2012-2013 ... 27

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°3 - 2012-2013 ... 31

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2013-2014 ... 35

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2013-2014 ... 41

Extraits de l’épreuves d’électronique analogique N°3 - 2013-2014 ... 43

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°4 - 2013-2014 ... 45

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2014-2015 ... 49

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2014-2015 ... 55

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2015-2016 ... 57

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2015-2016 ... 63

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2016-2017 ... 69

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2016-2017 ... 73

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2011-2012

RAPPELS :

Impédance d’une capacité C 1/(jC) []

Forme générale de la tension aux bornes de la capacité d’un circuit R.C :

  ^{t A . exp} _R ^t _{. C} ^B

V _C  



 

 



A et B dépendent des conditions initiale et finale de V C .

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0 EXERCICE IV : diode et droite de charge (6 pts)

On se propose d’étudier le montage de la figure (IV.1). La valeur de la résistance est : R = 60 . Comme l’indique la figure (IV.2.a), la diode est bloquée dans la zone 0 et passante dans les zones 1 et 2.

R E _G

V _D I _D

Figure IV.1.

IV.1. Etude de la diode

IV.1.1. Pour la zone 1, quelles sont les valeurs de

V S1 = R S1 =

IV.1.2. Pour la zone 2, quelles sont les valeurs de

V S2 = R S2 =

IV.2. Droite de charge

On applique au circuit E G = 1 V.

IV.2.1. Donner l’expression de la droite de charge du montage ?

IV.2.2. Est-ce que la droite de charge dépend des paramètres de la diode ?

 OUI  NON  Ca dépend du montage

0.5

0.5

0.75

0.25

IV.2.3. Donner les coordonnées de deux points particuliers de la droite de charge.

IV.2.4. Tracer la droite de charge sur la figure (IV.2.a).

IV.2.5. Déterminer graphiquement les valeurs du courant qui circule dans la diode et de la tension à ses bornes ?

I D = V D =

IV.3. Variations temporelles de I D et V D

On applique un signal sinusoïdale de période T P , donné par :

 

 



 



 P

G T

2 t sin . 3 , 0 1

E pour t  [0 ; T P ] (IV.1)

IV.3.1. Pour les valeurs min et max de E G , tracer les deux droites de charge sur la figure (IV.2.a).

IV.3.2. A partir de ces deux droites de charge, déterminer graphiquement le domaine de variation (valeurs min et max) de I D et V D pour une période de E G .

I D  [ ; ] V D  [ ; ]

IV.3.3. Déterminer à nouveau le domaine de variation de I D et V D pour une période de E G

mais sans utiliser les droites de charges.

IV.3.4. Sur la figure (IV.4.b), tracer l’évolution temporelle de I D sur au moins une période. Il faudra indiquer les parties de la courbe qui correspondent à un sinus pur.

a b

I D (m A ) 2 4 6 8 10

V _D (V)

0,4 0,6 0,8 1

T _P

I D (m A ) 2 4 6 8 Zone 0 Zone 1 Zone 2 10

1,2

Figure IV.2.

0.5 0.5 0.5

0.5

0.5

1

0.5

EXERCICE VI : Générateur d’impulsion (4.5 pts)

On se propose d’étudier le montage de la figure (VI.1). Les valeurs des composants sont : R 1 = 1 k, R 2 = 100 k, C = 10 nF.

Les caractéristiques de la diode sont :

V S = 1 V et R S = 0 . R ₁

C

D

R ₂ V ₃

V ₂ V ₁

V _C

I ₁ I ₂

Figure VI.1.

VI.1. Evolution temporelle de la tension V 2

Attention : dans cette partie de l’exercice, on enlève la diode et la résistance R 2 .

VI.1.1. La capacité C est initialement déchargée et la tension V 1 est de 0 V. Quelle est la valeur de la tension V C ?

V C =

VI.1.2. A partir de l’instant t = 0, V 1 devient égale à 4 V. Quelle sera la valeur de la tension V C pour t infini ?

V C =

VI.1.3. Déterminer l’expression de la tension V C (t).

  ^{t }

V _C

VI.1.4. Déduire de la question précédente, l’expression de la tension V 2 .

  ^{t }

V ₂

VI.1.5. La constante de temps du circuit est RC = 10 µs et au bout de 1 ms, la tension V 1

redevient nulle. En se plaçant à 1 ms comme origine des temps, déterminer l’expression de la tension V C (t). (0.5 pt)

  t  V _C

VI.1.6. Déduire de la question précédente, l’expression de la tension V 2 .

  t ^ V ₂

VI.1.7. Le signal V 1 (t) est donné à la figure (VI.2.a) Représenter l’évolution temporelle de la tension V 2 sur la figure (VI.2.b)

0.25

0.25

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

VI.2. Evolution temporelle de la tension V 3

Attention : dans cette partie de l’exercice, on considère la diode et la résistance R 2 . VI.2.1. Quelle est la condition sur V 2 pour que la diode soit passante ?

VI.2.2. Lorsque la diode est passante, que pouvez vous dire de l’amplitude du courant I 2

par rapport à celle de I 1 ?

VI.2.3. Est-ce que le fait d’avoir branché la diode et R 2 :

 change considérablement V 2  ne change quasiment pas V 2

 court circuite la résistance R 1  bloque la capacité C VI.2.4. Représenter la tension V 3 (t) sur la figure (VI.2.c)

V 1 (V ) 0 2 4

t (ms) 3

1 2 4 5

V 2 (V )

 4

2 0 2 4

t (ms) 3

1 2 4 5

V 3 (V )

 4

2 0 2 4

t (ms) 3

1 2 4 5

a

b

c 0.25

0.5

0.25

0.5

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2011-2012 RAPPELS :

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D

I _D

P N

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N

V _BE

V _CE

I _C

I _E I _B

Transistor NPN

émetteur collecteur

base N

P ⁺ P

V _BE

V _CE

I _C

I _E I _B

Transistor PNP EXERCICE II : détecteur d’humidité (8 pts)

On se propose d’étudier le montage de la figure (II.1) qui permet l’allumage d’une diode rouge à partir d’un certain pourcentage d’humidité dans l’air détecté par un capteur.

Les éléments du montage sont : V DD = 3 V, R 1 = 1 k, R 2 = 100 , R 3 = 270 . Diode D 1 : V SD1 = 1,2 V, R SD1 = 12 . Transistor T 1 :

 = 100, V CEsat = 0,2 V et sa base V ST1 = 0,6 V, R ST1 = 1 k

La valeur de la résistance R H dépend du pourcentage (noté X) d’humidité dans l’air suivant la relation R _H  30 . X ; où R H est en  et X en %

Dans tous les calculs, on supposera que :

 + 1  . V DD est référencé par rapport à la masse.

V BE1

R 1

V _DD

R _H

LED rouge

T ₁ V CE1

I B1

I _C1 Thevenin

R ₃ D ₁ R 2

C ap te u r d ’h u m id it é

V E1

Figure II.1.

II.1. Mise en équation du circuit

II.1.1. Déterminer les expressions des éléments du générateur de Thévenin équivalent (indiqué sur la figure) en fonction de V DD , R 1 , R 2 et R H .

E th = R th =

II.1.2. En tenant compte du fonctionnement du transistor, donner l’expression du courant qui traverse la résistance R 3 en fonction de I B1 .

I R3 =

II.1.3. Déterminer l’expression de la tension V E1 en fonction de I B1 . V E1 =

II.1.4. En déduire l’expression de V CE1 . V CE1 =

II.1.5. Déterminer l’expression du courant I B1 en fonction de E th , R th , , V ST1 , R ST1 , V SD1 , R SD1 et R 3 .

I B1 =

II.2. Pourcentage d’humidité détecté

Dans cette partie, on recherche le pourcentage d’humidité qui débloque le transistor II.2.1. Parmi les 4 propositions suivantes, laquelle est correcte ?

A) Si D 1 est bloqué alors T 1 est saturé B) Si T 1 est passant alors D 1 est saturé

C) D 1 devient passant que si T 1 devient passant D) T 1 devient saturé que si D 1 devient passant II.2.2. Dans ce cas, quelle est la valeur particulière de E th ? E th =

II.2.3. Quelle est la valeur particulière de R H ? R H =

II.2.4. Déterminer alors le pourcentage d’humidité qui permet de débloquer le transistor (et la diode)

X =

II.3. Pour un pourcentage d’humidité X = 80 % II.3.1. Déterminer les valeurs de :

E th = R th = I B1 =

V E1 = V CE1 =

II.3.2. Dans quel régime est polarisé le transistor ?

Régime : Bloqué Linéaire Saturé

1

0,5

0,5

0,5

1,5

0,5

1

0,5

0,5

1,25

0,25

EXERCICE III : Robot Microbug MK127 de VELLEMAN (8 pts)

V _BE1

R ₄ R ₃

R ₁

V _DD

R ₂

R _L

D ₁ LED

rouge M

m ot eu r

T 1

T ₂ V _BE2

V _CE1

V _CE2

I _B1

I _B2

I _C1

I _C2 Thevenin

Figure III.1. La tension d’alimentation est V DD = 3 V et les valeurs des résistances du montage sont : R 1 = R 3 = 100  , R 2 = 1,1 k  , R 4 = 220  et la valeur de R L est de 4 k  en présence de lumière et 20 M  dans l’obscurité. M est un moteur dont l’influence sur les courants ne sera pas prise en considération dans cette étude.

Tension de seuil Résistance Gain Saturation

Diode D 1 V SD1 = 1,2 V R SD1 = 12 

NPN T 1 V ST1 = 0,6 V R ST1 = 1 k  T1 = 500 V CEsatT1 = 0,2 V PNP T 2 linéaire V ST2 =  0,6 V R ST2 = 1 k  T2 = 500

PNP T 2 saturé V ST2sat =  0,65 V R ST2sat = 100  V CEsatT2 =  0,2 V Tableau III.1. V ST2sat sera considéré comme une constante bien que cela soit inexact.

On se propose d’étudier la partie électronique du Kit MK127 de VELLEMAN. Une fois monté, ce Kit est un robot qui rampe vers la lumière à l’aide de deux moteurs. Le circuit d’alimentation de chaque moteur est donné à la figure (III.1) et certains éléments du montage sont donnés au tableau (III.1).

ATTENTION : Il faut garder 2 chiffres significatifs après la virgule (3,62 par exemple et non 3,6)

III.1. Générateur de Thévenin équivalent indiqué à la figure (II.1)

III.1.1. Déterminer les expressions des éléments du générateur en fonction de V DD , R 1 , R 2

et R L .

E th = R th =

III.1.2. Déterminer les valeurs des éléments du générateur.

Lumière : E th = R th =

Obscurité : E th = R th =

1

0,5

III.2. Base du transistor T 1 .

III.2.1. Déterminer l’expression du courant I B1 I B1 =

III.2.2. Déterminer la valeur de I B1

Lumière : I B1 = Obscurité : I B1 =

III.2.3. Déterminer la valeur de la tension V BE1

Lumière : V BE1 = Obscurité : V BE1 =

III.3. Transistor T 2 .

On suppose ici que le moteur n’est pas branché et on cherche à savoir quel est le régime de fonctionnement de T 2 . On supposera aussi que le transistor T 1 est en régime linéaire.

III.3.1. Quel est le lien entre le courant de collecteur de T 1 et le courant de base de T 2 . I C1 =  I B2 I C1 > I B2 I C1 = I B2 I C1 < I B2

III.3.2. Donner la valeur de I B2 .

Lumière : I B2 = Obscurité : I B2 =

III.3.3. Donner l’expression et la valeur de la tension V CE2 en présence de lumière. (1 pt) Expression : V CE2 =

Valeur : V CE2 =

III.3.4. Dire alors si le transistor T 2 est saturé et pourquoi. Donner aussi la véritable valeur de V CE2 .

Valeur : V CE2 =

III.3.5. Donner alors la véritable valeur de I C2 . Valeur : I C2 =

III.3.6. Donner l’expression et la valeur de la tension V BE2 en présence de lumière.

Expression : V BE2 = Valeur : V BE2 =

III.3.7. Donner l’expression et la valeur de la tension V BE2 en présence de lumière en supposant que le transistor T 2 n’est pas saturé.

Expression : V BE2 = Valeur : V BE2 =

III.4. Régime de fonctionnement du transistor T 1 .

III.4.1. En présence de lumière, déterminer l’expression de V CE1 en fonction de I B1 , , R 3

et V BE2 . 0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

1

0,5

0,5

0,5

0,5

0,5

III.4.2. Donner la valeur de V CE1 et dire alors dans quel régime est polarisé le transistor T 1 .

Valeur : V CE1 =

Régime : Bloqué Linéaire Saturé

III.4.3. Si on suppose que T 2 n’est pas saturé, que devient la valeur de V CE1 ? Valeur : V CE1 =

0,5

0,5

Extraits de l’épreuves d’électronique analogique N°3 - 2011-2012 RAPPELS :

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D

I _D

P N

Forme générale de la tension aux bornes de la capacité d’un circuit R.C :

  ^B

C . R exp t . A t

V _C  



 

 



A et B dépendent des conditions initiale et finale de V C .

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

EXERCICE I : Amplificateur de classe A (7,5 pts)

V ₃ V _BE

R _C

E _G

R ₁

R ₂ R _E

C ₁

C ₂ V _DD

V ₁

V ₂

Figure I.1. Les éléments du montage sont : V DD = 9 V, R 1 = 10 k  , R 2 = 2 k  , R C = 600  , R E = 100  . Transistor :  = 100, V CEsat = 0,2 V et sa base V S = 0,6 V, R S = 1 k 

On se propose d’étudier le montage de la figure (I.1) qui permet d’amplifier les variations de la tension E G , la sortie étant la tension V 3 . Dans tous les calculs, on supposera que :  + 1  .

V DD est référencée par rapport à la masse. Les tensions et courants sont constitués d’une

partie statique (indice 0) et d’une partie dynamique (en lettres minuscules). Cela donne par

exemple pour la tension en entrée : E G (t) = E G0 + e g (t).

I.1. Etude statique du montage

I.1.1. Déterminer les expressions et valeurs des éléments du générateur de Thévenin équivalent vu de la base du transistor en fonction de V DD , R 1 et R 2 .

E th = R th =

I.1.2. Donner l’expression et la valeur du courant de base du transistor.

I B0 =

I.1.3. Donner l’expression et la valeur de la tension V BE0 . V BE0 =

I.1.4. Déterminer l’expression et la valeur du courant I C0 . I C0 =

I.1.5. Déterminer l’expression et la valeur de la tension V CE0 . V CE0 =

I.1.6. Dans quel régime est polarisé le transistor ?

Régime : Bloqué Linéaire Saturé

I.1.7. Quel est le rôle de la capacité C 1 ?

A) Faire osciller la base du transistor.

B) Empêcher la tension continue de E G de modifier la polarisation du transistor.

C) Stabiliser thermiquement le transistor.

D) Empêcher la tension alternative de E G de modifier la polarisation du transistor.

I.1.8. Quel est le rôle de la capacité C 2 ?

A) Augmenter la valeur de la résistance R E .

B) Empêcher la tension V 2 de varier et ainsi augmenter la valeur du gain A V = v 3 /e g .

C) Stabiliser thermiquement le transistor.

D) Augmenter l’effet de la capacité C 1

I.1.9. Quel est le rôle de la résistance R E ?

A) Augmenter la valeur de la capacité C 2 . B) Stabiliser thermiquement le transistor.

C) Augmenter la valeur du gain A V = v 3 /e g . D) Augmenter l’effet de la capacité C 1 .

1

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

0.5

I.2. Etude en dynamique du circuit

On considérera que les capacités C 1 et C 2 sont des court-circuits en dynamique (donc pour les fréquences du signal e g (t)).

I.2.1. Représenter ci-dessous le schéma petit signal du circuit étudié. La résistance 1/h oe

du transistor sera négligée devant R C .

I.2.2. Donner l’expression et la valeur du gain en tension.

g V 3

e A  v =

I.2.3. Donner l’expression de la résistance d’entrée, R E , que voit le générateur e g . R E =

EXERCICE II : Robot Microbug MK165 de VELLEMAN ( 12,5 pts + bonus 1,2 pts )

R 1

C 1

R 4

C 2

R 2

R 3

T 1 T 2

V DD

PARTIE 1

V A

PARTIE 2

R 9

R 8

R 6

R 7

R _L

D 1 LED

rouge M

m ot eu r

T 4

T 5

T 3

R 5

V C2

Figure II.1. La tension d’alimentation est V DD = 3 V et les valeurs des résistances du montage sont : R 1 = R 4 = 1 k  , R 2 = R 3 = 20 k  , R 5 = 100 k  , R 6 = 100  , R 7 = 1,1 k  et la valeur de R L est de 4 k  en présence de lumière et 20 M  dans l’obscurité. Les capacités sont identiques : C 1 = C 2 = 22 µF. M est un moteur.

Tension de seuil Résistance Gain Saturation

T 1 et T 2 V S = 0,6 V R S = 0 V CEsat = 0

T 3 V ST3 = 0,6 V R ST3 = 1 k  T3 = 100 V CEsatT3 = 0

T 4 V ST4 = 0,6 V

Tableau II.1.

On se propose d’étudier la partie électronique du Kit MK165 de VELLEMAN qui fait suite au DS n°2 de cette année sur le KIT MK127. Une fois monté, ce Kit est un robot qui rampe par à- coups vers la lumière à l’aide de deux moteurs. Le circuit d’alimentation de chaque moteur est donné à la figure (II.1) avec la partie 2, la partie 1 étant commune aux deux moteurs. Certains éléments du montage sont donnés au tableau (II.1).

1.5

0.5

0.5

A. Etude de la partie 1

II.1. Sans tenir compte de la partie 2, donner les valeurs min et max de la tension V A . V Amin = V Amax =

II.2. On considère qu’à l’instant t = 0 le transistor T 2 devient passant. La tension sur la base de T 1 devient alors égale à V S  V DD et il se bloque.

II.2.1. Donner l’expression de l’évolution temporelle de la tension V C2 (= V BE1 ) en fonction de V DD , V S , R 3 et C 2 .

II.2.2. Quelle est la valeur de V C2 qui permet de rendre le transistor T 1 passant ? V C2 =

II.2.3. Donner alors l’expression du temps T P1 durant lequel le transistor T 2 est passant.

T P1 =

II.2.4. Sur la figure (II.2.b), tracer approximativement l’évolution temporelle de V C2 dans l’intervalle de temps [0 ;T P1 ].

II.3. A t = T P1 le transistor T 1 devient passant et on utilise pour la suite un changement d’axe temporel en considérant que cela se produit à t = 0.

II.3.1. Si T 1 devient passant, quel est l’état (régime) du transistor T 2 ?

Régime : Bloqué Linéaire Saturé

II.3.2. A partir de la question (II.2.1) donner l’expression de V BE2 (t) (= V C1 ).

II.3.3. Donner alors l’expression du temps T P2 durant lequel le transistor T 1 est passant.

T P2 =

II.3.4. Sur la figure (II.2.a), tracer approximativement l’évolution temporelle de V C1 dans l’intervalle de temps [T P1 ;T P1 + T P2 ].

II.4. On se place toujours au temps t = T P1 et on fait un changement d’axe temporel en considèrent qu’à t = 0 le transistor T 1 devient passant.

II.4.1. Déterminer l’expression de la tension V C2 .

II.4.2. Sur la figure (II.2.b), tracer approximativement l’évolution temporelle de V C2 dans l’intervalle de temps [T P1 ;T P1 + T P2 ].

II.4.3. Compléter alors le tracer de la courbe V C1 (t) dans l’intervalle de temps [0 ;T P1 ].

II.5. Donner la valeur de la période du signal V A .

2 P 1 P

P T T

T   =

0.5

1.5

0.5

0.5

0.5

0.5 0.5

1.5 0.5

1

0.5

0.5

II.6. Sur la figure (II.2.c), tracer approximativement l’évolution temporelle de V A dans l’intervalle de temps [0 ;T P1 + T P2 ].

V _C2 (V)

T _P1 T _P1 + T _P2

V _A (V)

t 0

V _DD

0

a

b

c

0 t V _C1 (V) V _DD

V _S  V _DD V _S

0 t V _DD

V _S  V _DD V _S

Figure II.2.

B. Etude de la partie 2

Dans cette partie, on considère que les valeurs V Amax et V Amin sont celles données à la question (II.1). I B4 est négligeable devant les autres courants.

II.7. On se place à V A = V Amax avec présence de lumière II.7.1. Déterminer l’expression et la valeur de I B3 . I B3 =

II.7.2. Déterminer la valeur de I C3 . I C3 =

II.7.3. Déterminer l’expression du courant qui circule dans la résistance R 7 . I R7 = =

II.7.4. Déterminer l’expression et la valeur de la tension aux bornes de R 7 . V R7 =

0.5

0.5

1

0.5

II.7.5. Dire alors dans quel régime se trouve le transistor T 3 et quelle est la valeur de la tension V R7 .

Régime : V R7 =

II.8. Compléter alors le tableau (II.2) en entourant le régime de fonctionnement des transistors T 3 et T 4 ainsi que l’état du moteur.

T 3 T 4 Moteur

V Amax Lumière bloqué / saturé bloqué / passant tourne / arrêté Obscurité bloqué / saturé bloqué / passant tourne / arrêté V Amin Lumière bloqué / saturé bloqué / passant tourne / arrêté Obscurité bloqué / saturé bloqué / passant tourne / arrêté Tableau II.2.

0.5

Bonus

1.2

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2012-2013 RAPPELS :

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D I _D

P N

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

émetteur collecteur

base N

P ⁺ P V _BE

V _CE

I _C

I _E I _B

Transistor PNP

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

1. Soit le montage ci-dessous dont les données sont : V DD = 5 V, R = 1 k, diode : V S = 0,6 V, R S = 0 .

R

V e V _o

V _DD

Donner les valeurs de Vo pour les valeurs de V e

indiquées ci-dessous

V e V o

0 V

5 V

0.5

2. Le montage ci-dessous correspond à une porte logique. Les données sont : V DD = 5 V, R = 1 k, diode : V S = 0,6 V, R S = 0 .

R

V _e2 V _o

V _DD

V _e1

Donner les valeurs de Vo pour les valeurs de V e

indiquées ci-dessous

V e2 V e1 V o

0 V 0 V

0 V 5 V

5 V 0 V

5 V 5 V

3. Par la méthode de votre choix, déterminer la valeur du courant qui circule dans la diode. Les données sont : V A = 10 V, I A = 2 mA, R 1 = 200 , R 2 = 100 , diode : V S = 0,5 V, R S = 10 .

V A

I D

R ₁

I A

R 2

4. En utilisant un générateur équivalent de Thévenin, déterminer l’expression et la valeur du courant qui circule dans la diode. Les données sont : V A = 10 V, V B = 2 V, R 1 = 100 , R 2 = 100 , diode : V S = 0,5 V, R S = 10 .

th  E

th  R I D =

V _A

I _D R ₁

R ₂ V _B

5. On suppose que la diode est idéale (V S = 0, R S = 0). Quelle est la condition sur V A et V B pour que la diode soit passante ? Justifier votre réponse. ^{V A}

R

R R V _B

R

6. (6,5 pts) Soit le circuit électrique de la figure (6.1) dont les caractéristiques des diodes sont données à la figure (6.2). Les autres données du circuit sont V DD = 0,8 V et R = 40 .

V _DD

R I I _D1 I _D2

D ₁ D ₂ V _D

Figure 6.1 1

1

1

0.5

I D (m A ) 2 4 6 8 10

V _D (V)

0,2 0,4 0,6 0,8 1

D ₁ D ₂

6.1. Déterminer les tensions de seuil et les résistances séries des deux diodes V S1 = V S2 =

R S1 = R S2 =

6.2. En utilisant les lois des mailles et des nœuds, déterminer l’expression de I D1 en fonction de V DD , R, V S1 , V S2 R S1 et R S2 .

6.3. En déduire très simplement l’expression de I D2 à partir de la tension V D . 6.4. Donner les valeurs de (avec seulement 2 chiffres après la virgule) :

I D1 = I D2 =

V D =

6.5. Est-ce que la droite de charge doit dépendre des paramètres des deux diodes ? OUI NON Parfois

6.6. Donner l’expression de la droite de charge I D = f(V D ) 6.7. Tracer la droite de charge sur la figure (6.2)

6.8. Si on débranche la diode D 2 , quelle doit être la valeur du courant dans le circuit (méthode graphique) ?

I =

6.9. Les deux diodes sont branchées, est ce que l’intersection de la droite de charge avec les caractéristiques des deux diodes correspond au point de polarisation des diodes ?

OUI NON Parfois

6.10. Expliquer alors comment on détermine graphiquement le point de polarisation de chaque diode.

1

1,5

0,5 0,75

0,25

0,5 0.5 0.25

0.25

1

8. (2 pts) Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : E G = 1,5 V, V DD = 3 V, R B = 10 k, R C = 200 , pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 1 k,  = 100, V CEsat = 0,2 V.

8.1. Déterminer l’expression et la valeur du courant I B qui entre dans la base du transistor.

I B =

V _CE V BE

R _C

E G R _B

V DD

8.2. Le transistor est :

Passant Bloqué

8.3. Donner l’expression et la valeur du courant, I C , qui entre dans le collecteur.

I C =

8.4. Donner l’expression et la valeur de la tension V CE

V CE =

9. (1,5 pts) Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : E G = 1,5 V, V DD = 3 V, R B = 10 k, pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 1 k,  = 100, V CEsat = 0,2 V. Ne pas négliger 1 devant .

9.1. Sachant que le courant I B est égal à 28,8 µA, déterminer l’expression et la valeur de la résistance R E .

V _CE V _BE

R _E E _G

R _B

V _DD

9.2. Donner l’expression et la valeur de la tension V CE

V CE =

9.3. Le transistor est en régime (justifier) :

Bloqué Linéaire Saturé 1

0,25

0,25

0,5

1

0,25

0,25

10. (3 pts) Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : V DD = 3 V, R B = 10 k, R C = 200 , R E = 200 , pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 1 k,

 = 100, V CEsat = 0,2 V. Ne pas négliger 1 devant .

10.1. Indiquer sur le schéma les noms des courants (I B et I C ) qui traversent les résistances.

10.2. Déterminer l’expression du courant de base, I B .

V _CE V _BE

R _C R _B

V _DD

R _E

10.3. Déterminer la valeur du courant de base, I B . I B =

10.4. Déterminer l’expression et la valeur de la tension V CE . 10.5. Le transistor est en régime :

Bloqué Linéaire Saturé

0,5

1,5

0,25

0,5

0,25

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2012-2013 RAPPELS :

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D I _D

P N

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Impédance d’une capacité C : 1/(jC) []

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

Filtre passe bas :  

0 j 1

H RC j 1 G H



 

 

 

 Filtre passe haut :  



 



 





j 0 1

H RC j 1 1 G H

EXERCICE I : L’inverseur (10 pts)

Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : E G = 1,5 V, V DD = 3 V, R B = 10 k, R C = 200 , pour le transistor : V S = 0,6 V,

R S = 1 k,  = 100, V CEsat = 0,2 V. _V

CE

V _BE R C

E _G R _B

V _DD

I.1. Pré-étude du montage

I.1.1. Pour E G = 1,5 V, déterminer l’expression et la valeur du courant I B qui entre dans la base du transistor.

I B =

0,5

I.1.2. Pour E G = 1,5 V, donner l’expression et la valeur du courant, I C , qui entre dans le collecteur.

I C =

I.1.3. Pour E G = 1,5 V, donner l’expression et la valeur de la tension, V CE , qui entre dans le collecteur.

V CE =

I.1.4. Pour E G = 1,5 V, dans quel régime se trouve le transistor ? A Bloqué

B Linéaire C Saturé

I.1.5. A partir de quelle tension E G le transistor se débloque ? E G =

I.1.6. Déterminer la valeur de I C qui correspond à la limite de la saturation.

I Csat =

I.1.7. Déterminer la valeur de E G à partir de laquelle le transistor est saturé.

E G =

I.2. Caractéristique V CE (E G )

I.2.1. Sur la figure (I.2) tracer la caractéristique V CE (E G ) en indiquant les 3 régimes du transistor.

I.2.2. Placer le point (V CE , E G ) trouvé à la question (I.1.3).

V CE (V )

0,5 1 1,5 2 2,5

E G (V)

0,5 1 1,5 2 2,5

3

3

Figure I.2.

0,25

0,5

0,25

0,25

0,5

0,5

1,5

0,25

I.2.3. En régime linéaire, déterminer l’expression de V CE en fonction de E G . V CE =

I.2.4. Donner alors l’expression et la valeur du gain de l’inverseur en régime linéaire.

G V dE CE

A  dV =

1

1

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°3 - 2012-2013 RAPPELS :

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Impédance d’une capacité C : 1/(jC) []

Impédance d’une bobine L : jL []

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

Filtre passe bas :  

0 j 1

H RC j 1 G H



 

 

 

 Filtre passe haut :  



 



 





j 0 1

H RC j 1 1 G H

Forme générale de la tension aux bornes de la capacité d’un circuit R.C :

  ^{t A . exp} _R ^t _{. C} ^B

V _C  



 

 



EXERCICE I : Alimentation stabilisée (3.5 pts)

Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : R 1 = 180 , R 2 = 220 , pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 0 ,  = 150, V CEsat = 0,2 V.

La diode Zener : V Z = 5,6 V, R Z = 0 .

La LED : V LED = 2 V, R LED = 10 

V _CE

R ₁ V _DD

R ₂

R _L

Z en er LED

V _B

V _E

La tension d’entrée, V DD , est fournie pour un transformateur suivi d’un pont de diode et d’une capacité. V DD présente une ondulation et on considérera que sa valeur moyenne est V DD = 12 V. Vous utiliserez cette valeur pour tous les calculs.

I.1. Donner la valeur de la tension V B sur la base du transistor en considérant que la diode Zener est passante.

I.2. Donner la valeur du courant qui circule dans R 1 , I R1 .

I.3. Donner la valeur de la tension V sur l’émetteur du transistor.

0,25

0,25

0,25

I.4. Déterminer l’expression et la valeur du courant qui circule dans la LED.

I.5. Déterminer la valeur de la tension V CE .

I.6. Est-ce que la tension V CE dépend (a priori) de la valeur de R L ?

OUI NON

I.7. Le transistor peut dissiper au maximum P = 25 W. En négligeant la puissance dissipée due au courant de base, I B , déterminer le courant I Cmax que peut délivrer le transistor

I.8. Quelle est la valeur de R L qui permet d’obtenir I Cmax ? I.9. Pour I Cmax , donner la valeur de I Bmax ?

I.10. Dans ce cas, dire pourquoi la diode Zener est toujours passante.

EXERCICE III : LMFAO – Shuffle bot (6 pts)

R ₁ C C R ₂

R R

T ₁ T ₂

R ₄

R ₃ V _A

PARTIE 1 PARTIE 2

T ₃

D ₁ D ₂ D ₃ D ₄ V _DD

Figure III.1. Les données du montage sont : V DD = 9 V, R 1 = R 2 = 500 . Pour les transistors T 1 et T 2 : V CEsat = 0, R S = 0 , V S = 0,6 V. Pour T 3 : V CEsat = 0, R S = 1 k, V S = 0,6 V,  = 300.

Pour les diodes V LED = 2 V, R LED = 0

On se propose de réaliser les yeux clignotants rouges du shuffle bot du groupe LMFAO.

Il existe plusieurs schémas électriques qui peuvent réaliser cette fonction et nous étudierons celui de la figure (III.1). Il se compose d’un oscillateur Abraham Bloch (partie 1) sur lequel on branche les diodes via un transistor (partie 2). Cette deuxième partie est en deux exemplaires pour les yeux donc il y a deux parties 2 branchées sur V A .

III.1. Etude de l’oscillateur (PARTIE 1).

On considère que la partie 2 n’a pas d’influence sur l’oscillateur III.1.1. Donner les valeurs min et max de la tension V A .

III.1.2. On considère qu’à l’instant t = 0, le transistor T 2 devient passant et que par conséquent la tension sur la base de T 1 devient égale à V S  V DD . Donner l’expression de l’évolution temporelle de la tension V BE du transistor T 1 .

III.1.3. A partir du résultat de la question (III.1.2), donner l’expression de la période de l’oscillateur, T P .

0,5 0,5 0,25

0,5 0,25

0,5 0,25

0,5

1

0.5

III.2. Etude de l’étage de sortie (PARTIE 2).

On souhaite faire circuler un courant de 20 mA dans les 4 diodes en série. Vous conserverez 3 chiffres après la virgule (exemple : 1,234)

III.2.1. Quelle doit être la valeur de R 4 pour que le transistor T 4 soit à la limite de la saturation

III.2.2. Déterminer la valeur du courant de base, I B3

III.2.3. Lorsque T 2 est bloqué déterminer la valeur maximale de V A .

III.2.4. Est-ce que cette valeur de V Amax impacte le fonctionnement de l’oscillateur ? III.2.5. Déterminer la valeur de la résistance R 3

III.2.6. Est-il possible de faire clignoter les deux yeux de façon alternée, expliquer comment ?

0.5

0.5 0.5

0.5 1

1

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2013-2014 RAPPELS :

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D I _D

P N

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

1. (1 pt) Soit le montage ci-dessous dont les données sont : V DD = 5 V, R = 1 k, diode : V S = 0,6 V, R S = 0 .

R

V _e V _o

V _DD

Donner les valeurs de Vo pour les valeurs de V e

indiquées ci-dessous

V e V o

0 V 5 V

2. (1 pt) On se propose d’étudier le circuit ci-contre.

Les éléments du montage sont R = 50  et pour la diode V S = 1 V, R S = 50 .

2.1. Déterminer la valeur de la tension V D pour E G =  1 V.

R

E _G V _D

I _D

2.2 Déterminer la valeur du courant I D pour E G = 2 V.

1

0.5

0.5

3. (1.5 pt) Par la méthode de votre choix, donner l’expression de la droite de charge I D = f(V D ) du montage ci-contre.

V _D E _G

2.R 2.R

R

D I _D

IV. (2 pts) Pompe de charge. On suppose que C 1 = C 2 , V S = 0 et R S = 0 pour les deux diodes. Les capacités sont initialement déchargées.

Donner l’évolution temporelle de V A et de V R .

V _R C ₂

E _G D ₁

D ₂ V _A V _DD

C ₁

0 t V _R (V) E _G (V)

0 t V _DD

0 t V _A (V) 2 V _DD

2 V _DD V _DD

1,75 V _DD 1,75 V _DD

V _DD

5. (2 pts) La mémoire PROM est constituée d’une matrice de diodes dont certaines sont détruites lors de la programmation pour stocker des 0 et des 1. La mémoire de la figure ci- après est constituée de 4 lignes (notées de A à D, aussi appelée adresse) de 4 bits (notés de S1 à S4). Un interrupteur permet de sélectionner la ligne. On considère que V DD correspond au 1 logique et que 0 V correspond au 0 logique. Pour les diodes V S = 0 et R S = 0.

Donner les valeurs (0 ou 1) des sorties S1 à S4 dans le tableau ci-après lorsque les lignes A à D sont sélectionnées.

1.5

1

1

V _DD

A B

C D

S1 S2 S3 S4

R R R R

Adresse S1 S2 S3 S4

A B C D

6. (5 pts) Soit le circuit électrique de la figure (6.1) dont les caractéristiques des diodes sont données à la figure (6.2). Les autres données du circuit sont E G = 0,8 V et R = 40 .

E _G

I _D

R I _D1 I _D2

D ₁ D ₂ V _D

Figure 6.1

I D (m A ) 2 4 6 8 10

V _D (V)

0,2 0,4 0,6 0,8 1

D ₁ D ₂

2

6.1. Déterminer les tensions de seuil et les résistances séries des deux diodes V S1 = V S2 =

R S1 = R S2 =

6.2. Est-ce que la droite de charge doit dépendre des paramètres des deux diodes ? OUI NON Parfois

6.3. Donner l’expression de la droite de charge I D = f(V D ) 6.4. Tracer la droite de charge sur la figure (6.2)

6.5. Si on débranche la diode D 2 , quelle doit être la valeur du courant dans le circuit (méthode graphique) ?

6.6. Les deux diodes sont branchées, est ce que l’intersection de la droite de charge avec les caractéristiques des deux diodes correspond au point de polarisation des diodes ?

OUI NON Parfois

6.7. Détermine graphiquement le point de polarisation de chaque diode.

7. (3 pts) Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : E G = 1,5 V, V DD = 3 V, R B = 10 k, R C = 200 , pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 1 k,  = 100, V CEsat = 0,2 V.

7.1. Déterminer l’expression et la valeur du courant I B qui entre dans la base du transistor.

V CE

V _BE R C

E _G R B

V _DD

7.2. Le transistor est :

Passant Bloqué

7.3. Donner l’expression et la valeur du courant, I C , qui entre dans le collecteur.

7.4. Donner l’expression et la valeur de la tension V CE

7.5. Le transistor est en régime :

Linéaire Saturé 1

0,5

1 0.5 0.5 0.5

1

1

0,5

0,5

0,5

0,5

8. (4,5 pts) Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : V DD = 3 V, R B = 10 k, R C = 200 , R E = 20 , Diode D 1 : V SD1 = 1,2 V, R SD1 = 12 . Transistor T 1 :

 = 100, V CEsat = 0,2 V et sa base V ST1 = 0,6 V, R ST1 = 1 k

8.1. Parmi les 4 propositions suivantes, laquelle est correcte ?

A) Si D 1 est bloquée alors T 1 est saturé B) Si T 1 est passant alors D 1 est saturée

C) D 1 devient passante que si T 1 devient passant D) T 1 devient saturé que si D 1 devient passante

V _DD

R _E R _C D ₁

R _B

T ₁ E _G

8.2. A partir de quelle valeur de E G le transistor devient passant ? 8.3. Déterminer l’expression I B

8.4. Quelle valeur doit-on donner à E G pour que le courant qui circule dans la diode D 1 soit égal à 10 mA

8.5. Donner l’expression de la tension V CE .

8.6. Détermination de la valeur de la tension V CE . 8.7. Donner le régime de fonctionnement du transistor

Linéaire Saturé

BONUS. (1.5 pts) Soit le circuit ci-contre dont R S et V S

du transistor sont non nuls. Déterminer l’expression du courant de base, I B .

I B =

V _CE V _BE

R _C R _B

V _DD

R _E

0.5

1 0,5 0,5 0.5

0.5

1

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°2 - 2013-2014 RAPPELS :

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D I _D

P N

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

Impédance d’une capacité C : 1/(jC) []

Filtre passe bas :  

0 j 1

H RC j 1 G H



 

 

 

 Filtre passe haut :  



 



 





j 0 1

H RC j 1 1 G H

EXERCICE II : L’amplificateur non inverseur (9.5 pts)

Soit le circuit ci-contre dont les éléments sont : V DD = 3 V, R B = 10 k, R E = 2 k, pour le transistor : V S = 0,6 V, R S = 1 k,

 = 100, V CEsat = 0,2 V.

V _E V _BE

R _E E _G

R _B

V _DD

Figure II.1 II.1. Etude du montage pour E G = 2 V

II.1.1. Déterminer l’expression et la valeur du courant I B qui entre dans la base du transistor.

II.1.2. Donner l’expression et la valeur du courant, I C , qui entre dans le collecteur.

0,5

0,25

II.1.3. Donner l’expression et la valeur de la tension, V E . II.1.4. Dans quel régime se trouve le transistor ?

A Bloqué B Linéaire C Saturé

II.2. Déblocage du transistor

II.2.1. A partir de quelle tension E G le transistor se débloque ? II.2.2. Quelle est la valeur de V E lorsque le transistor est bloqué ? II.3. Saturation du transistor

II.3.1. Déterminer l’expression et la valeur de I B qui correspond à la limite de la saturation.

II.3.2. Déterminer l’expression et la valeur de E G à partir de laquelle le transistor est saturé.

II.3.3. Quelle est la valeur de V E quand le transistor est saturé II.4. Caractéristique V E (E G )

II.4.1. Sur la figure (II.2) tracer la caractéristique V E (E G ) en indiquant les 3 régimes du transistor.

II.4.2. Placer le point (V E , E G ) trouvé à la question (II.1).

V E (V)

0,5 1 1,5 2 2,5

E _G (V) 1,5

0,5 1 2 2,5

3

3 3,5 4

Figure II.2.

0,5 0,25

0,25

0,5 0,25

1,5

0,25 0,25

0,25

Extraits de l’épreuves d’électronique analogique N°3 - 2013-2014 RAPPELS :

Impédance d’une capacité C : 1/(jC) [] Impédance d’une bobine L : jL []

Filtre passe bas :  

0 j 1

H RC j 1 G H



 

 

 

 Filtre passe haut :  



 



 





j 0 1

H RC j 1 1 G H

EXERCICE II : Amplificateur en émetteur commun (12 pts)

R ₂ V _E

V _BE R _C

E _G

R ₁

V _DD

C ₁

R _E

C _E V _C

R _G

V _B V _G

Figure II.1

Soit le circuit de la figure II.1. Le transistor a un gain en courant , une tension de saturation V CEsat ainsi qu’une résistance R S et une tension V S pour sa diode base-émetteur. h oe sera négligée.

II.1. Etude en statique du montage

II.1.1. Dans quel régime se trouve le transistor pour pouvoir amplifier le signal E G (t) ? A Bloqué

B Linéaire C Saturé

II.1.2. Comment doit-on considérer les capacités en régime statique ? A Comme des courts-circuits

B Comme des circuits ouverts C Comme des fils

D Comme des résistances

0.25

0.25

II.1.3. Donner l’expression du courant I B0 en fonction de V DD , R 1 , R 2 , R S , V S , R E et . Vous pourrez vous aider d’un générateur de Thévenin équivalent si vous voulez.

II.1.4. Donner l’expression du courant I C0 .

II.1.4. Donner l’expression de la tension V CE0 en fonction de V DD , R C , R E , I B et .

II.1.5. Comment doit être V CE par rapport à V CEsat ? A V CE < V CEsat

B V CE > V CEsat

C V CE = V CEsat

D V CE > V DD

0.5 0.25

0.5

0.25

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°4 - 2013-2014 RAPPELS :

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Impédance d’une capacité C : 1/(jC) []

EXERCICE II : Portes logiques (9pts)

Dans cet exercice, le « 1 » logique correspond à V DD et le « 0 » logique à 0 V (i.e. la masse). Une tension proche de V DD sera considérée comme un « 1 » et une tension proche de 0 V comme un

« 0 ». Les diodes ont une résistance R S = 0 et une tension de seuil V S . Pour les transistors, il y a aussi la tension de saturation V CEsat = 0. Les tensions de seuil des transistors et des diodes sont identiques. Pour des circuits logiques, les transistors fonctionnent en régimes bloqué et saturé.

II.1. Soit la porte logique ci-dessous en technologie DL (Diode Logic). Compléter la table de vérité ci-contre.

R ₁ D ₁

D ₂

V _DD

A

B

S

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

0.5

II.2. Soit la porte logique ci-dessous en technologie DL (Diode Logic). Compléter la table de vérité ci-contre.

R ₁ D ₁

D ₂

V _DD

A

B S

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

II.3. Soit la porte logique ci-dessous en technologie RTL (Resistor Transistor Logic). Compléter la table de vérité ci- contre.

V _DD

S

R ₁ A

R ₂ B

T ₁ T ₂

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

II.4. Soit la porte logique ci-dessous en technologie RTL (Resistor Transistor Logic). Compléter la table de vérité ci- contre.

R ₂

R ₁

V _DD

S

R ₄ R ₃ A

B

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

0.5

1

1

II.5. Soit la porte logique ci-dessous en technologie RTL (Resistor Transistor Logic). Compléter la table de vérité ci- contre.

V _DD

S R ₁

A T ₁

R ₂

B T ₂

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

II.6. Soit la porte logique ci-dessous en technologie DTL (Diode Transistor Logic). Compléter la table de vérité ci- contre.

R ₂ R ₁

D ₁

D ₂

D ₃ V _DD

A

B

S

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

1

1

II.7. Soit la porte logique ci-dessous en technologie TTL (Transistor Transistor Logic). Les diodes D 1 , D 2 et D 3

correspondent en fait à un transistor avec 2 émetteurs.

Compléter la table de vérité ci-contre.

R ₂ R ₁

D ₁

D ₂

D ₃ V _DD

A

B S

R ₄

R ₃

D ₄ T ₁

T ₂

T ₃

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

II.8. Soit la porte logique ci-dessous en technologie TTL (Transistor Transistor Logic). Comme pour l’exercice (II.7), le transistor T 1 fonctionnent comme 2 diodes, idem pour le transistor T 4 . Compléter la table de vérité ci-contre.

V _DD

R ₁

A

R ₂

B R ₃

S

T ₁ T ₂ T ₃ T ₄

A B S

0 0

0 1

1 0

1 1

2

2

Extraits de l’épreuve d’électronique analogique N°1 - 2014-2015 RAPPELS :

émetteur collecteur

base P

N ⁺ N V BE

V CE

I C

I E

I B

Transistor NPN

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est passante : V D = V S + R S .I D

Modèle électrique équivalent de la diode lorsqu’elle est bloquée : I D = 0

cathode anode

V _D I _D

P N

Préfixes milli m 10 ^{ 3}

micro µ 10 ^{ 6}

EXERCICE I : Portes logiques à diodes (5.5 pts)

Dans cet exercice les données sont V DD = 5 V, R = 10 k et les diodes sont identiques et ont pour caractéristiques R S = 0 et V S = 0.5 V. Le « 1 » logique correspond à une tension supérieure à 1 V et le « 0 » logique à une tension inférieure à 1 V.

I.1. Soit la porte logique ci-dessous, donner les valeurs de V o (en volt) pour les valeurs de V e (en volt) indiquées ci-dessous.

R

V _e V _o

V _DD

V _e V _o

0 5

0.5

I.2. Soit la porte logique ci-dessous, donner les valeurs logiques de la sortie S en fonction des entrées A et B.

R D ₁

D ₂

V _DD

A

B S

A S

0 1 0 1 B

0 0 1 1

I.3. Soit le montage ci-contre.

I.3.1. Est-ce que la diode D 1 est passante ? A) OUI B) NON C) Ca dépend ! I.3.2. Quelle est la valeur de la tension V D1 ?

V D1 =

I.3.3. Est-ce que la diode D 2 est passante ? A) OUI B) NON C) A la limite

I.3.2. Quelle est la valeur de la tension V O ? V O =

R V _DD

R V _o

D ₁ D ₂

V _D1

I.4. Soit le montage ci-contre.

I.4.1. Est-ce que la diode D 1 est passante ? A) OUI B) NON C) Ca dépend ! I.4.2. Est-ce que la diode D 2 est passante ?

A) OUI B) NON C) Ca dépend ! I.4.3. Quelle est la valeur de la tension V O ?

V O =

I.4.4. Quelle est la valeur de la tension V D1 ? V D1 =

R V _DD

R V _o

D ₁

D ₂ V _D1

0.25 1

0.5

0.25

0.5

0.25 0.25

0.5

0.5