Apprendre l Electronique en Partant de Zero Niveau 3 Leçons 38 a 47

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Apprendre l Electronique en Partant de Zero Niveau 3 Leçons 38 a 47

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Apprendre
l’électronique
en partant de zéro
Niveau 3Ce pictogramme mérite une explica- des achats de livres et de revues,
tion. Son objet est d’alerter le lec- au point que la possibilité même,
teur sur la menace que représente pour les auteurs, de créer des
pour l’avenir de l’écrit, particulière- œ uvres nouvelles et de les faire
ment dans le domaine de l’édition éditer correctement est aujourd’hui
technique et universitaire, le dévelop- menacée.
pement massif du photocopillage. Nous rappelons donc que toute
Le Code de la propriété intellec- reproduction, partielle ou totale, de
tuelle du 1er juillet 1992 interdit en la présente publication est interdite
effet expressément la photocopie sans autorisation écrite de l’auteur
à usage collectif sans autorisation ou de ses ayants droit ou ayants
des ayants droit. Or, cette pratique cause. Déroger à cette autorisation
s’est généralisée dans les éta- constituerait donc une contrefaçon
blissements d’enseignement supé- sanctionnée par les articles425 et
rieur, provoquant une baisse brutale suivants du Code pénal.
La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part,
que les «copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non destinées
à une utilisation collective», et, d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but
d’exemple et d’illustration, «toute reproduction intégrale ou partielle, faite sans le consentement
de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite» (alinéa 1er de l’article 40).Cette
représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit, constituerait donc une contrefaçon
sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal.Apprendre
l’électronique
en partant de zéro
Niveau 3
Cet ouvrage est une compilation
du Cours d’Électronique en Partant de Zéro
parus dans les numéros 55 à 79 de la revue
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine.SOMMAIRE COURS NIVEAU 3
LEÇON N° 38-1 L’oscillateur avec un inverseur TTL de type
déclenché ou «triggered inverter».Le principe de fonctionnement des
L’oscillateur avec trois inverseurs TTL de type non récepteurs superhétérodynes
déclenché.première partie: la théorie
L’oscillateur avec deux inverseurs TTL de type non
Endodyne - Ultradyne - Tropodyne - Hétérodyne.
Comment fonctionne un superhétérodyne
L’oscillateur d’un superhétérodyne
LEÇON N° 40-1-2
Les oscillateurs avec un inverseur C/MOS de type LEÇON N° 38-2
déclenché.
deuxième partie : mise en application L’oscillateur à trois inverseurs C/MOS non
Construction d’un récepteur Ondes Moyennes déclenchés.
La réalisation pratique L’oscillateur à deux inverseurs C/MOS non
Le réglage
La réception des OM L’oscillateur à NE555
Les oscillateurs à quartz avec des circuits intégrés
TTL-HC/MOS-C/MOS.
Les circuits intégrés TTL, HC/MOS et C/MOSLEÇON N° 39-1
L’oscillateur à un inverseur HC/MOS
Comment concevoir un émetteur L’oscillateur à NAND type HC/MOS
première partie : la théorie L’oscillateur à trois inverseurs TTL
Que signife adapter une impédance? L’oscillateur à inverseur C/MOS
Relier un collecteur à la base d’un transistor L’oscillateur à NAND type C/MOS
amplifcateur. Les derniers conseils
Adapter un transistor fnal à une impédance La tolérance des quartz
normaliséede 50 ou 75 ohms. Conclusion
Le transistor amplifcateur de puissance
La fréquence de travail
La puissance de sortie
LEÇON N° 40-2La tension de travail
Comment convertir la gamme des 27 MHz sur Le gain en dB
Les ultimes conseils les ondes moyennes?.
Les oscillateurs numériques deuxième partie :
LEÇON N° 39-2-1 mise en pratique
Comment concevoir un émetteur Convertir le 27 MHz sur les ondes moyennes
deuxième partie : mise en pratique Le schéma électrique
Le schéma électrique La réalisation pratique
Le calcul du fltre passe-bas La liaison au récepteur
L’étage de modulation
La réalisation pratique de l’émetteur
La réalisation pratique du modulateur
LEÇON N° 40-3Le réglage de l’émetteur
Construction de deux temporisateurs à NE555
Les oscillateurs numériques troisième partie :
mise en pratiqueLEÇON N° 39-2-2
Le premier temporisateurComment concevoir un émetteur
Le calcul de la durée en secondes
deuxième partie : mise en pratique Le calcul de la fréquence
La sonde de charge de 50 ou 75 ohms L’inverseur S1 vers C1-C2
Comment relier le modulateur L’inverseur S1 vers C3-C4
Le dipôle émetteur Le circuit intégré diviseur 4020
Le montage dans le boîtier Les durées théoriques et les durées réelles
Le deuxième temporisateur
Comment contrôler les durées maximales
La réalisation pratique du premier temporisateurLEÇON N° 40-1
La réalisation pratique du deuxième temporisateurLes oscillateurs numériques
Les réglages
première partie : la théorie Conclusion
Les oscillateurs numériques avec des circuits Les contacts de sortie du relais
intégrés TTL et C/MOS.SOMMAIRE COURS NIVEAU 3
Réalisation pratiqueLEÇON N° 41-1
Montage dans le boîtierLes amplifcateurs en classe A, B ou C
Réglage du condensateur ajustable C16
première partie Comment construire ce montage ?
Les amplifcateurs en classes A, B, AB et C
Polarisation de la Base
Le courant de Collecteur
LEÇON N° 44Graphe d’un transistor
Un transistor en classe A CD40103
Le compteur CD40103 à 8 bits
La signifcation des indications sur les broches
Un test de compréhensionLEÇON N° 41-2
ConclusionLes amplifcateurs en classe A, B ou C
Construire ce montage
deuxième partie et fn
Un transistor en classe B
Un transistor en classe AB
LEÇON N° 45Un transistor en classe C
Les nombres binaires et hexadécimaux
La numération décimale
La numération binaire LEÇON N° 42
La numération hexadécimale
Les FLIP-FLOP La conversion de décimal en hexadécimal
Comment fonctionne un circuit FLIP-FLOP La conversion d’hexadécimal en décimal
Le FLIP-FLOP de type SET-RESET avec NAND La conversion de décimal en binaire -RESET avec NOR La conversion de binaire en décimal
Une impulsion peut remplacer le poussoir Une autre méthode
Un relais de type ON/OFF pour convertir les binaires
Un commutateur électronique en hexadécimaux et vice versa
Le FLIP-FLOP de type D Si vous voulez utiliser l’ordinateur
Le FLIP-FLOP D comme diviseur de fréquence Conclusion
Un montage expérimental pour FLIP-FLOP Set-Reset
Le schéma électrique et la réalisation pratique
LEÇON N° 46
Le PUT ou transistor inijonction programmable LEÇON N° 43-1
Les PUT, thyristor, UJT et autre triac
Un fréquencemètre analogique pour Le PUT, P comme programmable
multimètre à aiguille ou numérique Facteur Z versus valeurs de R1-R2
Schéma électrique Exemples de calculs de la fréquence
Réalisation pratique La diminution de la valeur de la fréquence
Montage dans le boîtier L’augmentation de la valeur de la fréquence
Quel testeur (multimètre) utiliser? La valeur des deux résistances R1-R2
Réglages Le signal en dents de scie parfaitement linéaire
Sensibilité d’entrée
Premier montage d’application : un variateur
de lumière pour ampoule secteur 230 V
LEÇON N° 43-2-1 Le schéma électrique
Mise en pratique La réalisation pratique
Comment construire ce montage?Un fréquencemètre numérique à 5 chiffres
10 MHz
Deuxième montage d’application : un variateur
Tension alternative et fréquence de lumière à onde entière
L’étage base de temps Le schéma électrique
L’étage d’entrée La réalisation pratique
Étage compteur-décodeur de LCD Comment construire ce montage?
Troisième montage d’application: Un clignotant
LEÇON N° 43-2-2 secteur 230 V
Les signaux de Latch et de Reset Le schéma électrique
Étage d’alimentation La réalisation pratiqueSOMMAIRE COURS NIVEAU 3
Étage redresseur à deux diodes (fgures 3 et 4)Comment construire ce montage?edresseur à quatre diodes (fgures 6 et 7)
Le passage de la tension impulsionnelle à la tension LEÇON N° 47-1
continue
Première partie : Comment utiliser l’oscillloscope Le redresseur à une demi onde
Notre initiative Le redresseur à double demi onde
La face avant Le résidu de tension alternative
Les commandes de l’oscilloscope Comment éliminer l’ondulation résiduelle
Les commandes VERTICAL MODE
Exemples de calcul
Le «trigger» (déclencheur) dans l’oscilloscope
LEÇON N° 47- 5
Cinquième partie : Le signal carré et son rapport
cyclique visualisés à l’oscilloscope LEÇON N° 47-2
Le calcul du rapport cyclique en pourcentDeuxième partie : Comment mesurer des
tenLe calcul de la durée et de la fréquence
sions continues avec l’oscilloscope L’amplitude d’un signal carré
La sonde L’utilisation du rapport cyclique pour faire varier une
Le calibrage de la sonde tension
Si vous ne voyez aucune onde carrée
Une sonde économique
Mesure des tensions continues
LEÇON N° 47- 6Un exemple de mesure cc
Pour trouver les décimales sixième partie : Utiliser l’oscilloscope comme
Si on ne dispose pas du Tableau 1 un inductancemètre (ou selfmètre)
La mesure des tensions inconnues Les premières opérations à effectuer
Poursuite des opérations
Mesurer l’inductance des selfs
La fréquence d’accord descend jusqu’aux khzLEÇON N° 47- 3
La bande du signal est étroite Troisième partie : Comment mesurer des
tenLa self bobinée sur noyau torique
sions alternatives de 50 Hz avec l’oscilloscope La capacité d’accord
La mesure des tensions alternatives à 50 Hz d d’une MF
Un exemple de mesure AC La fréquence des fltres céramiques
Tension effcace Veff et tension crête-crête Vpp Conclusion
Vpp signal sinusoïdal
Vpp signal triangulaire
Vpp signal carré
LEÇON N° 47- 7
Septième partie : L’oscilloscope et les fgures de
Lissajous LEÇON N° 47- 4
Le schéma électrique quatrième partie : Comment utiliser
l’oscillosLa réalisation pratique
cope pour mesurer des tensions alternatives Comment régler les commandes de l’oscilloscope
de 50 Hz avec l’oscilloscope Comment obtenir ellipses et cercles
L’étage redresseur à une seule diode Si vous disposez d’un GÉNÉRATEUR BF
Ledresseur à deux diodes Inversons les entrées X-Y
L’étage redresseur à quatre diodes Signaux sinusoïdaux et signaux carrés
Comment paramétrer l’oscilloscope Conclusion
La mesure de la tension redressée sur le schéma Comment construire ce montage?
électrique de la fgure 1
La mesuredre 2
La mesure de la tension redre 3
La mesuredressée sur le schéma
électrique de la fgure 4
La mesure de la tension redressée par pont de
diodes sur le schéma électrique de la fgure 6
La mesuredresséepar pont de e 7
La mesure de la tension à l’entrée d’un redresseur
Étage redresseur à une diode (fgures 1 et 2)LE COURS LE COURS
Apprendre
l’électronique
en partant de zéro
Le principe de fonctionnement
des récepteurs superhétérodynes
première partie : la théorie
Dans les années trente, Figure 361 : Une des toutes premières
quand apparaissent les publicités, datant des années vingt,
incitant à acheter un poste de radio. premiers récepteurs
Le texte en allemand dit :
s u p e r h é t é r o d y n e s , “ Quel poste de radio choisir ?”.
convertissant les signaux
reçus en une fréquence
fixe, tout le monde com- Comme nous venons de le dire dans
prend que le succès de ce notre introduction : place, d’abord, à
la théorie en étudiant tout de suite le circuit révolutionnaire est
fonctionnement d’un récepteur supe-dû à sa grande sensibilité
rhétérodyne.
et à son excellente
sélectivité par rapport aux
Le principe de fonctionnement récepteurs simples à
amdes récepteurs plification directe. Même
superhétérodynesaprès quelque 70 ans, ce
circuit à conversion de Au début de ce Cours, nous vous avons
fréquence est toujours déjà proposé de construire un
récepteur pour Ondes Moyennes simple uti-utilisé pour réaliser les
lisant deux FET et un circuit intégré récepteurs AM - FM, les
comme étage final. Dans les années
téléphones portables et
trente, pour acquérir un récepteur radio
les téléviseurs. aussi simple, mais utilisant des tubes
électroniques ou “lampes” (puisqu’il Ce qui a changé avec les
n’existait aucun transistor ou FET ni
superhétérodynes moder- encore moins des circuits intégrés), il
nes, par rapport à ceux des années trente, c’est seulement les composants fallait débourser six fois le salaire
mensuel d’un employé et douze fois celui actifs : en effet, les tubes thermoïoniques, ces mastodontes, si gourmands
d’un ouvrier ! Ces “postes” étaient en énergie et en tension, ont été remplacés par les minuscules transistors,
donc des objets de luxe que bien peu
FET ou MOSFET, mais le principe de fonctionnement est resté inchangé.
de gens pouvaient se payer.
Cette Leçon, en deux parties, vous explique justement le principe de
fonctionnement d’un récepteur superhétérodyne d’une manière simple
*Plusieurs appelations peuvent être données
et nous sommes certains qu’ainsi vous le comprendrez tous. Dans cette à cette bande de fréquences :
OM = Ondes Moyennes (à ne pas confondre première partie nous allons étudier la théorie. Dans la seconde, nous
avec l’expression radioamateur “OM” qui
passerons à la pratique avec la réalisation d’un récepteur superhétéro- signifie Old Man). PO = Petites Ondes et
MW = Middle Wave en anglais ou Mittelwelle dyne simple pour ondes moyennes (OM ou PO ou MW*).
en allemand.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 8 ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 9
NIVEAU 3
LEÇON N°38 -1LE COURS LE COURS
dans le récepteur produisaient deux
fréquences supplémentaires. L’une
égale à la somme des deux
fréquences :
1 200 + 1 210 = 2 410 kHz
et l’autre égale à la différence entre la
fréquence supérieure et la fréquence
inférieure :
1 210 – 1 200 = 10 kHz
La fréquence de 10 kHz entrant dans
la gamme audio, on l’entendait dans
le poste comme un sifflement aigu.
Figure 362 : Dans les tout premiers postes de radio, qui n’étaient pas encore
des superhétérodynes, on avait besoin de beaucoup de boutons pour accorder Si le récepteur était accordé sur une
tous les étages amplificateurs HF. Comme les transistors n’existaient pas
station émettant sur 750 kHz et s’il
encore, on utilisait deux grosses piles, l’une de 6 V pour chauffer les filaments
existait une station voisine en fré-et l’autre de 90 V pour fournir la tension anodique des “lampes” ou tubes
quence sur 763 kHz, ces deux fréquen-électroniques, encore appelés “thermoïoniques”.
ces entrant en même temps dans le
récepteur produisaient deux
fréquenTant que les stations émettrices se gné de sifflements fastidieux. Ces siffle- ces supplémentaires. L’une égale à la
comptaient sur les doigts d’une main, ments se produisaient quand deux fré- somme des deux fréquences :
de tels récepteurs permettaient une quences adjacentes, en se mélangeant,
bonne réception, mais petit à petit les produisaient une troisième fréquence 750 + 763= 1 518 kHz
émetteurs se multiplièrent et augmen- comprise de la bande audio.
tèrent leur puissance sans limite : en et l’autre égale à la différence entre
effet, à cause de leur faible sélectivité, En fait si le récepteur était accordé sur la fréquence supérieure et la
fréces récepteurs captaient, en plus de la une station émettant sur 1 200 kHz quence inférieure :
station sur laquelle ils étaient accordés, et s’il existait une station voisine en
la musique ou la parole des émetteurs fréquence sur 1 210 kHz, ces deux 763 – 755 = 8 kHz
voisins en fréquence, le tout accompa- fréquences entrant en même temps
Figure 364 : Dans les années 1928-1930 apparaissent les
premiers récepteurs superhétérodynes. Le coffret, toujours
Figure 363 : En 1924, on pense à embellir les postes en bois, est rendu plus élégant et le cornet est remplacé par
de radio en les insérant dans un “coffret” en bois, l’ébé- un haut-parleur, ou “saladier”, interne et la qualité sonore
nisterie. Le haut-parleur n’est encore qu’un cornet et la s’améliore. Plus tard, les postes de bas de gamme seront
fidélité du son laisse beaucoup à désirer. en bakélite.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 8 ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 9LE COURS LE COURS
(F1)
(F2)R3
R1F1Figure 366 : En appliquant (F1+F2)
sur l’émetteur du transistor TR1 (F1-F2)R3 CC2R1F1 un signal prélevé sur un gé- B
nérateur HF, on trouve sur TR1 C3F1C2 C Ele collecteur quatre fréquen-B
L1 C1ces différentes.
R2 F2R4E
L1 C1
R2 R4 C3 GENERATEUR HF
R1 L3Figure 365 : Sur le collecteur du C4 L2
transistor d’un préamplificateur HF Figure 367 : En appliquant F1 F4
ordinaire, on trouve la fréquence sur le collecteur un cir-TR1
C2 Caccordée par le circuit d’entrée cuit accordé sur 455 kHz
B
L1-C1. (L2-C4), on prélève
seuleC3
E ment F4 et non les autres
La fréquence de 8 kHz entrant dans la L1 C1 F1-F2-F3.
R2 F2R4gamme audio, on l’entendait dans le
poste comme un sifflement aigu.
GÉNÉRATEUR HF
Pour éliminer ces sifflements
produits par le mélange de deux fré- Comment fonctionne
quences proches l’une de l’autre, un superhétérodyne appliquons un signal prélevé sur un
certains chercheurs conçurent des générateur HF externe, sur le
colrécepteurs plus sélectifs, brevetés Nous allons maintenant vous expliquer lecteur nous retrouvons bien quatre
sous des noms assez fantasques : comment, dans un récepteur superhé- fréquences :
térodyne, on peut convertir une
fréEndodyne - Ultradyne - quence quelconque en une troisième F1 = fréquence d’accord de L1 et C1,
Tropodyne - Hétérodyne. n’entrant pas dans la gamme audio. Si F2 = fréquence du générateur HF
applinous réalisons un étage amplificateur quée sur l’émetteur,
Pour tous ces récepteurs, le signal HF, comme le montre la figure 365, F3 = fréquence égale à la somme
capté était mélangé avec un signal HF nous savons que sur le collecteur du F1+F2,
produit par un oscillateur interne, de transistor nous obtenons la fréquence F4 = fréquence égale à la différence
manière à obtenir une troisième fré- accordée par la self L1 et le condensa- entre la fréquence la plus élevée et la
quence n’entrant pas dans la gamme teur variable C1. Si, en tournant l’axe fréquence la plus basse.
audio par soustraction de la fré- de C1, nous faisons l’accord sur une
quence la plus basse à la fréquence station émettant sur 1 200 kHz, sur Donc, si nous accordons L1-C1 sur
la plus haute. De tous ces récep- le collecteur nous obtenons les 1 200 la fréquence de 630 kHz et si nous
teurs sortit un récepteur technique- kHz amplifiés. Donc, si nous nous appliquons sur l’émetteur du
transisment perfectionné, c’est le fameux accordons sur une station émettant tor une fréquence de 1 085 kHz, sur
superhétérodyne. Dans un superhé- sur 1 480 kHz, nous obtenons sur le le collecteur nous obtenons ces
quatérodyne se trouve un double con- collecteur les 1 480 kHz amplifiés. tre fréquences :
densateur variable : une cage (c’est Par conséquent, si nous assimilons
ainsi qu’on appelle une section de ce ces kHz à des poids en grammes, en F1 = 630 kHz
CV) était utilisée pour s’accorder sur les mesurant avec une balance, nous F2 = 1 085 kHz
l’émetteur et l’autre pour faire varier lisons 630 - 1 200 - 1 480 grammes, F3 = 1 780 kHz (630 + 1 085)
la fréquence produite par l’oscillateur comme le montre la figure 368. Si, F4 = 455 kHz (1 085 – 630)
local HF. sur l’émetteur du transistor de l’étage
amplificateur de la figure 366, nous Si nous montons sur le collecteur un
Figure 368 : Considérons les kHz
comme des poids en grammes, si 630 g 1200 g 1480 g
vous accordez le circuit L1-C1 de
la figure 365 sur 630 kHz et que
vous mettez ce “poids” sur une
balance, cette dernière vous indique
630 grammes. Si en revanche vous 630 g 1200 g 1480 gvous accordez sur 1 200 kHz ou
1 480 kHz, la balance vous
indique respectivement 1 200 et 1 480
grammes.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 10 ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique - Niveau 3 11