circuits Électriques et Électronique

8/10/2019 Circuits lectriques Et lectronique

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Circuits lectriques et

lectronique

CircuitsCircuitslectriqueslectriquesetet

lectroniquelectroniqueProfesseurProfesseur

HichamHichamAISSAOUIAISSAOUI


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Contenu de llement du

module Quadriples lectriques: Paramtres

d'impdance; entre sortie et association

Diodes Transistorscaractristiques I(V),redressement, commutation,

Amplificateurs Oprationnels: Inverseur,

comparateur; etc...


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Droulement du cours

Formation: 12 heures de Cours Magistraux 12 heures de Travaux dirigs 8 heures de Travaux pratiquesvaluation: 1 examen de 2 heures.

Rattrapage note infrieur


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Objectifs Connatre les composanteslectroniques de bases,

tudier leurs caractristiques etleurs utilisations de base. Etudier les montages usuels


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Mercredi 10 Dcembre Quadriple et Filtre Jeudi 11 Dcembre Quadriple et Filtre

Mercredi 17 Dcembre Diode Jeudi 18 Dcembre Transistor polarisation Mercredi 25 Dcembre Transistor amplification

. petit signaux. Jeudi 26 Dcembre Amplification Oprationnel

Contrle Semaine du 5 Janvier 2015 les notes et les rattrapages

Calendrier du cours


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Quadriple et Filtres

Quadriples lectriques:Paramtres d'impdance; entresortie et association


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Dfinitions But et intrt

Pour quoi ?

Quadriples On peut ainsi dfinir le quadriple

comme tant un composant deux entres et deux sorties,permettant le transfert d'nergie entre deux diples (Leconcept du quadriple a t introduit dans les annes 20 parle mathmaticien allemand Franz Breisig).

Bloc dentre La charge

QuadripleVe

Vs

Ie

Alimentation

Eg

Zg

Zc

Quadriple

quivalentVe Vs

Ie Is

Ve

Ie

Vs

Is


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Exemples quadriples


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Reprsentation matricielle

Reprsentation par les admittances Y Reprsentation par les Impdances Z Reprsentation par la matrice chaine A Reprsentation hybrides et hybrides

inverseH


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Reprsentation par les

admittances Y11 : admittance dentre sortie en court circuit.

Y12 : admittance de transfert inverse.

Y21 : admittance de transfert directe :

Y22 : admittance de sortie entre court circuit

ses

see

VYVYI

VYVYI

2221

1211

0

11

Vse

e

V

IY

12

0

e

s Ve

IY

V

21

0

s

e Vs

IY

V

22

0

s

s Ve

IY

V


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Exempleadmittances Nimporte quel Quadriple peut trelquivalent de :


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Reprsentation par les

ImpdancesZ11: impdance dentre sortie ouverte.

Z12: impdance detransfert inverse.

Z21: impdance de transfert directe

Z22: impdance de sortie entre ouverte :

V = Z .I + Z I

V = Z .I + Z I

e1 11 e 12 S

S 21 e 22 S

.

.

Z =V

I11e

e

I = 0S

Z =V

I12e

S

I = 0e

Z =V

I21S

e

I = 0S

Z =V

I22S

S

I = 0e


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Exemple Impdances Nimporte quel Quadriple peut trelquivalent de :

Z11

Z12 Is

Z22

Z21 Ie

Ie Is

Ve Vs


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Reprsentation par lamatrice chaine

A gain en tension inverse sortieen circuit ouvert (Is=0).

B oppos de l'impdance de transfert inverse

sortie en court circuit (Vs=0).

C admittance de transfert inverse sortie du en circuitouvert (Is=0).

D oppos du gain en courant inverse sortie en court. circuit (Vs=0).

e s

e s

V VA B

IC D

0s

e

s I

VA

V

0s

e

s V

VB I

0s

e

s I

IC

V

0s

e

s V

ID

I


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epr sentationhybrides

h11 impdance d'entre, sortie en court-circuit. h12 coefficient adimensionnel quantifiant la

raction de la sortie sur l'entre.

h21 gain en courantsortie en court-circuit.

h22 admittance de sortie avec entre vide.

11 12

21 22

e e

s s

V Ih h

I Vh h

11

0s

e

e V

Vh

I

12

0e

e

s I

Vh

V

21

0s

e

s V

Ih

I

22

0e

s

s I

Ih

V


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Exemple hybrides

h11

h12 Vs

1h22

h21 Ve

Ie Is

Ve Vs


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epr sentationhybrides inverses

g11 gain inverse en courant, sortie en court-circuit. g12 coefficient adimensionnel quantifiant la raction de la

sortie sur l'entre. g21 admittance de sortie avec entre vide g22. gain en tension

sortie en court-circuit.

11

0e

e

s V

Ig

I

12

0s

e

e I

IgV

21

0e

s

s V

Vg

I

22

0s

s

e I

Vg

V

11 12

21 22

e s

s e

I Ig g

V Vg g


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Associations de

quadriplesAssociation en cascade

Ve=Ve1 ; Ie=Ie1 ; Vs=Vs2 ; Is=Is2 On a, par ailleurs : Vs1= Vs2 et Is1=-Ie2

Q1

Ie1 Is1

Ve1 Vs1 Q2

Ie2 Is2

Ve2 Vs2Ve Vs

1 1 2 2

1 1 2 2

A B A BA BC D C DC D


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Associations de

quadriplesAssociation parallle

[Y ] = [Y1 ] + [Y2 ]

Q1

Ie1 Is1

Ve1 Vs1

Q2

Ie2 Is2

Ve2 Vs2Ve Vs

1 2s s sI I I 1 2e e eI I I 1 2e e eV V V 1 2s s sV V V


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Associations de

quadriplesAssociation srie

Il en rsulte les relations suivantes :

[Z ] = [Z1 ] + [Z2 ]

Q1

Ie1 Is1

Ve1 Vs1

Q2

Ie2 Is2

Ve2 Vs2

Ve Vs

1 2e e eV V V 1 2s s sV V V

1e eI 1s sI I


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Associations de

quadriples Association en srie parallle

Il en rsulte les relations :

[H ] = [H1 ] + [H2]

Q1

Ie1 Is1

Ve1 Vo1

Q2

Ie2 Is2

Ve2 Vs2

Ve Vs


1e eI I 1 2s s sI I


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Associations de

quadriplesAssociation en parallle srie

Il en rsulte les relations :

[G ] = [G1 ] + [G2 ]

Q1

iin1 io1

vin1 vo1

Q2

iin2 io2

vin2 vo2

v1 v

2


1 2e e eI I 1 2s s sI I I


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Caractristique des

quadriples Fonction de Transfert ; Gain en tension, en courant et en

puissance ; Impdance dentre Ze ; Impdance de sortie ZS ;


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Caractristique desquadriples

Fonction de Transfert le rapport :H= AV= Vs/Ve

en rgime sinusodal. H(jw).


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Caractristique des

quadriples Gain en tension, en courant et en puissance; Amplification en tension est dfinie

par :

Av(i)(p)= Vs/Ve (Is/Ie) (Ps/Pe) Gain en tension exprim en dcibels(dB) est :

H(dB)= 20 logAV= 20 logAv. Si H(db) < 0, le quadriple est attnuateur. Si H(db) > 0, le quadriple est Amplificateur.


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Caractristique des

quadriples Impdance dentre Ze Limpdance dentre correspond limpdance vue

par le gnrateur lorsque Zu est connecte.

Eg

Zg

Ie

Ve

Gnrateur Amplificateur

Zu

Charge

Q

VS

IS


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Caractristique des

quadriples Impdance de sortie ZSLtage de sortie du quadriple amplificateur est modlis par un

gnrateur de Thvenin de f..m. ESet dimpdance interne ZS.

ZuVS

IS

ES

ZSEtage de sortie

de Q


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Filtres lectriquesGnralits: Cest quoi un signal x(t):D'aprs la thorie de Fourier, tout signal rel

peut tre considr comme compos d'unesomme de signaux sinusodaux (en nombre

infini si ncessaire) des frquencesdiffrentes ;

Donc, Mathmatiquement :un signal x(t) on a :

x(t)=ai cos (i t)+ bi sin(it).


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Filtres lectriquesfonction de transfert

Fonction de Transfert le rapport AV= Vs/Ve classique H(jw) en rgime sinusodal.

Complexe H(jw)=. H(jw)exp(j

(jw)) Forme Canonique :


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Filtres lectriquesGnralits: Cest quoi un filtre :Un filtre est un quadriple qui modifie (ou

filtre) certaines parties d'un signal d'entredans le domaine temps et dans le domaine

frquence.le rle du filtre est de modifier la phase etl'amplitude de ces composantes. Un filtre estcaractris par sa fonction de transfert. On

parle aussi de rponse frquentielle ouencore de transforme de Laplace de larponse impulsionnelle.


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Filtres lectriques Dfinitions

Dfinition de rponse impulsionnelle ou Frquentielle :Dans le domaine temporel, un tel systme estcaractris par unerponse impulsionnelle h(t) vsH(jw) 0u H(f) dans le domaine frquentiel.

Y(t)=x(t)*h(t) x(t) y(t)Larponse impulsionnelled'un systme est lasortie du systme lorsque l'entre est uneimpulsion.

La rponse frquentielle, cest la fonction detransfert en rgime sinusoidal.


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Filtres lectriques Dfinitions On appelle pulsation de coupure c d'une

fonction de transfert H(j) du premierordre (p la puissance 1), la pulsation pourlaquelle le gain Hdbest tel que :

la frquence de coupure :

fc=wc/2


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Filtres lectriques Dfinitions Classification des filtres passe-basUn filtre passe-bas

laisse passer toutes

les frquences entre

la frquence nulle etla frquence de coupure

fc et attnue toutes

les frquences suprieures celle-ci.


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Un filtre passe-hautattnue toutes les

frquences entre lafrquence nulle et lafrquence de coupurefc et laisse passer

toutes les frquencessuprieures celle-ci.

Classification des filtres passe-haut


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Classification des filtres passe-bande

Un filtre passe-bandelaisse passer lesfrquences comprisesentre la frquence decoupure infrieure fc1et la frquence decoupure suprieure f

c2.


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Un filtre rejecteur de bande,aussi appel filtre trappe,cloche ou coupe-bande, laissepasser les frquences entre lafrquence nulle et lafrquence de coupureinfrieure fc1ainsi que lesfrquences entre la frquence

de coupure suprieure fc2

Classification des filtres coupe-bande


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Un filtre passe tout laissepasser toutes les frquencesentre 0 et linfini.

Classification des filtres passe-tout


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Filtres lectriques Dfinitions On appelle gain statique H0d'une fonction de

transfert H(j), le gain lorsque la pulsationtend w vers 0. Not aussi Gain DC.


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Diagramme de BodeMthode de trac du diagramme de Bode(diagramme asymptotique)

Tracer le diagramme de Bode consiste tracer

d'une part le gain Hdb = 20 log | H(j)|et d'autre

part la phase = arg (H(j)) en fonction de lapulsation dans une chelle logarithmique

Pour raliser le diagramme de Bode, il faut faire

une tude pralable de la fonction H(j), en

d'autres termes il s'agit de rechercher les

directions asymptotiques de H(j).


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Diagramme de Bode

Rsum de la mthode(1)Mise sous forme canonique de la fonction de transfert

(2)Approximation de la fonction de transfert: 0;

(3)Approximation de la fonction de transfert: ;

(4)Ecriture des quations du Gain Hdb et de la phase correspondants

(5)Calcul du gain et de la phase au point particulir tel

que p/c (klm ou n)=j(6)Trac des asymptotes, du point particulier et de

fonction rel main leve


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Diagramme de Bode

Mise sous forme canonique de lafonction de transfert


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Diagramme de BodeExemple typique : le circuit RC passe-bas

Soit le circuit RC suivant, dit "passe-bas" :

Zc, ZR : Impdance de C et R ()

= RC constante du temps wc=1 : pulsation de coupure (rad s-1) Pulsation de coupure = pulsation ou le

signal est attnu de 3dB

Ve Vs

R

C

( ) 20 log ( )dBjw H jw

c

c R

ZAv

Z Z

1

( )1

H jwjw


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Diagramme de Bode Lors du choix de wc=1000 (rd/s), On obtient,

les diagrammes de Bode suivants :

-40

-30

-20

-10

0

Magnitude(dB)

101

102

103

104

105

-90

-45

0

Ph

ase(deg)

Bode Diagram

Fre uenc rad/sec


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Diagramme de Bode Exemple typique : le circuit CR passe-haut

Soit le circuit RC suivant, dit "passe-haut" :

Zc, ZR : Impdance de C et R () = RC constante du temps

wc=1 : pulsation de coupure (rd s-1)

Ve

C

R VsR

c R

ZAv

Z Z

( )

1

wH jw

w

( ) 20 log ( )dBH jw H jw


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On obtient, pour ses diagrammes deBode

-60

-40

-20

0

Magnitude(dB)

101

102

103

104

105

0

45

90

Phase(deg)

Bode Diagram

Frequency (rad/sec)


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Diagramme de Bode

Approximation de la fonction detransfert: 0


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Diagramme de Bode

Approximation de la fonction detransfert:


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Diagramme de Bode

Ecriture des quations du Gain Hdbet de la phasecorrespondants


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Diagramme de Bode

Calcul du gain et de la phase au pointparticulir tel que p/c (klm ou n)=j


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Diagramme de Bode

Trac des asymptotes, du pointparticulier et de fonction rel mainleve

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