Electricité, concours Assistant d'ingénieur Lyon 2020.

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Montages équivalents.
On désire alimenter un montage à partir de batteries identiques ( E = 12 V ; r = 15 mW , Q = 80 Ah).
1. Quels sont les montages équivalents de Thévenin et de Norton des deux circuits suivants ?

Montage de gauche :
 On supprime les fem E et il reste deux résitances identiques en dérivation.
Résistance équivalente du modèle de Thévenin et du modèle de Norton : Réq =0,5 r.
Fem du modèle de Thévenin : on remet les sources et on court-circuite AB.
Intensité dans le fil AB : I = E /r +E /r = 2E / r.
Montage de droite :
 On supprime les fem E et il reste deux résitances identiques en série.
Résistance équivalente du modèle de Thévenin et du modèle de Norton : Réq =2 r.
Fem du modèle de Thévenin : on remet les sources et on court-circuite AB.
Intensité dans le fil AB : I = 2E / (2r) =E / r.
Eth = Réq I =2E
2. Quelles sont les conséquences de chaque circuit en terme de tension, d'intensité de court-circuit et de capacité disponible pour le montage ?
Montage de gauche : UAB = 12 V à vide ; ICC =24 / 0,015 =1 600 A ; Q = 160 Ah.
Montage de droite : UAB = 24 V à vide ; ICC =12 / 0,015 =800 A ; Q = 80 Ah.

Adaptation d'impédance.
 1. Quel est l'objectif de l'adaptation d'impédance ?
Optimiser le transfert de puissance électrique entre un émetteur ( source) et un récepteur électrique.
En télécommunications, optimiser le transfert des signaux.
2.3 Utilisation d'une sonde d'adaptation passive x10 pour oscilloscope.
Quelles sont les deux fonctions de ce type de sonde ?
Augmenter l'impédance d'entrée du système de mesure ( oscilloscope + sonde).
Limiter les effets de l'interaction du dispositif de mesure sur le circuit à mesurer / observer.
4. Certaines comportent une capacité réglable. Quel est son rôle et comment effectue-t-on son réglage ?
 Prendre des mesures à haute fréquence ( > 500 MHz) ou sur des circuits à haute impédance.
Au moyen d'un réglage situé sur le corps de la sonde, observer un signal carré à 1 kHz et le rendre le plus carré possible.

Erreur introduite par l'appareil de mesure.
On utilise un oscilloscope d'impédance d'entrée 1 MW / 20 pF pour observer la réponse d'un réseau RC où R = 20 kW et C = 1 nF.
On considère d'abord que le circuit est à vide.

Si Ve est continue et vaut 1 V, quelle est la valeur de V0 ?
En courant continu, le condensateur se comporte comme un interrupteur ouvert : V0 = 1 V.

Meme question en tenant compte de l'impédance d'entrée de l'oscilloscope. En déduire l'erreur relative commise sur Vs par rapport à V0.
En courant continu, les condensateurs se comportent comme un interrupteur ouvert ;
 les deux résistance sont en série : Réqui = 1 +0,2=1,2 MW.
Vs = Ve x1 / 1,2 =0,83 Ve.
|Vs-Ve| / Ve = 0,17 ( 17 %).
Si la tension d'enntrée Ve n'était pas continue, mais sinusoïdale ( 800 Hz, amplitude 1 V et phase nulle), quelle autre erreur induirait l'impédande d'entrée de l'oscilloscope ?
Déphasage entre Ve et Vs.

Electronique.
Transistor.
1. Quelle sont les trois électrodes d'un transistor bipolaire. Les placer sur le symbole et indiquer s'il s'agit d'un transistor  NPN ou PNP.

Type NPN : B représente la base, C le collecteur et E représente l’émetteur.
2. Ib est le courant de base, Ic le courant émetteur-collecteur, Icsat la valeur maximum de Ic, ß le gain du transistor. Que pouvez-vous dire de ces grandeurs pour les trois états d'un transistor ?
Etat passant : Ic = ß Ib.
Etat bloqué : Ib = Ic= 0.
Etat saturé : Ic =  Icsat. Ib = constante= Icsat / ß.
3. En pratique comment vérifier le bon fonctionnement d'un transistor démonté  et sans marquage ? Combien de test s sont nécessaires ?
Utiliser un multimètre. Positionner un des fils du multimètre sur la base du transistor et l'autre sur l'émetteur ou le collecteur.
Pour un transistor du type NPN, le courant passe quand le fil rouge du multimètre est sur la base et le fil noir est en contact avec l'émetteur puis ensuite sur le collecteur. C'est l'inverse pour un transistor PNP ( inversé le fil rouge et le fil noir ).
Seconde mesure entre collecteur et émetteur ( dans les deux sens ) : le courant doit être nul dans les deux sens.
4. Quelle est la principale différence entre un transistor bipolaire et un transistor MOSFET ?
MOSFET : impédance d'entrée capacitive élevée, faible temps de commutation. Transistor commandé en tension.
Le transistor bipolaire est commandé en courant.

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 Amplificateur opérationnel.
1. Entre un capteur (Ve) et un système d'acquisition, on insère le montage ci-dessous. Quel est son rôle ?

Montage suiveur : adaptation d'impédance.
2. Un Trigger de Schmitt réalisé à base d'AOP voit sa sortie Vs évoluer de la façon suivante en fonction de son entrée Ve.

Compléter le chronogramme suivant.
Pour un montage non inverseur, lorsque le point supérieur de basculement est atteint, l'AO bascule son niveau de sortie dans un état haut et si le point inférieur de basculement est atteint, son niveau de sortie est bas.

3. Donner un exemple d'application de ce type de montage.
Mise en forme de signaux analogiques.
Réalisation des circuits de contrôle avec hystérisis :  thermostats, interupteurs crépusculaires, maintien de niveaux dans une cuve.

Filtrage.
1. Indiquer quel type de filtre les schémas suivants représentent ( en terme de bande passante)..

2. Qu'est ce que la transmittance d'un filtre passif ?
C'est la fonction de transfert Vs / Ve, sous forme complexe.
Elle est valable dans les conditions suivantes :
Ve est sinusoïdale.
Pour les filtres passifs, le courant de sortie est nul ( filtre à vide).
Pour les filtres actifs, les AO sont idéaux.
3. Qu'est ce que la fréquence de coupure d'un filtre ?
Pour un circuit électronique, la fréquence de coupure est la fréquence limite de fonctionnement utile de ce circuit.
Bien souvent, cette limite est fixée à la fréquence pour laquelle la puissance de sortie est égale à la moitié de la puissance d'entrée.
4. En filtrage, qu'est ce qu'un "DSP" ?
Processeur spécialisé dans le traitement numérique du signal : filtrage, compression, extraction.

  
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