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IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère

IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/1 Electronique Exercice 1 : Tension de référence On admet que la diode Zener conduit en sens inverse. La tension Zener est EZ = 6,4 V. 1- Montrer que :        + = 3 2 Z S R R 1 E u On donne R3 = 6,8 kΩ. 2- Calculer R2 pour avoir une tension de référence uS = 10 V. 3- Calculer R1 pour avoir un courant de 2 mA dans la diode Zener. Eléments de correction 2- 3,825 kΩ 3- 1,8 kΩ IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/3 Electronique Exercice 02 1- Soit une porte logique inverseuse 4069B (CMOS) : La caractéristique de transfert de cette porte, pour une alimentation de +5 V, est : Compléter le chronogramme (Cf. Annexe). 5 V 0 V vS vE 2,5 V IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 2/3 2- Soit une porte logique inverseuse à trigger de Schmitt 40106B (CMOS) : La caractéristique de transfert de cette porte, pour une alimentation de +5 V, est : On place deux portes en cascade : Compléter les chronogrammes (Cf. Annexe). 5 V 0 V vS vE 2,2 V 3,0 V IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 3/3 Annexe Question 1- Question 2- 3 V 2 V vE t vS 0 V 5 V 3 V 2 V vE t vS1 0 V 5 V vS2 0 V 5 V IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/2 Electronique Exercice 3 : Supervision du niveau d’une cuve de 1000 litres Une cuve est équipée de 3 capteurs : Le capteur « C1 » est placé au quart de la hauteur de la cuve, le capteur « C2 » est placé à mi- hauteur, et le capteur « C3 » est placé aux trois quarts de la hauteur. Quand un capteur est immergé, il fournit un signal logique « 1 ». Autrement, il fournit un signal logique « 0 ». Le tableau de supervision est équipé de 5 voyants lumineux : Le voyant « L1 » s’allume si la cuve contient moins de 250 L. Le voyant « L2 » s’allume si la cuve contient de 250 à 500 L. Le voyant « L3 » s’allume si la cuve contient de 500 à 750 L. Le voyant « L4 » s’allume si la cuve contient plus de 750 L. Le voyant « L0 » s’allume en cas de défaut (les voyants L1 à L4 sont alors automatiquement éteints). Par exemple, la cuve est pleine : Supposons que les capteurs indiquent : C3 = 1 ; C2 = 1 et C1 = 0. Cela veut donc dire qu’il y a un défaut sur le capteur C1 : le voyant L0 s’allume. 1- Etablir la table de vérité. entrées sorties C3 C2 C1 L4 L3 L2 L1 L0 N.B. L0 allumé ⇔ L0 = niveau logique 1 L0 éteint ⇔ L0 = niveau logique 0 (idem pour les autres voyants). 2- En déduire les équations logiques des sorties. 3- Si nécessaire, simplifier les équations logiques. 4- Dessiner le logigramme. IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 2/2 Eléments de correction 4- Logigramme C1 C2 C3 1 1 1 & & L4 & & L3 L2 L1 & & >=1 L0 IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/2 Electronique Exercice 5 : détecteur de seuil à LED 1ère partie UREF = +2 V Tensions de saturation de l’A.O. : Vsat± = ±14 V Tracer (en la justifiant) la caractéristique de transfert uS(uE). 2ème partie La tension de seuil de la LED est 1,6 V. a) Quelle relation lie uE, u et i ? b) Au dessus de quelle tension uE la LED s’allume-t-elle (i > 2 mA) ? c) Au dessous de quelle tension uE la LED est-elle détruite (u < -5 V) ? d) Quel est l’état de la LED quand uE = +14 V ? Calculer i. e) Quel est l’état de la LED quand uE = -14 V ? Calculer u. 3ème partie : synthèse UREF = +2 V et Vsat± = ±14 V. A quelle condition sur uE, la LED s’allume-t-elle ? IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 2/2 Eléments de correction 2ème partie b) 7 V c) -15,6 V d) La LED est allumée. 9 mA e) La LED est éteinte. - 4,5 V 3ème partie : synthèse La LED s’allume quand uE < 2 V. IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/1 Electronique Exercice 7 : montage amplificateur en pont Ce montage constitué de deux amplificateurs opérationnels identiques permet d’amplifier la tension présente en entrée (uE). En pratique, la charge en sortie est souvent un haut parleur ou un servomoteur. On donne : R1 = 2 kΩ, R2 = 98 kΩ, R’1 = 2 kΩ et R’2 = 100 kΩ. 1- Déterminer la relation entre uS1, R1, R2 et uE. 2- Déterminer la relation entre uS2, R’1, R’2 et uE. 3- En déduire que : uS = 100 uE 4- Quel est l’avantage de ce montage par rapport à un amplificateur à un seul amplificateur opérationnel ? Eléments de correction 1- uS1/uE = 1 + R2/R1 = 50 2- uS2/uE = - R’2/R’1 = -50 4- La puissance de sortie est doublée. + + - AO1 uE uS1 R2 R1 charge + + - AO2 R'2 R'1 uS2 uS IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/2 Electronique Exercice 9 : montage dérivateur 1- Quel est le régime de fonctionnement de l’A.O. ? 2- On rappelle que dans un condensateur : dt du C i = Exprimer uS en fonction de i. Exprimer i en fonction de uE. En déduire que : dt ) t ( du RC ) t ( u E S − = 3- On applique en entrée une tension de forme triangulaire : Vérifier que la tension de sortie est rectangulaire. Tracer en concordance de temps la tension de sortie uS et la tension d’entrée uE. On donne : R = 10 kΩ ; C = 10 nF IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 2/2 Eléments de correction 1- L’A.O. est en régime linéaire. 3- Electronique Exercice 11 : sonde de température 1- Déterminer la relation entre uS, uE, R1 et R2. 2- La tension aux bornes de la diode diminue de 2 mV par °C. A 20 °C, la tension de sortie est 7,34 V. Pour quelle température a-t-on uS = 7,12 V ? On donne : R1 = 4,7 kΩ et R2 = 47 kΩ. Eléments de correction 1- uS = 11 uE 2- 30 °C IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/1 + + - uE uS R2 R1 10 kΩ + 15 V Electronique Exercice 12 : amplificateur de différence On donne R1 = 2,2 kΩ et R3 = 2,2 kΩ. 1- Calculer R2 et R4 pour que l’amplification de mode différentiel soit égale à 100. 2- La tolérance sur les résistances est ± 5 %. Calculer le taux de réjection de mode commun. 3- Quelle doit être la tolérance sur les résistances pour avoir un taux de réjection de mode commun de 80 dB ? Eléments de correction 1- R2 = 220 kΩ et R4 = 220 kΩ. 2- 66 dB 3- Tolérance de ± 1 %. IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/1 + - + R3 R4 uE+ R2 uS R1 uE- Electronique Exercice 14 : atténuateur a- Montage amplificateur inverseur + - + uE uS R2 R1 Montrer que l’amplification en tension est : 1 2 V R R A − = b- On modifie le montage de la manière suivante : + - + uE uS R2 R1 R K Calculer R de façon à atténuer la tension de sortie de 20 dB quand on ferme l’interrupteur K. On donne : R1 = 2,2 kΩ et R2 = 220 kΩ. Eléments de correction b- 24,4 kΩ IUT de Nancy-Brabois : département Métrologie-Contrôle-Qualité Fabrice Sincère page 1/1 Electronique Exercice 15 : conversion de plage de tension + - + uE u'E R R + - + uS R2 R1 R3 Vref 1- Quel est le régime de fonctionnement des amplificateurs opérationnels ? 2- Déterminer la relation entre uE’ et uE. 3- Déterminer la relation entre uS et uE’. 4- Synthèse Vérifier que :         − = 3 1 E 2 S R Vref R u R u 5- Application On désire convertir la plage de tension [-1 V, + 1 V] en [0, +1 V] (par exemple : - 0,5 V en entrée donne + 0,25 V en sortie). Calculer les résistances R2 et R3. On donne : R1 = 100 kΩ ; VREF = - 5 V. Eléments de correction 1- Régime linéaire 2- uE’ = - uE 3-     uploads/s1/ exercices-d-x27-electronique.pdf