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Introduction aux montages variés

MONTAGES VARIÉS
Sciences de l'ingénieur - 1ère

Découvrez les circuits électroniques de base et leurs applications

Diviseur
Ampli
Oscillateur

Montage diviseur de tension

Principe du diviseur

PRINCIPE DE BASE
Définition

Un diviseur de tension est un circuit constitué de deux résistances en série qui permet d'obtenir une tension proportionnelle à la tension d'entrée. La tension de sortie est toujours inférieure à la tension d'entrée.

Objectif : obtenir une tension réduite à partir d'une tension d'entrée
Schéma du montage
Vin
→
R1
→
R2
→
GND
Vout

Formule du diviseur de tension

Calcul de la tension de sortie

FORMULE GÉNÉRALE
Tension de sortie

La tension de sortie du diviseur de tension est donnée par la formule :

\( V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} \)

Où R1 est la résistance en haut et R2 est la résistance en bas du diviseur.

EXEMPLE NUMÉRIQUE
Calcul pratique

Si Vin = 12V, R1 = 2kΩ et R2 = 1kΩ, alors :

\( V_{out} = 12 \times \frac{1000}{2000 + 1000} = 12 \times \frac{1}{3} = 4V \)

Montage amplificateur inverseur

Amplification avec inversion

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Caractéristiques

Un amplificateur inverseur utilise un amplificateur opérationnel (AOP) pour amplifier un signal d'entrée. Le signal de sortie est inversé par rapport au signal d'entrée, et le gain est déterminé par le rapport des résistances de contre-réaction.

SCHÉMA DE PRINCIPE
Montage typique
Vin
→
R1
→
(-)
→
AOP
→
Vout
R2

Formule de l'amplificateur inverseur

Calcul du gain

GAIN EN TENSION
Formule du gain

Le gain en tension de l'amplificateur inverseur est donné par :

\( A_v = -\frac{R_2}{R_1} \)

Le signe négatif indique que la sortie est inversée par rapport à l'entrée.

TENSION DE SORTIE
Calcul de Vout

La tension de sortie est obtenue par :

\( V_{out} = -V_{in} \times \frac{R_2}{R_1} \)

Montage amplificateur non inverseur

Amplification sans inversion

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Caractéristiques

Un amplificateur non inverseur amplifie un signal d'entrée sans l'inverser. Le gain est toujours positif et supérieur ou égal à 1. L'impédance d'entrée est très élevée.

SCHÉMA DE PRINCIPE
Montage typique
Vin
→
(+)
→
AOP
→
Vout
R2
R1
GND

Formule de l'amplificateur non inverseur

Calcul du gain

GAIN EN TENSION
Formule du gain

Le gain en tension de l'amplificateur non inverseur est donné par :

\( A_v = 1 + \frac{R_2}{R_1} \)

Le gain est toujours positif et supérieur ou égal à 1.

TENSION DE SORTIE
Calcul de Vout

La tension de sortie est obtenue par :

\( V_{out} = V_{in} \times \left(1 + \frac{R_2}{R_1}\right) \)

Montage suiveur de tension

Impédance d'entrée élevée

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Caractéristiques

Le montage suiveur de tension est un cas particulier d'amplificateur non inverseur avec un gain unitaire (gain = 1). La tension de sortie est égale à la tension d'entrée. Ce montage est utilisé pour isoler des circuits ou adapter des impédances.

SCHÉMA DE PRINCIPE
Montage typique
Vin
→
(+)
→
AOP
→
Vout
→
(-)

Montage oscillateur

Génération de signaux

PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
Caractéristiques

Un oscillateur est un circuit qui génère un signal périodique sans avoir besoin d'un signal d'entrée. Il convertit l'énergie continue en énergie alternative. Les oscillateurs sont utilisés dans les horloges, les émetteurs radio, et de nombreux autres dispositifs électroniques.

TYPES D'OSCILLATEURS
Catégories
  • Oscillateurs RC (résistance-capacité)
  • Oscillateurs LC (inductance-capacité)
  • Oscillateurs cristal
  • Oscillateurs à quartz

Exercice d'application

Analyse de circuits

ÉNONCÉ
Exercice

On considère un diviseur de tension avec R1 = 10kΩ et R2 = 5kΩ. La tension d'entrée est de 9V.

1. Calculer la tension de sortie.

2. Si on remplace ce diviseur par un amplificateur inverseur avec R1 = 2kΩ et R2 = 10kΩ, quelle serait la tension de sortie pour la même entrée de 9V ?

3. Quel est le gain de cet amplificateur inverseur ?

Solution de l'exercice

Correction détaillée

SOLUTION QUESTION 1
Calcul de la tension de sortie (diviseur)

En utilisant la formule du diviseur de tension :

\( V_{out} = V_{in} \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = 9 \times \frac{5000}{10000 + 5000} = 9 \times \frac{1}{3} = 3V \)

La tension de sortie est donc de 3V.

SOLUTION QUESTION 2
Calcul de la tension de sortie (amplificateur inverseur)

Pour un amplificateur inverseur, la tension de sortie est donnée par :

\( V_{out} = -V_{in} \times \frac{R_2}{R_1} = -9 \times \frac{10000}{2000} = -9 \times 5 = -45V \)

La tension de sortie est donc de -45V.

SOLUTION QUESTION 3
Calcul du gain

Le gain de l'amplificateur inverseur est :

\( A_v = -\frac{R_2}{R_1} = -\frac{10000}{2000} = -5 \)

Le gain est donc de -5 (le signe négatif indique l'inversion).

Résumé

Points clés

MONTAGES FONDAMENTAUX
Diviseur de tension
  • Deux résistances en série
  • Tension de sortie = Vin × (R2/(R1+R2))
  • Utilisé pour réduire une tension
Amplificateur inverseur
  • Gain = -R2/R1
  • Inversion du signal
  • Amplification possible
Amplificateur non inverseur
  • Gain = 1 + R2/R1
  • Signal conservé
  • Impédance d'entrée élevée
Maîtrisez ces montages pour concevoir des circuits électroniques !

Conclusion

Félicitations !

FÉLICITATIONS !
MAÎTRISE DES MONTAGES VARIÉS
Vous comprenez maintenant les circuits électroniques de base !

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Retenu
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