Electronique des circuits numériques

Pages: 36 (8904 mots) Publié le: 8 novembre 2010
Electronique des circuits numériques
Réalisé par le Professeur Hassan BELAHRACH

Edition 2008

1

I - COMPOSANTS ACTIFS EN REGIME IMPULSIONNEL : I - 1 - Diode en commutation : I - 1 - 1 - Etude statique : Une diode à jonction PN possède une caractéristique statique donnée sur la figure 1-a. Soit ID le courant qui traverse la jonction et VD la tension anode - cathode aux bornes de la diode(figure 1-b). ID (mA )

II

I
ID A node Cathode

0

VD V D0 - aVD - b-

Fig. 1 : a- Caractéristique statique d'une diode à jonction b- Symbole d'une diode à jonction La caractéristique statique ID = f(VD) présente deux zones de fonctionnement :

.. Zone I : Correspond à l'état passant pour lequel ID > 0 et VD > VD0 (VD0 # 0.6 V pour le
silicium).

.. Zone II : Correspond à l'étatbloqué dans lequel le courant est pratiquement nul (quelques µA) et VD < VD0 .
I - 1 - 2 - Etude dynamique : Le passage de l'état passant à l'état bloqué et vice - versa n'est pas instantané. En effet, la jonction fait l'objet d'accumulation de charges électrique en fonction du sens de polarisation et la disparition de ces charges provoque un retard à la commutation. Soit le montage de la figure2, considérons une tension d'entrée impulsionnelle comme le montre la figure 2-b; l'amplitude V1 doit être supérieure à VD0 et V2 est suffisante pour bloquer la jonction.

2

v(t) R iD V1 +

-

v(t)

vD 0 V2

T t

- a-

- b-

Fig. 2 : a - Montage expérimental b - Signal d'entrée v(t)

a - Passage de l'état passant à l'état bloqué :
En polarisation directe, les porteursmajoritaires d'une zone injectés dans la zone opposée, deviennent minoritaires et s'écoulent par recombinaison avec les porteurs majoritaires locaux. Le courant iD est un courant dû essentiellement aux porteurs majoritaires. Il y a donc un stockage de charges au voisinage de la jonction. Si la diode est soumise brutalement à une tension négative (V2), alors les charges stockées doivent retourner dansleur zone d'équilibre. Le temps nécessaire à leur évacuation s'appelle le temps de déstockage noté tS. Le courant inverse n'est pas nul mais prend une valeur négative iD0 (fig.3-a). Une fois vD devient négative (fig.3-b), la constitution de la zone de déplétion est analogue à la décharge exponentielle d'une capacité de jonction. La durée de la constitution (annulation de iD ) s'appelle le temps derecouvrement inverse et se note toff.

b - Passage de l'état bloqué à l'état passant :
Si la diode est soumise brutalement à une tension positive (V1), le courant croît exponentiellement. La diode se comporte comme une résistance faible en parallèle avec une capacité de diffusion. L'étude détaillée d'une jonction PN montre que la charge accumulée en polarisation inverse est nettement plus faibleque celle stockée pendant la conduction directe. Par conséquent le temps nécessaire pour évacuer ces charges appelé temps de recouvrement direct et noté ton, ce dernier est très faible devant toff (figure 3-b).

3

iD (t)

vD(t)

iD

t of

V D 0 t tO V 2

t0

t1 t

t0 0 iD tS

t1

-a-

-b-

Fig. 3 : a - Variation du courant en fonction du temps b - Variation de la chutede tension aux bornes de la diode I - 2 - Transistor bipolaire en commutation : I - 2 - 1 - Etude statique : Soit le montage de la figure 4-a.
V CC IC RB Rg B IB RC V CC RC III V g M V BE I MS M0 II IB=I' B0 IB=0 V CE + V BE IB=I BS

Rth

IB B

+

-

MB V CC

-

V th

- a-

- b-

- c-

Fig. 4 : a - Circuit d'étude b - Caractéristique statique de sortie d'un transistor NPN(avant le claquage de la jonction B-C) c - Circuit équivalent vue de l'entrée (base-masse) Le circuit vue de l'entrée B-M peut être remplacé par un circuit équivalent de Thévenin, comme le montre la figure 4-c, à partir de ce circuit on déduit la droite d'attaque du transistor : VBE = Vth - Rth . IB (1) Le circuit de sortie permet de déterminer la droite de charge :

4

VCE = VCC - RC . IC...
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