LES LES COMPOSANTS COMPOSANTS

ELECTRONIQUESELECTRONIQUES

SommaireSommaire• Le condensateurLe condensateur• La diodeLa diode• Le transistorLe transistor

BipolaireBipolaireMosFetMosFet

• Le thyristor le triacLe thyristor le triac• Le régulateur de Le régulateur de tensiontension• Le relaisLe relais• L’optoélectroniqueL’optoélectronique• Les circuits de logiqueLes circuits de logique•Les accumulateurs et Les accumulateurs et pilespiles

Les condensateursLes condensateursUn condensateur est un composant électronique Un condensateur est un composant électronique

ou électrique dont l'intérêt de base est de ou électrique dont l'intérêt de base est de pouvoir recevoir et rendre une charge électrique pouvoir recevoir et rendre une charge électrique

en peu de temps.en peu de temps.

Condensateur au papier métallise Condensateur a film plastique

Symbole :

Condensateur ( symbole général) Condensateur polarisé +

--

Charge d’un condensateur a travers une Charge d’un condensateur a travers une résistance.résistance.

 

K R I 

C Uc E     

 

Courbe de charge:

Uc E  2/3 E   t t1

  

· E est constant.  A l'instant t = 0 le condensateur est déchargé Uc = 0A la fermeture de K , la tension de charge du condensateur est définie par :

·On appelle "constante de temps"

·t1 = pour 2/3 de E Quand le condensateur est chargé Uc = E  

t = RCAvec t en s, R en W et C en F

Uc(t) = E ( 1- e-t/RC )

Décharge d’un condensateur a travers Décharge d’un condensateur a travers une résistance.une résistance.

  Uc E   E/3  t t1

   

 

 ·       Quand le condensateur est déchargé Uc = 0  

K R I  

C Uc     

      

  E est constant.· A l'instant t = 0 le condensateur est chargé : Uc = EA la fermeture de K , la décharge du condensateur est défini par :

Uc(t) = E e -t/RC

t1 = pour 1/3 de E

FormulesFormules

Q, la quantité d'électricité "emmagasinée" par le condensateur est définie par:

mais aussi par :

I Intensité absorbée en A

t temps pendant lequel le Q = I.t condensateur emmagasine de

l'électricité en s

t peut être exprimé en heure si Q est en Ah

Q en Coulomb

Q = C.U U en volt

C en Farad

Associations de condensateurs.Associations de condensateurs.

•En série

•

                                       

•La règle est inverse de celle des associations de résistances.

•1/Ceq = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + ...

En parallèle

•Ceq = C1 + C2 + C3 + ...

DIODEDIODE

La diode sert La diode sert principalement au bon principalement au bon fonctionnement d’un fonctionnement d’un circuit en empêchant la circuit en empêchant la circulation du courant circulation du courant dans le mauvais sens.dans le mauvais sens.

Symbole général : Identification du composant :

Applications

La diode, à la manière d'un clapet,elle ne permet le passage du courant que dans un sens.

Le clapet est fermé, le courant est bloquée.

Le clapet est ouvert, le courant

passe.

SchémasSchémas

Schémas et formulesSchémas et formules

Les caractéristiques idéale de la diode à jonction.

La tension de seuil de la diode Vf0 = 0,7V

SchémasSchémas

La formule :

Vg = Vd + Vr

Les différentes diodesLes différentes diodes

•Diode idéale : Elle est parfaitement conductrice, sa résistance directe est nulle, la chute de tension qu’elle produit est nulle aussi.

•Diode réelle : C’est une diode presque idéale.

•Diode de stabilisation de tension : Elle est comme son nom l’indique.

•Diode Zéner : La tension inverse aux bornes de la diode reste constante à condition de maintenir son intensité inverse.

•Diodes électroluminescentes : Voir Clément Lejeune.

Le Transistor bipolaireLe Transistor bipolaireDéfinitiDéfinitiononUn transistor bipolaire permet

d’assurer le rôle d’amplificateur de courant, d’adaptateur de tension.

Il existe différent boîtier de transistor : le X37, TO72, TO5, TO16, X10, TO220, TO3

DésignationIl existe deux types de représentation suivant le sens du

courant :

RelationsRelations

Relation principale :

IE = IB + IC

IC = ß x IB

Avec ß un nombre entre 50 et 500 indiqué sur le transistor.Transistor saturé :

IB = IB sat

Transistor sursaturé :

IB = K x IB sat

Avec K = 2 ou 3

ß sursaturé

Transistor bloqué :

IB = 0

Plus simplement un transistor bipolaire a deux positions :

-Le transistor est bloqué.

-Le transistor est en sursaturation.

ApplicationsApplications

La base du transistor est relié à une résistance qui réduit le courant de base. L’émetteur est directement relié à la masse.

Charge

Formules et schémas Formules et schémas explicatifsexplicatifs

En pratique, on cherche tout d’abord à calculer IC pour pouvoir ensuite calculer IB et enfin RB donc :•IC = Vcc / RC

•IB = IC / B

•IB = K x IB

•RB = VRB / IB avec VRB = Vcmde - VBE

Les transistors MOSFETLes transistors MOSFET

Les transistors MOSFET sont des transistors à effet de champ à grille Les transistors MOSFET sont des transistors à effet de champ à grille isolée, commandés par une tension appliquée sur sa grille. On en isolée, commandés par une tension appliquée sur sa grille. On en

distingue deux types: canal distingue deux types: canal PP et canal et canal NN..

ApplicationsApplications

On intègre dans les circuits logiques ces transistors qui permettent la On intègre dans les circuits logiques ces transistors qui permettent la réalisation d’interrupteurs et d’inverseurs en commandant deux réalisation d’interrupteurs et d’inverseurs en commandant deux

transistors montés en « push pull » (transistors montés en « push pull » (tirer et pousser)tirer et pousser)

Schémas explicatifsSchémas explicatifs

Canal N

drain

Source

grille

Canal P

Source

drain

grille

Lorsque la tension grille-source est inférieure à la tension de seuil, le transistor ne conduit pas, on dit qu’il est bloqué. Dans le cas contraire il conduit le courant entre le drain et la source, on dit qu’il est passant.

Mise en oeuvre

Ve

R

Vcc

Ve

R

entrée

Canal N

Canal P

sortie

1

P

N

V +

Entrée = V+

•Vgs N = V+ canal N est passant

•Vgs P = 0V canal P est bloqué

Vs = 0V

Entrée = 0V

• Vgs N = 0V canal N est bloqué

• Vgs P = -V+ canal P est passant

Vs = V+

Exemple d’application

Le thyristor.Le thyristor.

Le thyristor est un interrupteur électronique unidirectionnel, Le thyristor est un interrupteur électronique unidirectionnel, il devient conducteur suite à une impulsion électrique sur sa il devient conducteur suite à une impulsion électrique sur sa « gâchette » si le courant va de l’anode vers la cathode.« gâchette » si le courant va de l’anode vers la cathode.

Application.Application.

Déclenchement de la gâchette : Lorsque l’impulsion de Déclenchement de la gâchette : Lorsque l’impulsion de la gâchette est suffisante en intensité et en durée la la gâchette est suffisante en intensité et en durée la mise en conduction est rapide.mise en conduction est rapide.

Pour amorcer le thyristor : UAK > 0Pour amorcer le thyristor : UAK > 0 Reste conducteur si : UAK < 0 et IAK < 0Reste conducteur si : UAK < 0 et IAK < 0

Caractéristique électriqueI f(U)

Schéma Schéma électriqueélectrique

Charge<

Ich

A

Th

CCircuit de déclenchement

de la gâchette

G

E ~t

t

t

E

Déclenche.

Ich

Le triac.Le triac.

Une fois enclenché par une impulsion sur la gâchette, le triac Une fois enclenché par une impulsion sur la gâchette, le triac laisse passer le courant. Il permet de simplifier le montage : il laisse passer le courant. Il permet de simplifier le montage : il est en quelque sorte constitué par 2thyristors montés en tête-est en quelque sorte constitué par 2thyristors montés en tête-bêche dans le même boîtier.bêche dans le même boîtier.

Application.Application.

Le triac peut être comparé à 2 thyristors, la conduction Le triac peut être comparé à 2 thyristors, la conduction peut se faire dans les deux sens du courant. Avec une peut se faire dans les deux sens du courant. Avec une impulsion sur la gâchette on rend le triac conducteur.impulsion sur la gâchette on rend le triac conducteur.

Le triac supporte des tensions pouvant atteindre Le triac supporte des tensions pouvant atteindre 800V. Il est commandé par un courant de gâchette IGT 800V. Il est commandé par un courant de gâchette IGT allant de 5 à 50 mA.allant de 5 à 50 mA.

Caractéristique Caractéristique électriqueélectrique

Schéma Schéma électriqueélectrique

LesLes relaisrelaisUn relais est un appareil Un relais est un appareil composé d’une bobine composé d’une bobine (électroaimant) qui lorsqu’elle (électroaimant) qui lorsqu’elle est parcourue par un courant est parcourue par un courant électrique agit sur un ou électrique agit sur un ou

plusieurs contact:plusieurs contact:

Types de contacts  Abréviations

          

-contact à fermeture-contact à ouverture-contact unipolaire inverseur   -contact bipolaire inverseur 

( NO )( NF )( 1R/T ) ( 2R/T )

ConstitutionConstitution

Un relais " standard " est constitué d’une bobine ou Un relais " standard " est constitué d’une bobine ou solénoïde qui lorsqu’elle est sous tension attire par un solénoïde qui lorsqu’elle est sous tension attire par un phénomène électromagnétique une armature phénomène électromagnétique une armature ferromagnétique qui déplace des contacts, voir figure et ferromagnétique qui déplace des contacts, voir figure et photo ci-dessous.photo ci-dessous.

Figure explicative

Photo détaillée

FonctionnementFonctionnement

Lorsque la bobine du relais est alimentée, l’armature Lorsque la bobine du relais est alimentée, l’armature mobile du relais actionne les contacts qui changent mobile du relais actionne les contacts qui changent d’état.d’état.

L

KM1Lorsque l’on appuie sur le bouton poussoir, on alimente la bobine qui ferme le contact. La lampe s’allume.Lorsque l’on relâche le bouton poussoir la lampe s’éteint.

LE GULATEUR DE TENSIONLE GULATEUR DE TENSION

La fonction régulation de tension a pour but de maintenir une tension de sortie constante en agissant sur la tension d’entrée.

Les régulateurs de tension sont des composants qui assurent cette fonction.

SymboleSymbole

RR

(Sortie)

(Entrée)

(Référence)

OOn distingue deux typesdeux types de régulateurs à trois broches :

- les positifs, de type (qui sont les plus utilisés)

- et les négatifs, de type

Ex :Ex : si on souhaite obtenir une tension de +5 V, on utilisera un régulateur 780505 ou 78L0505.

78XX 79X

X

Les 3 broches des régulateurs de tension.

(1) Entrée

(2) Référence

(3) Sortie

(1)(2)

(3)

TENSION DE SORTIE FIXETENSION DE SORTIE FIXE

(exemple pour un régulateur 7805)(exemple pour un régulateur 7805)

7805EntréeEntrée SortieSortie

RéférencRéférencee

EntréeEntrée SortieSortie

+37 V

Ue

+5 V

Us

+7 V

Application : tension de sortie ajustableApplication : tension de sortie ajustable

LM 7805

R1

R2

I OC1

0,33 μF 0,01 μF

C2

1

2

3Entrée Sortie

2V/R1 > 3 I

I = 1,5 mA

O

O

Les diodes électroluminescentes Les diodes électroluminescentes et les afficheurs 7 segmentset les afficheurs 7 segments

I.Les diodes I.Les diodes électroluminescentesélectroluminescentes

Les LED ou DEL sont des composants Les LED ou DEL sont des composants électroniques qui sont capables électroniques qui sont capables d’émettre de la lumière quand un d’émettre de la lumière quand un courant électriques les traverses.courant électriques les traverses.

II.Les afficheurs 7 II.Les afficheurs 7 segmentssegments

Les afficheurs 7 segments sont des Les afficheurs 7 segments sont des afficheurs surtout numériques afficheurs surtout numériques utilisant des LED pour utilisant des LED pour fonctionner.Ils sont très présent fonctionner.Ils sont très présent dans les calculatrices et les dans les calculatrices et les montres.montres.

ApplicationsApplications

Le montage de base d’une LED conciste à relier un générateur avec une résistance et enfin la LED.

Un afficheur 7 segments est en fait un assemblage de LED et de résistance dirigé par un paqué de porte logique.

ExplicationsExplications Qu’elle soit seule ou dans un afficheur, une DEL ne Qu’elle soit seule ou dans un afficheur, une DEL ne

supporte pas:supporte pas:

_ Les tensions inverse trop élevées ( 3à 5V )_ Les tensions inverse trop élevées ( 3à 5V )

_ Les intensité trop grandes ( 20 à 50 mA maximum )_ Les intensité trop grandes ( 20 à 50 mA maximum )

_ Selon sa couleur une DEL supporte une certaine _ Selon sa couleur une DEL supporte une certaine tension seuil ( moins, elle ne fonctionne pas et plus, tension seuil ( moins, elle ne fonctionne pas et plus, elle expose ):elle expose ):

I: infrarouge

II: rouge

III: orange

IV: jaune

V: vert

VI: bleu

VII: blanc

CalculsCalculs

Comment calculer la valeur de la résistance?

En fait on utilise U=R*I mais on ajoute la tension de fonctionnement de la DEL.

Donc U=R*I+Ud ce qui donne: R= (U-Ud)/I

Exemple simple:

Pour R= 5V; I= 2mA; et une DEL jaune donc Ud= 2v on a besoin d’une résistance de R=1.5KOhm

Fonctionnement d’un afficheur 7 segmentsFonctionnement d’un afficheur 7 segments

Un afficheur 7 segments est en fait un microcontrôleur Un afficheur 7 segments est en fait un microcontrôleur relié à des DEL qui éclaire chacune un segmentrelié à des DEL qui éclaire chacune un segment

Selon les informations que l’on envoient aux différentes bornes, on allument différentes DEL ce qui permet de former différents chiffres

Bien que la technologie des afficheurs 7 segments soit un peu en voie de disparition (à cause de l’expansion des LCD), on en trouve toujours beaucoup de nos jours (compteurs numérique). Les DEL, elles, on un belle avenir devant elles. Grâce à leurs faible consommation, leurs bonne durée de vie et leur taille, on peut vraiment tout faire avec !

LES COMPOSANTS LES COMPOSANTS LOGIQUES CMOS TTLLOGIQUES CMOS TTL

TTL 7404

La famille TTL :

transistor transistor logique. Elle utilise Des transistors bipolaires.Temps de propagation faible mais puissance élevé. Alimentation de 5V.

Série des circuits intégré 7400

La famille CMOS :

complementary metal oxide semiconductor. Utilise transistors à effet de champs. Temps de propagation élevé mais faible puissance. Alimentation entre 3 et 15V. Composants utilisant des portes logiques.

Série des circuits intégré 4500

Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie Ent

rée

So

rtie

Idéale 74XX 74LSXX 74ASXX 74ALSXX 40XX 74HCXX 74HCTXX

TTL CMOS

0,4V

0,8V

1,5V

2V

2,4V

2,7V

3,5V

4,9V

"1" logique "0" logiqueIndéterminé

Caractéristiques électroniques

& &

14 13 12 11 10

SCHEMA DE BRANCHEMENT

8

Les piles et accumulateursLes piles et accumulateurs

Un accumulateur électrique est un dispositif destiné à stocker Un accumulateur électrique est un dispositif destiné à stocker l'énergie électrique, sous forme électrique (condensateur) ou l'énergie électrique, sous forme électrique (condensateur) ou accumulateurs électrochimiques, parfois appelés à tort pile accumulateurs électrochimiques, parfois appelés à tort pile

rechargeable.rechargeable.

Lorsque l'on parle d'éléments rechargeables on utilise le terme d'accumulateur. On les distingue des piles électriques qui ne sont par

définition pas rechargeables. Les piles fournissent la quantité d'électricité prévue à leur fabrication (aucune charge, ni préparation

n'est nécessaire avant utilisation).

Accumulateur Plomb-acide

Accumulateurs Ni-Cd (Nickel-cadmium)

Caractéristiques générales des accumulateurs Caractéristiques générales des accumulateurs électrochimiquesélectrochimiques

La tension ou potentiel (en volt). Elle est de l'ordre de quelques La tension ou potentiel (en volt). Elle est de l'ordre de quelques volts pour un élément.volts pour un élément.

• La capacité électrique est généralement indiquée en A.h (Ampère(s) pendant une heure), mais l'unité officielle (SI) est le coulomb. Elle se mesure dans la pratique par référence au temps de charge/décharge.

• La technologie :- Plomb-acide- Ni-Cd (Nickel-cadmium)- Alcaline rechargeable - Ni-MH (Nickel-métal hydrure)- etc.

• L’impédance interne, exprimée en ohm, impédance parasite qui limite le courant de décharge, ainsi que la fréquence de ce courant, en transformant en chaleur par effet joule une partie de l'énergie restituée.

L'impédance est l’équivalent d’une résistance mais pour courant alternatif.

Elle est généralement notée Z

Z = U/I U=Tension efficace (V)

I= Intensité efficace (A)

Caractéristiques générales des accumulateurs électrochimiques

Les piles alcalinesLes piles alcalines

Pile alcalinePile alcalineContrairement aux mentions inscrites sur leurs emballages, les piles Contrairement aux mentions inscrites sur leurs emballages, les piles alcalines « non rechargeables » peuvent elles aussi être régénérées alcalines « non rechargeables » peuvent elles aussi être régénérées partiellement. partiellement.

Alcaline rechargeableAlcaline rechargeable Il existe une version améliorée dite alcaline rechargeable, spécifiquement Il existe une version améliorée dite alcaline rechargeable, spécifiquement destinée à être rechargée de nombreuses fois. destinée à être rechargée de nombreuses fois. Elles peuvent servir d'"accu de secours" grâce à leur longue durée de Elles peuvent servir d'"accu de secours" grâce à leur longue durée de conservation de la charge hors utilisation. Par exemple pour les appareils conservation de la charge hors utilisation. Par exemple pour les appareils photos.photos.

Tableau comparatif des différentes Tableau comparatif des différentes

technologiestechnologies

TypeType Énergie Énergie massiquemassique

Tension d'un Tension d'un élémentélément

Durée de vieDurée de vie(nombre (nombre de de rechargesrecharges))

Temps de Temps de chargecharge

auto-auto-déchargdécharg

eepar par moismois

PlombPlomb 30-35 30-35 Wh/kgWh/kg 2 V2 V 200-300200-300 8-16 h8-16 h 5 %5 %

Ni-CdNi-Cd 40-55 40-55 Wh/kgWh/kg 1,20 V1,20 V 1 5001 500 1 h1 h > 20 %> 20 %

Ni-MHNi-MH 60-70 60-70 Wh/kgWh/kg 1,20 V1,20 V 300-600300-600 2-4 h2-4 h > 30 %> 30 %

Ni-ZnNi-Zn 70-80 70-80 Wh/kgWh/kg 1,65 V1,65 V > 1 000> 1 000 1-3 h1-3 h > 20 %> 20 %

PilePileAlcalinAlcalin

ee

80-160 80-160 Wh/kgWh/kg 1,50-1,65 V1,50-1,65 V < 50< 50

1-16 h1-16 h(selon (selon capacitcapacit

é)é)

< 0,3 %< 0,3 %

Li-ionLi-ion 90-160 90-160 Wh/kgWh/kg 3,7 V3,7 V 500-700500-700 2-4 h2-4 h 10 %10 %

Li-PoLi-Po 80-130 80-130 Wh/kgWh/kg 3,7 V3,7 V 300-500300-500 2-4 h2-4 h 10 %10 %