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ﺟﻮﻟﻮﻨ
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ﻟﺍـﻜﺘـ
ﻞـــــﺑﺎـﻨـﺑ
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INSTITUT SUPERIEUR DES ETUDES TECHNOLOGIQUES DE NABEUL
Date : 05 Janvier 2009
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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EEXXAAMMEENN
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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/ 6 pts. II/ 3 pts. III/ 06 pts. IV/ 5 pts].
SSYYSSTTEEMMEE DDEE RREEGGUULLAANNTTIIOONN DDEE LLAA TTEEMMPPEERRAATTUURREE DD''UUNN AAQQUUAARRIIUUMM
LLe schéma de principe de la figure 1, représente un système qui permet la régulation de
la température d'un aquarium. Les fonctions chauffage et commande de puissance ne seront
pas étudiées. Les différentes parties du sujet peuvent être traitées séparément.
Tous les amplificateurs opérationnels sont supposés parfaits. Ils sont alimentés en tension
continue de +15 V/–15 V. Leurs tensions de saturation – Vsat sont considérées égales aux
tensions d'alimentation. Les circuits logiques CMOS sont également alimentés en VDD = + 15 V.
II-- EETTUUDDEE DDUU CCAAPPTTEEUURR DDEE TTEEMMPPEERRAATTUURREE ((FFiigg..22..aa && FFiigg..22..bb)) ::
Dans le schéma de la figure 2.a, l'amplificateur opérationnel fonctionne en régime linéaire.
I.1. Exprimer V- en fonction de V1.
I.2. Exprimer i1 en fonction de E, V+ et R.
I.3. Exprimer i2 en fonction de V1, V+ et R.
I.4. Exprimer i en fonction de i1 et i2. En déduire alors la relation i = f(E, R).
I.5. Si E et R sont des constantes, que peut-on dire du courant i dans la diode D ?
I.6. Lorsque le courant dans une diode, polarisée en direct, est constant, la tension de seuil VD
diminue de 0,002 V par degré Celsius (°C). Donner l 'expression de la tension VD en fonction de
la température q de l'eau sachant que VD à 0 °C vaut 0,6 V.
I.7. On veut un courant i' égale à 10 mA (figure 2.b). Calculer R1 et R2 pour avoir VD0 = 0,6 V.
IIII-- EETTUUDDEE DDUU CCOONNDDIITTIIOONNNNEEUURR ((FFiigg..33)) ::
L'amplificateur opérationnel fonctionne en régime linéaire.
II.1. En considérant que V+ = V-, montrer que :
=
V
2
R
4
R
3
V
(
D
Publicité
0
V
D
).
II.2. En reprenant les questions I.6 et I.7, montrer que :
II.3. Calculer le rapport (R4/R3) pour avoir V2 = 0,1.q .
V =
2
,0
002
q
.
R
4
R
3
IIIIII-- EETTUUDDEE DDUU CCOOMMPPAARRAATTEEUURR ((FFiigg..44)) ::
Ce circuit est destiné à commander l'arrêt ou la marche du chauffage par l'intermédiaire de V4
qui agit sur un interrupteur électronique. La courbe V4 en fonction de V3 est donnée figure 5.
III.1. Quelle est le nom de ce circuit ? Entre quelles valeurs varie alors la tension V3 ?
1/4
EEXX..EENN..EELL33--0055//0011//22000099
-
III.2. Les expressions des seuils de basculement VB et VH sont :
+
+
=
V
B
R
5
R
6
E
R
6
R
5
R
6
V
sat
et
V
H
R
5
=
R
6
+
E
R
6
R
5
R
6
Publicité
V
sat
Déterminer les expressions, de la largeur du cycle notée D V et du centre du cycle noté VC.
III.3. On rappelle que V2 = 0,1.q . On relie le point A de la figure 3 avec le point B de la figure 4
de telle sorte que V2 = V3 = 0,1.q . On vaudrait que le centre du cycle VC corresponde à la
température q = 25 °C ; V B corresponde à q = 24 °C et V H corresponde à q = 26 °C.
Calculer les valeurs numériques de VB, VH, VC et D V.
III.4. On prend R5 = 1 kW
. Calculer les valeurs numériques de R6 et E.
III.5. Sur quelle grandeur doit-on agir si on veut modifier la température correspondant au centre
du cycle sans modifier la largeur de celui-ci ?
III.6. Même question si l'on veut doubler la largeur du cycle ?
III.7. Pour quelle valeur de V4 le chauffage est en marche si on veut qu'il s'arrête pour V3 ‡ VH ?
IIVV-- AAFFFFIICCHHAAGGEE DDEE LL''EETTAATT DDAANNSS LLAA CCUUVVEE ((FFiigg..66)) ::
On rappelle que la sortie des portes logiques en technologie CMOS bascule pour une tension
de VDD/2 à l'entrée. Les tables de vérité des portes logique (OR) et (NAND) à deux entrées (x et
y) sont données par le tableau 1 page 3.
Les parties de circuit situées entre les points C et D d'une part et E et F d'autre part sont
identiques et servent essentiellement de protection pour les portes logiques. Les résistances
dans ces parties sont telles que V'5 = +10 V quand V5 = +15 V.
IV.1. Quelle sera la valeur de V'5 lorsque V5 = -15 V ?
IV.2. Remplir alors le tableau sur le document-réponse page 4.
IV.3. On voudrait que la température de l'eau du bac soit comprise entre 24 °C et 26 °C.
Qu'indique alors la diode électroluminescente LED1 lorsqu'elle est allumée ?
IV.4. Qu'indique alors la diode électroluminescente LED2 lorsqu'elle est allumée ?
IV.5. Lorsque LED1 est allumée la tension UD1 = 1,6 V et la tension V7 = 15 V.
Calculer la valeur de la résistance Rp pour limiter l'intensité du courant dans la diode à 20 mA.
BBoonn TTrraavvaaiill
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EEXX..EENN..EELL33--0055//0011//22000099
-
Capteur de
température
Mise en forme
du signal
Comparateur
Commande de
puissance pour le
chauffage
Chauffage
R4
Affichage de
l'état dans la
cuve
Figure 1
R3
R3
-
+
R4
VD
VD0
A
V2
R
-
+
R
Publicité
i1
R
E
D
i
R
i2
V1
VD
Capteur de
Température
Figure 2.a
+15 V
i'
R1
R2
VD0
Figure 2.b
Porte OR
Porte NAND
x y
s
x y
s
0 0 0
0 0 1
0 1 1
0 1 1
1 1 1
1 1 0
1 0 1
1 0 1
Tableau 1
V2
VH
VB
-
+
-
+
C
D1
R7
D
V5
R8
V'5
E
D2
R7
F
V6
R8
V'6
Figure 3
R6
B
R5
Publicité
V3
E
+
-
Figure 4
V4 (en V)
+15
V4
-10
0
VB
VC
VH
+10
V3 (en V)
-15
Figure 5
Rp
Porte OR
LED1
V7
UD1
Rp
Porte NAND
LED2
V8
UD2
Figure 6
3/4
EEXX..EENN..EELL33--0055//0011//22000099
EXAMEN ELECTRONIQUE
(EL3) LE 08 JANVIER 2008 (à remettre avec la copie)
Document réponse Ne pas écrire le nom sur cette feuille
Sur ce document l'axe au-dessus du tableau représente la valeur de V2 ou V3.
Indiquer dans ce tableau les valeurs numériques prises par V5 ; V6 ; V'
5 ; V'
6 ; V7 ; V8 ; lorsque :
VB
VH
V2 = V3
V2 < VB
VB < V2 < VH
VH < V2
0
V5
V6
V'
5
V'
6
V7
V8
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