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Sciences de l'ingénieur · Écoles d'ingénieurs — ENSA — cycle préparatoire

Électronique : Composants et fonctions de base

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Le chapitre se concentre sur les composants passifs (R, C) et actifs (Diodes, Transistors, AOP).

  • Diode : Composant unidirectionnel. Modèle idéal : interrupteur fermé si $V_D > 0$, ouvert si $V_D < 0$.
  • Transistor bipolaire (NPN) : Fonctionnement en commutation (Bloqué/Saturé). Condition : $I_B > 0$ pour saturer.
  • Amplificateur Opérationnel (AOP) : En régime linéaire ($V_+ = V_-$), les montages classiques sont :
    • Amplificateur inverseur : $V_s = -\frac{R_2}{R_1} V_e$
    • Amplificateur non-inverseur : $V_s = (1 + \frac{R_2}{R_1}) V_e$
    • Suiveur : $V_s = V_e$

Méthodes à maîtriser

  1. Analyse d'un circuit à AOP : Vérifier d'abord si le régime est linéaire (présence d'une boucle de contre-réaction).
  2. Étude d'un transistor : Calculer $I_B = \frac{V_{BE} - 0.7}{R_B}$ puis vérifier si $I_C = \beta I_B$ permet la saturation.
  3. Loi des mailles : Appliquer systématiquement $\sum U = 0$ pour résoudre les circuits.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Soit un montage inverseur avec $R_1 = 1k\Omega$ et $R_2 = 10k\Omega$. Si $V_e = 0.5V$, alors $V_s = -10 \times 0.5 = -5V$. Exemple 2 : Transistor avec $V_{BE} = 0.7V$, $R_B = 10k\Omega$, $V_{cc} = 5V$. $I_B = \frac{5 - 0.7}{10000} = 0.43 mA$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier que $V_+ = V_-$ n'est vrai qu'en régime linéaire (avec contre-réaction).
  • Confondre le sens du courant dans une diode.
  • Négliger la tension de seuil ($0.7V$) du transistor ou de la diode.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Électronique : Composants et fonctions de base

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Dans un montage AOP suiveur, le gain est égal à :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre régime linéaire et saturation pour un AOP ?
  1. Le régime linéaire se produit quand il y a une contre-réaction (liaison entre sortie et entrée -). Ici, $V_s$ dépend linéairement de $V_e$.
  2. La saturation se produit quand il n'y a pas de contre-réaction ou que $V_e$ est trop grand. $V_s$ est bloqué à $+V_{cc}$ ou $-V_{cc}$.

💡 À retenir : Si $V_+ = V_-$, on est en régime linéaire.

Kifach n7seb l' gain f montage inverseur ?
  1. La formule est $G = \frac{V_s}{V_e}$.
  2. Pour un montage inverseur, $V_s = -\frac{R_2}{R_1} V_e$.
  3. Donc, le gain est $G = -\frac{R_2}{R_1}$.

💡 À retenir : Le signe (-) indique un déphasage de 180°.

Chno hiya l' fonction dyal l' transistor f had l' chapitre ?
  1. Il sert principalement d'interrupteur commandé.
  2. Quand $I_B$ est suffisant, le transistor est passant (interrupteur fermé).
  3. Quand $I_B = 0$, le transistor est bloqué (interrupteur ouvert).

💡 À retenir : Le transistor permet de commander une charge de puissance avec un faible courant.

Est-ce que l'AOP consomme du courant sur ses entrées ?
  1. Dans le modèle idéal, l'impédance d'entrée est infinie.
  2. Donc, le courant entrant dans les bornes (+) et (-) est nul ($I_+ = I_- = 0$).

💡 À retenir : L'AOP idéal ne consomme aucun courant sur ses entrées.

Kifach n3ref wach l' transistor f saturation wla la ?
  1. Tu calcules $I_B = \frac{V_{commande} - 0.7}{R_B}$.
  2. Tu calcules $I_{C,théorique} = \beta \times I_B$.
  3. Tu compares avec $I_{C,max} = \frac{V_{cc} - V_{CE,sat}}{R_C}$. Si $I_{C,théorique} > I_{C,max}$, il est saturé.

💡 À retenir : La saturation est atteinte quand le courant de base est suffisant.

Pourquoi on utilise une diode en parallèle avec une bobine commandée par un transistor ?
  1. C'est une diode de roue libre.
  2. Elle protège le transistor contre les surtensions lors de l'ouverture du circuit (auto-induction de la bobine).

💡 À retenir : La diode de roue libre est indispensable pour protéger les composants.

C'est quoi un montage suiveur ?
  1. C'est un montage où $V_s = V_e$.
  2. Il sert à adapter les impédances (isoler une source de sa charge).

💡 À retenir : Le suiveur ne modifie pas la tension, il isole le signal.

Est-ce que la résistance d'entrée d'un AOP est toujours infinie ?
  1. En théorie (programme BAC), oui, on considère $R_e = \infty$.
  2. En pratique, elle est très grande mais finie.

💡 À retenir : Dans les exercices, on utilise toujours l'hypothèse $I_e = 0$.

Chno l' farq bin l' montage inverseur o non-inverseur ?
  1. Inverseur : le signal entre sur la borne (-), le gain est négatif.
  2. Non-inverseur : le signal entre sur la borne (+), le gain est positif.

💡 À retenir : La borne d'entrée détermine le signe du gain.

Pourquoi Vs ne peut pas dépasser V{cc} ?
  1. L'AOP est alimenté par $V_{cc}$ et $-V_{ee}$.
  2. Il ne peut pas créer d'énergie, donc la tension de sortie est limitée par les tensions d'alimentation.

💡 À retenir : $V_s$ est toujours compris entre $-V_{ee}$ et $+V_{cc}$.

Comment calculer la tension aux bornes d'un condensateur ?
  1. On utilise la relation $i = C \frac{du}{dt}$.
  2. En régime permanent continu, le condensateur se comporte comme un interrupteur ouvert.

💡 À retenir : En continu, $U_c = E$ après la charge.

Est-ce que le transistor peut amplifier un signal ?
  1. Oui, en régime linéaire (amplification), mais au programme, on étudie surtout la commutation.
  2. En commutation, il travaille en blocage ou saturation.

💡 À retenir : En sciences de l'ingénieur, on privilégie l'usage du transistor comme interrupteur.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On considère un montage amplificateur inverseur avec $R_1 = 2k\Omega$ et $R_2 = 10k\Omega$. La tension d'entrée $V_e = 0.5V$.

  1. Calculer le gain $G$.
  2. Calculer la tension de sortie $V_s$.
  3. Si l'AOP est alimenté en $\pm 12V$, le montage fonctionne-t-il correctement ?
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un transistor NPN est utilisé pour commander un relais de $100\Omega$ sous $12V$. On donne $\beta = 100$ et $V_{BE} = 0.7V$. Le signal de commande est $5V$ avec une résistance de base $R_B = 1k\Omega$.

  1. Calculer le courant de base $I_B$.
  2. Calculer le courant collecteur théorique $I_C$.
  3. Le transistor est-il saturé ? ($V_{CE,sat} \approx 0V$).
Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Soit un montage AOP non-inverseur avec $R_1 = 1k\Omega$ et $R_2 = 3k\Omega$. $V_e = 2V$.

  1. Donner la formule de $V_s$.
  2. Calculer $V_s$.
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