28 2. Rôle principal des composants électroniques

fonctionnent à très basse tension. Il faut faireattention à cette caractéristique dès que la résis-tance est employée sous une tension supérieure à(ou proche de) sa tension maximale, comme c’estle cas par exemple quand elle est reliée directe-ment sur le secteur 230 Vac (la valeur de 230 Vacest en effet une valeur efficace, la valeur crêteest 1,41× plus élevée, ce qui correspond à 320 Vcrête environ). Il fut une époque où la tension dusecteur, de 220 Vac donnait une tension crête voi-sine de 310 V. Les résistances qui supportent300 V pouvaient à la limite suffire, on comptaitalors sur la petite marge de sécurité que le fabri-cant était obligé d’octroyer au composant, et on« oubliait » son vieillissement prématuré (pascelui du fabricant). Cette façon de faire, peu pro-fessionnelle, n’était bien sûr pas recommandée àl’époque, et l’est encore moins aujourd’hui. Sivous devez utiliser une résistance de 2 MΩ sousune tension de 230 V, vous utiliserez une uniquerésistance de 2 MΩ qui supporte une tension d’aumoins 350 V ou vous mettrez en série deux résis-tances classiques de 1 MΩ/250 V chacune. Il estimportant dans ce deuxième cas que les deuxrésistances aient grosso modo la même valeur(pas besoin d’une précision à l’ohm près) pourune répartition équitable des tensions.

Résistances sensibles aux conditions ambiantes (lumière, température, humidité)Si la valeur des résistances classiques dépendaitde la lumière ou de l’humidité ou si elle doublaitavec une élévation de température de 10 °C, onaurait des chaînes haute-fidélité et des autoradiosqui se comporteraient sans doute de façon étrangequand viendrait l’été ou l’hiver. Heureusement,ce n’est pas le cas : les résistances qui réagissentà de tels paramètres extérieurs sont classées dansune catégorie bien à part et sont justement utili-sées pour ces caractéristiques particulières. Ontrouve ainsi :

✦ Varistances : leur valeur décroît quand latension à leurs bornes dépasse une certainevaleur, heureusement connue à l’avance. Ce

type de composant est principalement utilisépour assurer une protection contre lessurtensions. On peut par exemple en trouvercâblées en parallèle sur l’arrivée secteurd’une alimentation secteur, en sortie d’unonduleur ou en parallèle sur un tweeter (haut-parleur d’aigus) dans une enceinte Hi-Fi.

✦ Humidistances « résistives » : leur valeurdiminue quand le taux d’humidité augmente,et inversement. Il ne faut pas confondre cecomposant peu précis avec les humidistancescapacitives dont la valeur varie aussi avecl’humidité mais qui nécessitentimpérativement d’être insérées dans unoscillateur pour fonctionner (en fait, les deuxtypes d’humidistance – résistive et capacitive– doivent être utilisés en alternatif pour unfonctionnement convenable).

✦ Photorésistances (LDR, Light DependentResistor) : leur valeur diminue d’autant plusque la lumière qui les frappe est plus forte.La valeur résistive de tels composants peutêtre de plusieurs mégohms dans l’obscurité etdescendre à quelques dizaines ou quelquescentaines d’ohms quand ils sont fortementéclairés. Première application, fort logiqued’ailleurs : la détection de présence oud’absence de lumière. À ne pas confondreavec les photodiodes et les phototransistors,qui eux aussi réagissent à la quantité delumière qui les frappe mais sont classés dansla catégorie des semi-conducteurs.Exemple : LDR03, LDR04 (petite), LDR720,LDR1000 (grosse).

✦ Thermistances à CTN ou CTP : leur valeurvarie en fonction de la température.CTP = Coefficient de Température Positif, larésistance augmente quand la températureaugmente. (En anglais PTC : Positive TemperatureCoefficient)CTN = Coefficient de Température Négatif,la résistance augmente quand la températurediminue.(En anglais NTC : Negative TemperatureCoefficient)

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2.3 Diodes 73

de tension BAT1 provoque le passage d’un cou-rant donné à travers les trois composants R1, D1et RL. Son intensité dépend de la valeur de cha-que composant, mais une chose est sûre, l’inten-sité du courant qui circule dans R1 est égale à lasomme de l’intensité des courants qui circulentdans D1 et dans RL. Détaillons un peu tout celadans le schéma de la figure 2.3.4.c : on y a ajoutéun voltmètre en parallèle sur D1 et RL et des« sondes de courant » sur les lignes de liaison.

Dans ce nouveau schéma, on voit aussi les cou-rants qui circulent dans les différentes branchesdu montage grâce aux « ampèremètres » Ibat, Idet Ir insérés localement (flèches avec valeurnumérique exprimée en ampères). Les valeursmesurées confirment que le courant Ibatde 17 mA (0,017 A) est bien égal à la somme descourants Id et Ir, respectivement de 8,75 mAet 8,25 mA (valeurs arrondies). Tout l’art de cetype de montage consiste à trouver la bonnevaleur de R1 pour garantir le respect des pointssuivants :✦ l’intensité du courant qui circule dans la

diode zener ne doit pas être trop faible pourque la diode travaille dans de bonnesconditions, mais elle ne doit pas être tropélevée pour ne pas la griller, même si RL estdéconnectée ;

✦ le courant restant (limité par R1, qui netraverse pas la diode D1) doit être suffisantpour faire fonctionner correctement le

montage raccordé en sortie (circuitreprésenté par RL).

Dans les faits, le calcul de R1 est très simple si onconnaît la consommation du circuit à alimenter etsi cette consommation ne varie pas trop. Si laconsommation du circuit (RL) varie trop ou si elleest inconnue, on ne peut plus se contenter de cemontage simple, il faudra en choisir un autre plusefficace (mise en œuvre d’un régulateur de ten-sion intégré par exemple, cela sera vu plus loin).

Une diode zener peut aussi être utilisée pour créerune tension de référence stable dans un montagecomparateur de tension. C’est ainsi qu’avec peude moyens on peut réaliser un indicateur de ten-sion pour batterie qui allume une LED quand latension de la batterie est trop faible. C’est ce quemontre le schéma de la figure 2.3.4.d.

Nous n’allons pas détailler le fonctionnement duschéma de la figure 2.3.4.d car nous en sommesencore au début de notre apprentissage del’électronique, mais nous allons tout de même envoir le principe général. Le composant U1 est uncircuit intégré de type amplificateur opérationnel(AOP pour Amplificateur OPérationnel ou ALIpour Amplificateur Linéaire Intégré). Ce compo-sant possède deux broches d’entrée (une inver-seuse et l’autre non-inverseuse) et une broche desortie. Câblé comme il l’est ici, le comportementde l’AOP est le suivant :

Figure 2.3.4.c - Mesure de la tension aux bornes de D1 et RL. Cette tension correspond à peu de chose près à la tension zener de la diode D1 (la tension réelle aux bornes de la diode zener varie un peu autour de sa tension nominale en fonction du courant qui la traverse). La somme des courants Ir (à travers RL) et Id (à travers D1) est égale au courant total Ibat à travers R1 et débité par la batterie BAT1.

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4.3 Décomposition composant par composant 153

sant pour voir ce qui se passe. Cette expériencepratique simple est le parfait complément de ceque l’auteur d’un montage peut donnercomme explication de texte. Notez qu’oneffectue souvent ce genre d’exercice nonpas pour expérimenter mais parce qu’onn’a pas en stock la valeur exacte du compo-sant en question... Dans ce cas on espèresimplement que le circuit va fonctionner et oncroise les doigts. C’est assez formateur.

4.3.1 Reconnaître une diode de protection

Dans certains circuits électroniques, une diodeest ajoutée pour protéger une partie du circuitdans lequel elle se trouve. Dans certains cas defigure, cette diode est montée dans le sens pas-sant, dans d’autres cas elle est montée en inverseet ne conduit que sous certaines conditions« critiques ».

Par exemple, on ajoute une diode de roue libre enparallèle sur un relais commandé par un circuitintégré logique ou un transistor. Cette diode est

montée en inverse et ne conduit pas dans l’étatnormal de fonctionnement. Elle ne conduit que siune tension inverse se présente, ce qui est le casquand la tension présente aux bornes de la bobinedu relais disparaît et que le relais se décolle.Cette tension inverse créée par le relais lui-mêmecauserait presque à coup sûr des dommages irré-versibles au composant qui commande le relais sielle n’était endiguée par la diode. Le schéma de lafigure 4.3.1.a montre un exemple d’une telleapplication.

4.3.2 Reconnaître un pont diviseur résistif

C’est un réflexe qui vient avec le temps, toutefoison repère très vite deux résistances à la verticale,l’une au-dessus de l’autre. C’est souvent le casdans les étages amplificateurs linéaires à transis-tors par exemple, comme le montre l’exemple dela figure 4.3.2.a où les résistances R1 et R2 for-ment un pont diviseur dessiné de façon« conventionnelle ».

Figure 4.3.2.a - Exemple d’étage amplificateur à transistor : les deux résistances R1 et R2 constituent un pont diviseur résistif pour la polarisation de base de Q1.

Figure 4.3.2.b - Ce schéma est rigoureusement identique au schéma de la figure 4.3.2.a. La seule différence réside dans la façon dont les deux résistances R1 et R2 sont dessinées. D’un point de vue électrique, elles forment là aussi un pont diviseur de tension.

pont diviseur résistif

pont diviseur résistif

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156 4. Apprendre à lire un montage électronique

4.3.6 Analyse minutieuse d’un schéma

Voici maintenant deux exemples de schémas« simples » dans lesquels on cherche à connaîtrele rôle de chaque composant. Le premier schémaest un préamplificateur RIAA11 pour platine àdisque vinyle (figure 4.3.6.a). Je vous laisse lireles commentaires portés directement sur leschéma.

Pourquoi appliquer une amplification nonlinéaire et aussi « tordue » au signal audio resti-tué par la tête de lecture qui parcourt le disquevinyle ? Parce que pour des raisons de limitesphysiques au moment de la gravure et de qualitéacoustique au moment de la lecture, les disquesvinyles sont gravés avec très peu de graves etavec beaucoup d’aigus. Avec ce type de préam-plificateur correcteur, les graves qui manquentsont fortement amplifiés et les aigus qui sont entrop sont moins amplifiés (c’est relatif, on consi-dère qu’ils sont atténués par rapport au reste).Cela redonne au son qu’on écoute une consis-tance normale. Si on utilisait un amplificateurlinéaire qui amplifie de la même façon toutes lesfréquences (comme le fait un préamplificateurpour microphone), le son du disque vinyle seraitrestitué avec beaucoup trop d’aigus et manqueraitcruellement de graves, il serait vraiment trèsdésagréable à écouter ! Notez pour finir qu’il esttrès facile de transformer ce préamplificateurRIAA en préamplificateur linéaire (sans correc-tion de la courbe de réponse en fréquence). Il suf-fit pour cela de remplacer le quadruplet decomposants [R4, R5, C3, C4] par une uniquerésistance de quelques dizaines à quelques centai-nes de kΩ.

La figure 4.3.6.b (page 158) montre le schémad’un oscillateur à rapport cyclique variable quipeut servir à régler la luminosité d’une lampe à

incandescence ou d’un paquet (plusieurs bran-ches) de LED, ou encore à faire varier la vitessed’un moteur à courant continu.

Avant même de décortiquer le schéma, ons’aperçoit que le circuit est composé de deuxsous-ensembles distincts : l’oscillateur à base deporte logique CD4093 et l’amplificateur de cou-rant basé sur un transistor MOSFET de puissance(Q1) qui permet l’usage du montage dans unelarge palette d’applications ; entre ces deux par-ties, il y a une simple résistance (R2).

4.4 Différentes façons de dessiner la même chose

Sur un schéma électronique, l’orientation descomposants électroniques n’est pas imposée,même si la logique pousse à prendre (et ensuite àgarder) quelques réflexes. On peut les disposercomme on veut, horizontalement ou verticale-ment, voir en biais, pourquoi pas. Le tout est degarder une certaine cohérence pour que le toutsoit bien lisible ; là, le bon sens l’emporte généra-lement. Si en France nous sommes habitués àécrire ou lire un texte de gauche à droite et de hauten bas, pourquoi ne pas essayer de garder cetusage pour un schéma électronique ? En effet ilest très fréquent que sur un schéma on trouve unsignal qui se promène d’un endroit à un autre,c’est le cas notamment dans un amplificateuraudio ou vidéo, ou encore un détecteur de« quelque chose » : un signal électrique (peuimporte sa forme) entre dans un circuit et en sorttransformé. Dans ce cas, il n’est pas du tout illo-gique de représenter l’entrée du système sur lagauche d’un schéma et la sortie sur la droite. Biensûr il est des cas où le schéma est tellement volu-mineux qu’on ne peut pas le faire tenir en entiersur une seule « ligne ». Dans ce cas, on peut ledécomposer en plusieurs sous-ensembles quitiennent sur une ou plusieurs feuilles. Les deuxschémas de la figure 4.4.a (page 159)

11. RIAA : la Recording Industry Association of America a établi une norme d’enregistrement et de lecture de disques vinyles.

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194 11. Outillage minimum

11.3 Petit outillage

11.3.1 Tournevis et pinces

Les tournevis et les pinces sont souvent utilisésen électronique, en électricité générale et enmécanique. Les outils requis pour l’électroniquesont globalement plus petits car les composantsmanipulés (tenus, pliés ou coupés) sont petits. Ontrouve des écarts de prix énormes entre certainespinces et d’autres. Bien sûr cela est lié aux diffé-rences de qualité qui peuvent être extrêmes. Onimagine sans peine qu’un ensemble de dix outils

vendu 10 € le lot ne vaudra pas une pincevendue 15 € l’unité. Pour débuter en électroni-que, mieux vaut éviter les tournevis ou les pincesde piètre qualité. Choisir les premiers prix vousconduira à repasser commande bien plus vite quevous ne le pensiez, surtout si vous vous acharnezà votre atelier tous les soirs de la semaine et tousles week-ends. Pour ce qui est des petits tournevisappelés « tournevis d’horloger » ou « tournevisde précision » (en général cinq ou six tournevisdifférents dans une même boîte plate en plasti-que), évitez absolument la « boîte à 1 € » commede la figure 11.3.1.a.

Figure 11.2.3.a - Ce petit appareil bien pratique permet de maintenir le circuit imprimé dans la position désirée.

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