Electronique S5 Instrumentation / Documents techniques Ressources pédagogiques

L’électronique est une branche de la physique appliquée, utilisant l’électricité comme support pour le traitement, la transmission et le stockage d’informations au sens large (son, image, commande, etc.).

WIKIPEDIA / Electronique / 2019-08-27

Cette première séance à pour but de vous familiariser avec les différents instruments mis à votre disposition dans la salle d’enseignement expérimental d’électronique.

Objectifs pédagogiques

Au terme de cette séance de 4h, vous serez capable de :

  • mettre en œuvre un amplificateur linéaire intégré et de différencier :
    • le mode non-linéaire ;
    • le mode linéaire dans le cadre d’une structure amplificatrice ;
  • câbler des composants sur une platine de prototypage ;
  • réaliser les alimentations adéquates ;
  • utiliser les instruments de mesure classiques :
    • pour mesurer une différence de potentiel, un courant en continu ;
    • générer un signal périodique ;
    • visualiser un signal périodique ;
  • rédiger un compte-rendu au format numérique.

Livrables

A l’issue de cette séance, vous devrez remettre à l’enseignant un compte-rendu numérique de votre travail. Celui-ci devra comporter pour chacun des résultats présentés :

  • l’objectif de la mesure que vous avez réalisée
  • le résultat attendu (comparaison à la théorie) ;
  • le matériel utilisé et la méthode suivie pour réaliser la mesure ;
  • le schéma sur lequel vous vous êtes appuyés ;
  • le résultat obtenu ;
  • l’analyse du résultat.

Partie 0 / Présentation de la salle et du fonctionnement

L’ensemble du matériel présent dans la salle est décrit dans une fiche annexe sur la paillasse.

Salle S1.1 / TP Electronique / LEnsE

Vous pouvez également retrouver ces fiches ici :

S1.1 / 101 S1.1 / 1001 S1.5 / FLUKE S1.5 / FLUKE 88

Partie 1 / ALI en boucle ouverte

Les amplificateurs linéaires intégrés (ALI) ou amplificateurs opérationnels (AOP) sont des composants actifs, c’est-à-dire, nécessitant une alimentation externe. Ils sont capables d’amplifier une différence de potentiel.

Symbole d’un ALI / Tensions et courants associés

Ainsi, en première approximation (sans prendre en compte les défauts possibles des ALI), la tension de sortie vaut : \(V_S(t) = A \cdot (V^+(t) – V^-(t))\) avec \(A\) l’amplification différentielle (valant au moins \(10^5\)).

Alimentation symétrique

La plupart des amplificateurs opérationnels sont capables de traiter des différences de potentiel positives et négatives. Pour cela, il est nécessaire de les alimenter de manière symétrique, c’est-à-dire, avec deux sources de tension fournissant des tensions opposées, souvent notées +VCC, pour l’alimentation positive, et -VCC, pour l’alimentation négative. On trouvera aussi les nominations +VS et -VS (selon les constructeurs).

MISSION : réaliser une alimentation symétrique +10V / -10V à partir des alimentations stabilisées disponibles. Mettre en place un système de contrôle de ces tensions.

Vous pouvez vous aider du tutoriel suivant : Générer des tensions stabilisées (dans la rubrique Caractériser / Mesurer des grandeurs électriques ).

CR : préciser le câblage et les instruments de mesure que vous avez utilisé.

Tension de référence

On se propose d’utiliser un potentiomètre pour générer une tension de référence réglable.

Pour en savoir plus sur les potentiomètres, vous pouvez vous aider du tutoriel suivant : Cabler un potentiomètre (dans la rubrique Modéliser / Modéliser les phénomènes de l’électronique).

MISSION : à l’aide d’un potentiomètre, réaliser une structure permettant d’obtenir une tension de référence paramétrable entre -10V et +10V.

CR : préciser le schéma de câblage utilisé.

Caractérisation de l’AOP

MISSION : réaliser une structure qui compare un signal périodique sinusoïdal d’amplitude de 1V sur l’entrée positive à un signal de référence produit par un potentiomètre sur l’entrée négative (à l’aide d’un AOP de type TL071).

CR : rappeler le câblage d’un AOP standard.

Q : Que se passe-t-il pour un signal sinusoïdal de 100Hz ? De 100kHz ? De 1MHz ?

Un peu de théorie

On peut alors s’intéresser au modèle du premier ordre d’un ALI (rubrique Modéliser / Modéliser les phénomènes de l’électronique).

Q : Quelle est la valeur (approximative) de la bande-passante de l’ALI que vous avez câblé ?

Partie 2 / ALI en boucle fermée

Les ALI sont souvent utilisés pour amplifier des signaux. Mais, dans le mode de fonctionnement précédent, seuls de très faibles signaux à des fréquences très basses sont capables d’être amplifier.

Rebouclage en suiveur

MISSION : débrancher la tension de référence et reboucler la sortie sur l’entrée négative. Brancher le signal sinusoïdal précédent sur l’entrée non-inverseuse.

Q : Que se passe-t-il pour un signal sinusoïdal de 100Hz ? De 100kHz ? De 1MHz ?

CR : préciser le schéma de câblage utilisé.

Structure amplificatrice non-inverseuse

MISSION : réaliser une structure amplificatrice non-inverseuse de gain 20 dB. On prendre une résistance de contre-réaction de 10kΩ.

CR : préciser le schéma de câblage utilisé et la valeur des composants utilisés.

Q : Que se passe-t-il pour un signal sinusoïdal de 100Hz ? De 100kHz ? De 1MHz ?

Caractérisation en fréquence

MISSION : mesurer la réponse en fréquence du système précédent.

CR : préciser le schéma de câblage utilisé et la méthode suivie.

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TP CéTI / Séance 0 / Autour des AOP