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République Tunisienne Ministère de l’enseignement supérieur de la recherche sci

République Tunisienne Ministère de l’enseignement supérieur de la recherche scientifique et de la technologie Direction générale des études technologiques Institut supérieur des études technologiques de Nabeul الـمعهـــــد الـعـــــالـي للـدّراســـــات الـتكـنـولوجـيّـــــة بـنـابـــــل ISET de Nabeul-Campus Universitaire-8000 Nabeul Tel : 216-72-220 035 Fax : 216-72-220 033 Département Génie Electrique قـسـم الـهـنـدسـة الـكهـربـائـيّـة ELECTRONIQUE 2 Fascicule des Travaux Dirigés Electronique Analogique  Classe concernée : AII2, EI2, ELNI2 (Semestre 1)  Préparé par : Mr Moez HAJJI Année 2014 Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 1 S SO OM MM MA AI IR RE E I IN NT TR RO OD DU UC CT TI IO ON N ........................................................................................................ 2 T TD D N N° °1 1 : : AO parfait, théorème de MILLMANN .................................................... 3 T TD D N N° °2 2 : : Applications linéaires d’un AO parfait ..................................................... 5 T TD D N N° °3 3 : : Applications linéaires d’un AO réel ......................................................... 8 T TD D N N° °4 4 : : Applications en régime de saturation ..................................................... 12 T TD D N N° °5 5 : : Applications générales d’un AO ............................................................. 15 T TD D N N° °6 6 : : Les oscillateurs sinusoïdaux ................................................................... 18 T TD D N N° °7 7 : : Les filtres actifs ....................................................................................... 20 T TD D N N° °8 8 : : Boucle à verrouillage de phase ............................................................... 24 T TD D N N° °9 9 : : Amplificateur de puissance ..................................................................... 27 T TD D N N° °1 10 0 : : Recueil des Devoirs Surveillés ............................................................. 30 T TD D N N° °1 11 1 : : Recueil des Examens ................................................................................ B BI IB BL LI IO OG GR RA AP PH HI IE E ......................................................................................................... Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 2 I IN NT TR RO OD DU UC CT TI IO ON N Le présent travail constitue un fascicule des travaux dirigés d'électronique analogique, et qui s’adresse essentiellement aux étudiants des ISET du département génie électrique, régime TS, option électronique, niveau semestriel 3 (classe EL3). Ce document s’adapte aussi avec le programme d’électronique analogique du régime LMD, deuxième année, tronc commun, semestre 1 (classes G2 : AII2, EI2 et ELNI2). Il est destiné à accompagner le travail personnel de l'étudiant avec l'aide précieuse de l'enseignant. Dans ce fascicule, j'ai proposé neuf séries d’exercices. La plupart des exercices concernent les applications des amplificateurs opérationnels. Par la suite j'ai rassemblé tous les devoirs surveillés ainsi que tous les examens d’électronique analogique que j'ai proposés depuis septembre 2003 à l'ISET de Nabeul. De nombreux sujets sont également corrigés et commentés. Enfin il est à signaler que ce travail n'a aucun caractère définitif et sa rédaction est provisoire, il ne prétend pas être exhaustif. Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 3 T TR RA AV VA AU UX X D DI IR RI IG GE ES S N N° °1 1 : : A AO O P PA AR RF FA AI IT T, , T TH HE EO OR RE EM ME E D DE E M MI IL LL LM MA AN NN N Exercice 1 L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. 1) Exprimer vs en fonction de v1 et v2. 2) Exprimer l’impédance d’entrée sur chaque entrée. Exercice 2 L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. Exprimer vs en fonction de ve et déterminer l'impédance d'entrée dans les deux cas suivants : 1) L'interrupteur k ouvert. 2) L'interrupteur k fermé. Exercice 3 L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. Exprimer vs en fonction des entrées. Exercice 4 L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. 1) Calculer la tension u en fonction de v1 et vs. 2) En déduire l’expression de vs en fonction de v1. On pose 2 1 1 R R R    - + R R R R R v1 v2 vs Figure 1.1 - + R1 v1 u vs Figure 1.4 R Z2 Z1 R R2 vs Figure 1.2 - + ve R1 R1 R2 k - + C R R C v1 v2 vs Figure 1.3 Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 4 Exercice 5 Source de courant L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. 1) Exprimer I0 en fonction de ve et vs. 2) Si R2 = R3 + R4, montrer que le montage délivre un courant constant qui ne dépend pas de vs : e v R R R I 4 1 2 0   Exercice 6 Source de courant L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. 1) Exprimer le courant I0 en fonction de v1 et v2. 2) Si v2 = 0, donner l'expression de I0 et celle de l'impédance d'entrée du montage. R2 Figure 1.5 - + ve R1 R1 R3 R4 vs i0 N Figure 1.6 R2 vs - + v2 v1 R1 R1 R2 I0 Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 5 T TR RA AV VA AU UX X D DI IR RI IG GE ES S N N° °2 2 : : A AP PP PL LI IC CA AT TI IO ON NS S L LI IN NE EA AU UR RE E D D’ ’U UN N A AO O P PA AR RF FA AI IT T Exercice 1 Amplificateur différentiel L'amplificateur opérationnel est supposé parfait. 1) Exprimer vs en fonction de v1, v2 pour le montage de la figure 7.a. 2) Exprimer également les impédances d’entrées du montage (fig.7.a). 3) Donner l’expression de vs en fonction de v1 et v2 pour le montage de la figure 7.b. 4) Sachant qu'un amplificateur différentiel n'est pas parfait, quel est l'avantage et l'inconvénient majeur du deuxième montage (fig.7.b) par rapport au premier (fig.7.a) ? Exercice 2 Sommateur non inverseur On considère le montage de la figure 2.3 ou l’AO est considéré comme idéal. 1) Exprimer la tension de sortie vs en fonction des tensions d’entrées v1, v2 et v3 et des résistances utilisées dans le montage. 2) Montrer qu’on peut réaliser un amplificateur sommateur non inverseur qui donne vs = A(v1+ v2 + v3), lorsqu’on prend R1 = R2 = R3 = R0. Exprimer alors A en fonction de R et Rf. 3) Comment peut on choisir Rf en fonction de R pour réaliser un sommateur pur ? 4) Donner la relation entre Rf et R pour avoir tension de sortie égale à la valeur moyenne des trois tensions d’entrées. Généralisation. Exercice 3 Amplificateur de tension Pour réaliser un amplificateur inverseur ayant une résistance d’entrée élevée associée à une amplification importante, on utilise le montage de la figure 2.4 ou l’AO est supposé parfait. 1) Donner l’expression de l'amplification vs/ve. 2) Exprimer les impédances d’entrées et de sortie du montage. 3) On donne R3 = 1000 R4 et R4 = R2. - + R0 R R R Rf v2 v3 vs Figure 2.3 R v1 - + R4 R3 R1 R2 v1 v2 vs Figure 2.1.a Figure 2.2.b - + R1 R2 v2 v’2 - + R3 R4 R5 V1 vs Travaux dirigés d'électronique analogique ISET DE NABEUL (2014) Moez HAJJI 6 a) Quel doit être le rapport entre R1 et R2 pour avoir la même amplification avec un montage inverseur. b) Donner les valeurs de R1 et R2 pour une impédance d’entrée égale à 100 k et une amplification égale à 2 000. Exercice 4 Amplificateurs de tension et de courant avec pont diviseur L’amplificateur de la figure 2.5 est réalisé avec un AO idéal. Tous les potentiels sont mesurés par rapport à la masse comme on donne R0 = 180 k, R = 1 k, R1 = R2 = 1,5 k. 1) Amplification de tension non inverseur : La borne E1 est portée au potentiel v1 et la borne E2 est mise à la masse, déterminer le gain vs/v1 en fonction des résistances, simplifier le résultat obtenu lorsque R0 est très grande devant R, R1 et R2. Application numérique. 2) Amplification de tension inverseur : La borne E1 est mise à la masse et la borne E2 est portée au potentiel v2, déterminer le gain vs/v2 en fonction des résistances, simplifier le résultat obtenu lorsque R0 est très grande devant R, R1 et R2. Application numérique. 3) Amplificateur de courant : La borne E2 est maintenue à la masse. Un générateur de courant maintient un courant Ie dan R. Déterminer le gain IS1/Ie, où IS1 est le courant ascendant qui parcourt R1. Application numérique. Exercice 5 Source de tension de référence On considère le montage à amplificateurs opérationnels parfaits représenté ci-dessous, constitué : - d'une pile étalon de f.é.m. E = 1,07 V, de résistance négligeable. - de deux amplificateurs inverseurs A1 et A2, de même résistance d'entrée 15 kΩ et de gains respectifs –5 et –1, disposés en cascade. - d'une résistance R variable (en série avec un interrupteur k) disposée entre l'entrée et la sortie du montage. 1) L'interrupteur k est ouvert. Déterminer : a/ Les valeurs des résistances R1, R' 1, R2 et R' 2. uploads/Philosophie/ travaux-diriges-electronique-analogique.pdf