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INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL
Date : 20 Juin 2005
Durée : 1H30 mn
Coefficient : 03
Pas de documents autorisés
Département : Génie Electrique
Classe : EL3
Matière : Electronique
Proposé par Mr Moez HAJJI
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N.B/ (Il sera tenu compte de la présentation de la copie et de la qualité de la rédaction. Les résultats
devront être encadrés. Des points seront attribués en conséquence).
Barème approximatif de notation : [I/ 4 pts. II/ 3 pts. III/ 5 pts. IV/ 3 pts. V/ 2 pts. VI/ 3 pts].
CCAAPPTTEEUURR––TTRRAANNSSMMEETTTTEEUURR DDEE PPRREESSSSIIOONN
OOn se propose d'étudier le principe de fonctionnement d'un capteur–transmetteur de
mesure de pression (fig.3). Ce capteur–transmetteur a pour but de fournir, à une charge, un
courant d'intensité Is, image de la pression P mesurée (fig.1). Les variations de Is sont
proportionnelles aux variations de P. La caractéristique Is = f(P) est représentée à la figure 2.
Les amplificateurs opérationnels, considérés comme idéaux, sont alimentés sous les tensions
symétriques – Vcc = – 15 V. Leurs tensions de saturations sont – Vsat = – 15 V.
Les parties I, II, III, IV, V du sujet peuvent être traitées indépendamment les unes des autres.
II-- CCOONNDDIITTIIOONNNNEEMMEENNTT ((ffiigg..55)) ::
Le condensateur dont la capacité C dépend de la pression P, est inséré dans le multivibrateur
astable de la figure 5. L'amplificateur opérationnel fonctionne en régime de commutation.
I.1. Donner la relation entre uc, i, R1 et u ainsi que la relation entre i, C et duc/dt. En déduire
alors l'expression de u en fonction de R1, C, uc et duc/dt.
I.2. Donner l'expression de V+ en fonction de R2, R3 et u, puis sachant que R2 = R3, calculer les
valeurs de V+ lorsque u = +Vsat et u = –Vsat.
I.3. On admet que la tension u a pour période T = 2.R1.C.Ln3. Calculer la fréquence F de u
lorsque C = 51 pF et R1 = 1,82 MW
.
I.4. Dessiner l'allure du chronogramme de la tension uc sur la feuille réponse FR2.
IIII-- MMIISSEE EENN FFOORRMMEE EETT CCOONNVVEERRSSIIOONN ((ffiigg..44)) ::
Le montage est alimenté par le signal périodique u, de période T = 204 m s (voir FR1). La sortie
Advertisement
u1 du monostable est donnée sur la feuille réponse FR4. La durée de l'état instable (ou durée
propre) du monostable vaut T0 = 100 m s.
II.1. Le monostable est-il déclenché par un front montant ou descendant de u' (voir FR3) ?
II.2. Quelle est la valeur de u1 pour l'état instable, pour l'état stable ?
II.3. Exprimer la valeur moyenne <u1>, de la tension u1 en fonction de T0, Vcc et F la fréquence
du signal u. Calculer sa valeur lorsque F = 4,9 kHz.
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EX.EN.EL3-20/06/2005
IIIIII-- FFIILLTTRRAAGGEE ((ffiigg..66)) ::
III.1. Montrer que la fonction de transfert du filtre se met en régime sinusoïdal sous la forme :
jw(F
)
=
U
U
2
1
=
)R/R(
5
+
CjR
1
5
4
1
III.2. Préciser la nature du filtre, le module de son amplification maximale Am et sa fréquence de
coupure f0 à –3 dB.
III.3. On veut avoir Am = 1 et f0 = 48 Hz. Calculer les valeurs de R4, R5 et C1.
III.4. Pour u1 un signal continu de 7,35 V. Calculer la valeur de u2.
III.5. Pour u1 un signal périodique dont la fréquence est très supérieure à f0. Quelle relation
existe-t-il entre u2 et la valeur moyenne de u1 noté <u1> ?
IIVV-- RREEGGLLAAGGEE DDEE LLAA CCAARRAACCTTEERRIISSTTIIQQUUEE DDEE TTRRAANNSSFFEERRTT ((ffiigg..77)) ::
IV.1. Pourquoi a-t-on intercalé un montage suiveur avant R8 ?
IV.2. Quelle est l'intervalle des valeurs possibles pour u0 suivant les positions extrêmes du
potentiomètre R7 ? On donne : R6 = 1 kW
, R7 = 150 W
.
IV.3. Montrer que l'on a :
u s
=
1
2
+
Advertisement
1
R
10
R
9
(
u
0
+
).u
2
Calculer us lorsque R9 = 1 kW
, R10 = 20,3 kW
,
u2 = –7,35 V et u0 = 7,5 V.
VV-- CCOONNVVEERRTTIISSSSEEUURR TTEENNSSIIOONN––CCOOUURRAANNTT ((ffiigg..88)) ::
Le convertisseur est représenté par son schéma équivalent linéaire. La source de courant I0 est
une source de courant d'intensité constante telle que I0 = 4 mA. La source de courant iu est une
source de courant commandée par la tension us telle que iu = b us.
V.1. Calculer la valeur de b
pour que Is = Ismax = 20 mA lorsque us = 1,6 V. Préciser son unité.
V.2. Le schéma équivalent du convertisseur n'est valable que pour uL < Vcc. Calculer la valeur
maximale de RL assurant le fonctionnement linéaire du montage.
VVII-- SSYYNNTTHHEESSEE DDUU FFOONNCCTTIIOONNNNEEMMEENNTT ::
VI.1. Sachant que la fréquence F de l'astable varie en fonction de la pression P selon la loi :
F
=
10.5
3 -
.10
P
, montrer que lorsque P = 5 bars, <u1> = 7,425 V.
VI.2. Montrer que Is = 12 mA lorsque <u1> = 7,425 V.
VI.3. Montrer que le point de coordonnées [5 bars ; 12 mA] appartient à la caractéristique
représentée à la figure 2.
Bon Travail
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EX.EN.EL3-20/06/2005
w
-
P
CAPTEUR–
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TRANSMETTEUR
IS
CHARGE
Figure 1
IS (mA)
20
4
0
P (bars)
10
Figure 2
P
Conditionnement
u
Mise en forme
et conversion
u1
Filtre
u2
u0
Amplificateur
Sommateur
uS
Source de
courant
IS
Charge
Vcc
Suiveur
Figure 3
Mise en forme et conversion
u
Circuit de mise
en forme
u'
Monostable
u1
Figure 4
R1
-
+
e
i
uc
C
V+
R2
R3
Advertisement
u
R5
C1
-
+
R4
u1
u2
Figure 5
Figure 6
Vcc
R6
R7
R6
-
+
u0
u0
u2
R9
R8
R8
R10
-
+
us
us
I0
iu
Is
RL
uL
Figure 7
Figure 8
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EX.EN.EL3-20/06/2005
e
e
e
EXAMEN ELECTRONIQUE
(EL3) LE 20 JUIN 2005
Document réponse Ne pas écrire le nom sur cette feuille
(à remettre avec la copie)
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