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Numérisation des cours 1 à 5 et 25 à 30 : Pascal CHOUR - 2013
Numérisation des cours 6 à 24 : Alain PASQUET - 2016


PRATIQUE 1

INTRODUCTION

Le but de ces leçons pratiques est de faire connaître par l'expérience les principaux circuits utilisant les transistors afin que vous puissiez prétendre atteindre à une complète connaissance de cette technique.

Pour cela, la réalisation d'un récepteur Radio n'est pas suffisante quoiqu’indispensable. De nombreux montages expérimentaux concrétiseront les leçons théoriques, et vous permettront ainsi de comprendre les notions fondamentales de cette nouvelle technique électronique.

Vous réaliserez ainsi des amplificateurs, un thermomètre électronique, un générateur basse fréquence, un clignotant, vous ferez de la télécommande, avant de réaliser un récepteur basse fréquence. Puis vous construirez un transistormètre et enfin vous câblerez un magnifique récepteur portable à transistors. Toutes ces réalisations vous permettront de connaître et d'apprendre les applications possibles des transistors.

J'imagine que vous êtes impatient de commencer la réalisation de ces appareils, car le travail expérimental est toujours fructueux et conduit à des résultats rapides. Mais avant tout, je tiens à vous expliquer le fonctionnement de cette partie pratique du Cours. Ceci s'adresse surtout à mes Nouveaux Elèves puisque les autres sont déjà des "Anciens" et connaissent mieux que quiconque le travail d'équipe de la grande famille EURELEC.

Vous remarquerez que chacune des leçons est en général subdivisée en trois parties. La première donne les instructions pour le montage à réaliser et, éventuellement, présente le matériel ; la seconde décrit le fonctionnement et indique comment vous devez effectuer les mesures sur ces montages ; la troisième partie commente les expériences réalisées en se reportant éventuellement à la théorie.

Tant pour la description des circuits que pour les commentaires des résultats obtenus il existe une relation étroite entre la pratique et la théorie : Si le montage expérimental fait appel à des notions non encore développées dans le cours Théorique, je donnerai des explications rapides, me limitant à l'essentiel, afin de mettre en lumière le but de l'expérience.

Avec l'avènement du transistor et des circuits imprimés, il a été possible de réduire notablement l'encombrement des appareils électroniques. Pour exploiter au maximum les avantages qu'offraient les nouvelles possibilités, les constructeurs ont développé la production de composants miniatures. Ces nouveaux composants ont parfois des caractéristiques électriques différentes de celles des composants conventionnels.

Comme la connaissance du matériel est absolument indispensable pour celui qui veut étudier les circuits, je vous donnerai dans cette première leçon pratique quelques aperçus sur les composants avant que vous ne commenciez la réalisation de vos montages expérimentaux.

Ce préambule ne doit pas émousser votre intérêt, bien au contraire. Etudiez soigneusement cette pratique. Elle vous sera utile à l'avenir. Vous avez reçu dans ce groupe de matériel préliminaire quelques composants qui vont vous permettre de commencer d'intéressants exercices pratiques à partir de la prochaine leçon. Les "Anciens" connaissent déjà tous ces composants. Les "Nouveaux" vont apprendre dans la suite de cette leçon la technologie de ces éléments.

Rappelons brièvement le matériel que vous venez de recevoir et qui sera utilisé, rappelons-le dans la seconde leçon pratique :

Faisons ensemble maintenant, si vous le voulez bien, un "inventaire" de ce dont vous aurez besoin pour effectuer les exercices pratiques.


APPAREILS DE MESURE ET ACCESSOIRES DE LABORATOIRE

Pour entreprendre ce cours de transistors, il n'est pas nécessaire de posséder un outillage spécial ; celui du cours Radio pourra être très souvent utilisé. Les appareils de mesure de ce cours pourront aussi être employés.

CARACTERISTIQUES DES OUTILLAGES ET DES APPAREILS UTILISES

  1. Fer à souder de 40 Watts - L'utilisation d'un fer à souder rapide de 30 à 70 Watts, à panne très fine rendra aisée l'exécution du montage des transistors et des éléments sur les circuits imprimés. On trouve sur le marché de très nombreux types de tels fers.
  2. Tournevis isolé avec pointe de 3 mm.
  3. Contrôleur universel de 1000 ohms/V (du cours Radio). Celui du cours Radio est tout particulièrement recommandé. Il possède en effet, une échelle 1 mA très utile dans le cas des Transistors. Le galvanomètre présente une résistance interne de 50 ohms et une sensibilité de 800µA.
  4. Récepteur superhétérodyne (du cours Radio). Les récepteurs commerciaux comportant une prise P.U. pourront être utilisés pour les exercices pratiques. Si l'on ne dispose pas de récepteur ou d'amplificateur BF, on pourra utiliser un écouteur électromagnétique de 1 500 ohms (ou 2 000 à 2 500 ohms ).

Toutefois, un récepteur radio sera indispensable lors des intéressants essais de transmission à distance. Pour ces essais, vous pourrez alors demander à un ami de vous prêter son récepteur. L'outillage ci-dessous pourra être utile mais non indispensable. Il comprendra :

En général, l'amateur radio possède déjà cet outillage. Cependant si vous le désirez, nous pourrons vous le fournir.


APPAREILS A TRANSISTORS ET CIRCUITS ELECTRIQUES

Il est incontestable qu'actuellement les transistors dominent le marché des petits récepteurs radio portables, ainsi que les appareils acoustiques, électrophones et magnétophones alimentés en courant continu. Les transistors présentent sur les tubes électroniques des avantages et des inconvénients. Mais l'avenir leur appartient pour la construction des récepteurs AM/FM des ensembles HI - FI et des téléviseurs de table ou portatifs.

Nous assistons donc à cette intéressante compétition entre les deux composants qui ont des fonctions analogues. On vient donc à se demander si les circuits transistorisés suivent les mêmes lois d'électrotechnique générale que celles qui conditionnent le fonctionnement des circuits à tubes.

La réponse est affirmative, bien que le fonctionnement du transistor diffère sensiblement de celui du tube.

Il est donc nécessaire de faire un bref rappel sur le fonctionnement des circuits que vous aurez à réaliser.

COMPOSANTS ELECTRIQUES DES CIRCUITS

Dans un appareil à transistors alimenté dans les conditions de repos (sans aucun signal) il passe seulement du courant continu. Nous devons donc rappeler quelques notions sur le fonctionnement d'un circuit électrique parcouru par un courant continu.

Un appareil comprend généralement les éléments suivants : résistances, condensateurs, bobines, transformateurs, haut-parleurs (ou écouteurs), diodes, transistors, connexions et piles.

De tous ces éléments, ne considérons que le cas de la résistance qui offre un passage plus ou moins facile au courant continu ; pour cela simplifions le problème en imaginant que l'ensemble de l'appareil est constitué seulement de résistances connectées de façon quelconque entre elles et alimentées par une pile.

Un tel circuit est appelé réseau ohmique parce que les phénomènes électriques qui s'y développent peuvent être expliqués par la loi d'ohm établie expérimentalement pour le courant continu.

LOI D'OHM

Quand une résistance R est parcourue par un courant continu, nous avons à ses bornes une tension V directement proportionnelle à l'intensité du courant suivant la loi du physicien Allemand OHM :

Si inversement, nous appliquons à cette résistance une tension constante V, nous trouvons une intensité de courant I directement proportionnelle à cette tension V et inversement proportionnelle à la résistance R, ce que nous exprimons par la formule :

Si enfin, une résistance est parcourue par un courant continu d'intensité I et qu'à ses bornes existe une tension constante -V nous pourrons calculer R suivant la formule :

Les formules a - b - c, sont les expressions de la même loi. Si nous voulons la vérifier nous prendrons l'exemple de la figure 1 - par exemple -.

CARACTERISTIQUES GENERALES DES RESISTANCES - PUISSANCE DISSIPEE PAR UNE RESISTANCE

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Une résistance parcourue par un courant consomme une énergie électrique. La quantité d'énergie dissipée pendant l'unité de temps est proportionnelle à la tension V et à l'intensité du courant I. Si cette unité de temps est de une seconde, on pourra définir la relation suivante :

L'énergie électrique W ainsi définie est appelée Puissance électrique et est mesurée en watts (symbole W).

Une autre relation peut être donnée en exprimant W en fonction de R et de I ce qui donne :

Ou bien en fonction de R et P :

Les deux dernières formules sont tirées de la formule d) et sont des applications de la loi d'OHM : en effet on remplace V par I x R pour la formule e) et I par V/R pour la formule f).

L'énergie absorbée se transforme toujours par effet joule en énergie calorifique, qui se traduira par l'échauffement de la résistance. Etant donné qu'un corps chaud cède de la chaleur à un corps qui est moins chaud, la résistance va céder plus ou moins ses calories produites par effet joule à l'air ambiant. Lorsque le nombre des calories cédées est égal à celui des calories produites, (pendant le même temps) la température de la résistance cesse d'augmenter et reste constante. La résistance devra être fabriquée en prévision de cette dissipation pour ne pas risquer d'être détruite par la température.

L'énergie thermique maximum dissipée par une résistance est appelée "Puissance Nominale" de la résistance. Comme elle est équivalente à la puissance électrique absorbée dans les mêmes conditions, elle est exprimée en Watts.

Coefficient de température

En général la résistance varie avec la température suivant la loi :

Le coefficient et peut être défini d'une façon directe comme étant la variation de résistance d'un élément de 1 ohm quand la température augmente de 1°C.

α est positif si la résistance augmente avec la température et négatif lorsque cette résistance diminue lorsque la température croît.

Dans la fabrication des résistances, on recherche un coefficient de température α le plus faible possible  : en effet plus α est petit, plus grande est la stabilité de la résistance.

Il reste encore de nombreuses notions à mentionner dans l'électrotechnique. Nous y reviendrons de temps en temps lorsque cela sera indispensable pour la description ou le fonctionnement d'un circuit électrique employé sur un appareil.


COMPOSANTS MINIATURES

Avec la présentation des composants miniatures, nous traiterons d'un élément nouveau, but principal de cette pratique.

On dit couramment avec une certaine liberté de langage qu'un composant est de "série miniature" ou "subminiature" ou "ultra-miniature" quand il est petit ou très petit par rapport aux composants similaires dans les appareils à tubes.

Durant les dix dernières années, la tendance à réduire les dimensions des appareils électroniques s'est accentuée avec les possibilités offertes par les transistors. En effet, les transistors contrairement aux tubes électroniques nécessitent des tensions d'alimentation peu élevées et, dans les applications courantes, commandent des puissances faibles.

Ils permettent de réduire très sensiblement les dimensions des résistances, des condensateurs et des transformateurs. En outre, la suppression de l'alimentation rend possible la réduction des pièces mécaniques et permet une appréciable réduction du matériel.

La figure 2 représente quelques composants miniatures. La règle graduée, permet de voir approximativement leurs dimensions. Récemment aux U.S.A. a été construit un amplificateur "microminiature", de 5 W si petit qu'il pouvait se loger dans un cube de 3 cm de côté.

Ce dispositif électronique d'un type nouveau appelé "Subsystem" pour ses dimensions extrêmement réduites et parce qu'il est une unité amplificatrice complète, représente la limite actuelle en matière de composants miniatures, nous ne reviendrons pas sur cette question particulière qui est en dehors de notre cours.

Je vais vous répéter et développer le paragraphe 2-1 sur les composants électriques et mécaniques utilisés dans les appareils à transistors : résistances, condensateurs, selfs et transformateurs, diodes et transistors, haut-parleurs et écouteurs, interrupteurs et commutateur, matériel de connexions et circuits imprimés.

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Je vais vous parler tout d'abord des résistances miniatures.


RESISTANCES MINIATURES

On peut diviser en deux groupes les résistances miniatures tout comme celles du type classique - grande stabilité et précision - utilisation générale.

Au premier groupe appartiennent les résistances fabriquées pour appareils spéciaux avec une tolérance inférieure ou au maximum égale à 2% de la valeur nominale : au second groupe appartiennent celles fabriquées avec des tolérances de 5 - 10 - 20%, utilisées communément dans les appareils radio.

Nous distinguerons quatre types de résistances fixes : à couche spiralée, à couche agglomérée, agglomérées, bobinées.

Il y a aussi d'autres résistances possibles qui varient en fonction de la température ou de la tension appliquée. Résistances fixes - résistances réglables, thermistances ou résistances CTN, résistances VDR.

Examinons en détail les quatre types de résistances fixes, du point de vue caractéristiques physiques et électriques.

RESISTANCES FIXES

Caractéristiques physiques et particularités de fabrication

La figure 3 représente les quatre types de résistances fixes ; les dessins étant à une échelle nettement supérieure à la réalité.

Résistances à couche spiralée (figure 3a)

Les résistances de ce type sont composées d'un support sur lequel est disposée une pellicule de matière résistance. (On les appelle en général, résistance "à couche").

Pour obtenir la valeur requise, dans un encombrement minimum, la pellicule est incisée pour former une spirale sur le support. La résistance dépend de la longueur de la spirale : le plus souvent la pellicule est connectée à une couche graphitée, elle-même entourée par un capuchon sur lequel est soudé le fil de sortie. La pellicule résistante peut être métallique, en carbone ordinaire, en carbone de silice ou en carbone mélangé à du bore. Le tout est revêtu d'une couche de protection vernie ou laquée.

Résistances à couche agglomérée (figure 3b)

En général cette résistance est composée d'un mélange de carbone et d'une matière plastique servant de ciment. Ce mélange résistant est déposé sur un tube de verre et forme ainsi une couche résistante de la valeur désirée. Dans certains cas, ces résistances, comme celles à couche spiralée comportent une spirale qui permet un encombrement plus faible. L'enveloppe de protection est thermodurcissable ; les fils de sortie sont prolongés vers l'intérieur et permettent ainsi une meilleure dissipation des calories dues à l'effet joule. Ce sont les résistances courantes dites "miniatures agglomérées".

Résistances agglomérées (figure 3c)

Ces résistances se distinguent des précédentes en ce sens que le corps entier est résistant. La résistance est celle qu'offre le cylindre tout entier. Les fils de sorties sont connectés aux extrémités du cylindre. Elles correspondent aux résistances américaines ancien modèle.

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Résistances bobinées (figure 3d)

Ces résistances sont très peu utilisées dans les appareils à transistors. La résistance qui figure sur le dessin a été réalisée pour supporter de hautes températures (usage militaire). Le fil est bobiné sur un support isolant et protégé par une couche de verre spécial.

Caractéristiques d'identification des résistances

Devant choisir une résistance pour un appareil à transistor, il faut tenir compte des caractéristiques importantes suivantes :

  1. sa valeur nominale et sa tolérance
  2. la puissance maximum qu'elle peut absorber et dissiper

Voyons comment identifier la valeur nominale, la tolérance et la puissance

Résistance nominale et tolérance

L'indication de la valeur de la résistance nominale est toujours imprimée sur le corps de la résistance ; la tolérance peut être marquée ou non : si la tolérance n'est pas indiquée elle est plus ou moins 20%. La lecture de la résistance nominale et de la tolérance ne comporte aucune difficulté si elle est exprimée en chiffres. Il suffit simplement de se rappeler les symboles suivants :

La tolérance est toujours exprimée en pourcentage et en plus ou en moins de la valeur nominale de la résistance.Il se peut donc qu'un des deux symboles manque.

Les résistances de fabrication plus récente (types a - b - c de la fig. 3) ont leur valeurs indiquées en code de couleurs international.

Comme il est indiqué sur la figure 4, il y a sur le corps 3 ou 4 cercles de couleurs plus rapprochés d'une des extrémités. Le premier et le deuxième cercle indiquent les deux premiers chiffres de la valeur : le troisième cercle indique le nombre des zéros.

La valeur totale est exprimée en ohms. La couleur du quatrième cercle indique la tolérance - jaune d'or = 5%= - blanc argent = 10%. Si le quatrième cercle manque, la tolérance est de +/- 20%.

1° - Exemple de lecture

Supposons une résisatnce dont les 4 premiers cercles ont les couleurs suivantes :

1° cercle = bleu ; 2° cercle = rouge ; 3° cercle = rouge ; 4° cercle = or.

Consultons le tableau de la figure 4 où nous pouvons voir les correspondances suivantes : bleu = 6 (dans la colonne "1er chiffre") ; rouge = 2 (dans la colonne "2ème chiffre") ; rouge = 00 (dans la colonne "zéro") ; or = 57, (dans la colonne "tolérance").

Nous obtenons ainsi le nombre 6 200, donc la résistance nominale est de 6 200 ohms et la tolérance de 5%.

2°- Exemple de lecture

Couleurs : vert = 5, noir = 0, orange = 1000, pas de cercle = 2°%

Valeur : 50 000 ohms ; avec une tolérance de +/- 20%.

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Puissance dissipée

La puissance dissipée n'est pas indiquée sur le corps de la résistance. Il est cependant possible de la connaître en se reportant aux dimensions géométriques que donne la figure 5.

La puissance indiquée par les grandeurs géométriques de la résistance est appelée "Puissance nominale" (voir paragraphe 2-3).

Le diagramme de la figure 5 représente la courbe de la puissance que peut dissiper une résistance subminiature en fonction de la température ambiante variant entre 50 et 120"C.

Jusqu'à 70° C environ, la puissance que l'on peut dissiper est égale à la puissance nominale (par exemple 0,25 W = 1/4 W). Au-dessus de 70° C la puissance dissipée décroît jusqu'à atteindre une valeur nulle, lorsque la température extérieure devient égale à la limite de la température que la résistance peut atteindre. Il peut alors y avoir changement sensible dans la structure physique de cette résistance.

En général dans les appareils à transistors, la température ne dépasse jamais 70° C ; ainsi la résistance pourra-t-elle dissiper toujours la puissance nominale indiquée pour laquelle elle a été construite.

On peut trouver dans le commerce des résistances miniatures de 1/2 - 1/4 -1/10 et 1/20 de Watt spécialement réalisées pour les appareils à transistors.

Lorsque l'on ne connaît pas la puissance que devra dissiper la résistance, on prendra une agglomérée 1/2 W dont les dimensions sont déjà suffisamment réduites pour être utilisée dans un appareil à transistors.

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RESISTANCES REGLABLES : (POTENTIOMETRES ET RHEOSTATS)

La résistance réglable peut être obtenue en déplaçant un curseur sur une couche résistante ou sur un fil résistant bobiné. Si les extrémités de l'élément résistant et le curseur forment trois contacts sortis, nous avons affaire à un potentiomètre. Si au contraire le curseur est relié intérieurement à l'un des deux contacts extrêmes, nous avons un Rhéostat qui ne présente que deux contacts sortis.

Les récepteurs à transistors utilisent exclusivement les potentiomètres graphités des séries miniatures ou subminiatures nouvelle version, pour circuits imprimés ou de type classique.

Le potentiomètre miniature ne diffère du potentiomètre classique, que par ses petites dimensions comme nous pouvons le voir en figure 6. Celui représenté à la figure 6a, est un potentiomètre classique avec interrupteur. En figure 6b, est aussi un potentiomètre classique avec écrous pour fixation sur un châssis métallique.

Les exemples de la figure 6c et 6d sont respectivement des potentiomètres et rhéostats ajustables miniatures au graphite.

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THERMISTANCES

Ce sont des résistances qui ont la propriété de varier d'une façon importante avec la température. Elles furent découvertes par la Bell Téléphone. Les constructeurs Européens ont adopté une dénomination bien appropriée "NTC" qui signifie que le coefficient de température de la résistance est négatif.

Elles sont constituées par des oxydes de manganèse et de nickel qui ont la propriété d'avoir une valeur de résistance décroissante en fonction de la température.

Nous pouvons nous servir de ces résistances comme résistances de protection dans des circuits à transistors ou bien pour faire augmenter graduellement la valeur d'un courant jusqu'à sa valeur de régime. Elles servent encore dans des organes de mesure, de centrale et de compensation automatique de la température.

RESISTANCES V.D.R.

Le sigle V.D.R. indique des résistances dont la particularité est de varier en fonction de la tension appliquée. Elles sont formées par un composé de silicium et de carbone et d'un liant céramique ; elles sont pressées pour former un corps cylindrique ou un disque. Des extrémités sont soudées pour former les pattes de connexion. Ces résistances ont la propriété de diminuer de valeur en fonction de la tension appliquée et possèdent également un coefficient de température négatif.


CONDENSATEURS MINIATURES

Les appareils à transistors offrent de grandes possibilités pour l'utilisation des condensateurs à basse tension, dans les séries miniature et subminiature.

Dans un amplificateur à faible impédance d'entrée le condensateur de liaison doit présenter une grande capacité et d'autant plus grande que la fréquence que l'on désire transmettre est plus basse.

Il y a seulement quelques années il était impossible de fabriquer des condensateurs de grande capacité sous un faible volume. Le perfectionnement des condensateurs électrochimiques aluminium et l'avènement des condensateurs au tantale et au polystyrène, ont résolu le problème du faible encombrement. Des progrès ont également été réalisés dans la fabrication des condensateurs miniaturisés, au papier, au mica, en céramique et des condensateurs variables à air.

Les condensateurs utilisés dans les appareils à tubes et à transistors peuvent être classés en deux catégories : 1° - Fixes ; 2° - Variables. Dans la deuxième catégorie on distingue encore les condensateurs "ajustables" ou "trimmers".

CONDENSATEURS FIXES

La figure 7 représente quelques exemples de condensateurs miniatures fixes comparés avec des condensateurs classiques au papier pour appareils à tubes.

Cela nous permet d'avoir une idée approximative sur leurs dimensions réelles.

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La réduction de l'encombrement consiste essentiellement à réduire le volume du diélectrique. Ceci est possible dans les circuits à transistors parce que la tension d"isolement entre les armatures est faible et parce que les nouveaux matériaux utilisés comme diélectriques sont capables de supporter de grandes différences de potentiel sous de faibles épaisseurs sans qu'il se produise de "perforation".

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Les condensateurs fixes miniatures peuvent être classés en 5 groupes (figure 8) en fonction du diélectrique et des capacités que l'on désire obtenir.

La figure 9 donne les indications des gammes de fréquences couvertes par ces condensateurs fixes des différentes catégories.

Condensateurs à papier métallisé

Les condensateurs à papier métallisé sont constitués de deux feuilles de papier servant de diélectrique. Sur chacune est déposée une pellicule de métal (aluminium). Cette pellicule n'est déposée que sur une face donnant ainsi une armature.

Lors du montage autour du support, les deux feuilles seront appliquées l'une contre l'autre de façon que la face métallisée de l'une corresponde au côté non métallisé de l'autre. Les armatures sont ainsi isolées l'une de l'autre. Les connexions sont ensuite soudées séparément sur chaque armature.

Les condensateurs représentés par la figure 10a diffèrent des précédents par le fait qu'on a déposé une pellicule métallique sur une face seulement d'une feuille de papier unique. L'isolement entre les deux armatures est réalisé par des "créneaux" non métallisés. Ainsi pour une valeur donnée de capacité ce condensateur sera moins encombrant.

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Condensateurs au polystyrène

Ce type de condensateur vous est présenté en figure 10b et est constitué par deux armatures métalliques séparées par une ou plusieurs feuilles de polystyrène ; le tout est enroulé selon une spirale cylindrique.

Il n'y a pas de grande différence avec les condensateurs au papier classiques, sinon que le diélectrique polystyrène présente une plus grande rigidité.

Condensateurs électrolytiques à oxyde d'aluminium

Les premiers condensateurs électrolytiques furent réalisés en Allemagne au début de ce siècle. C'était la première version de miniaturisation étant donné la valeur élevée du rapport capacité/volume.

Les condensateurs à oxyde d'aluminium sont constitués par les matériaux suivants :

  1. une feuille d'aluminium donnant le pôle positif (anode)
  2. oxyde d'aluminium (diélectrique)
  3. électrolyte (glycol et tétraborate d'ammonium)
  4. une seconde feuille d'aluminium en contact avec l'électrolyte et formant le pôle négatif (cathode)

La figure 10e donne l'aspect d'un tel condensateur électrolytique miniature. Dans le commerce nous pouvons trouver par exemple des condensateurs de 6µF (pour basse tension) dont le corps a 10mm de long pour un diamètre de 3mm.

Les condensateurs de ce type, après leur fabrication, doivent être "formés" par un procédé électrolytique, étant donné qu'initialement il n'existe pas de diélectrique et que les armatures se trouvent en court-circuit à travers l'électrolyte.

C'est le diélectrique (oxyde d'aluminium) qui permet l'isolement entre les armatures. Ainsi en appliquant une tension continue positive sur l'électrode positive (anode), un courant va circuler en déposant sur l'anode par électrolyse de l'oxyde d'aluminium.

Il est nécessaire de respecter par la suite le sens de polarité pour ne pas détériorer le diélectrique. En effet si par erreur, on branche le condensateur à "l'envers", un processus inverse à celui de formation se produit et détruit définitivement le diélectrique.

Condensateur au tantale

Un nouveau type de condensateur électrochimique a été réalisé depuis peu de temps dont les parties essentielles sont les suivantes :

  1. Fragments de tantale se trouvant en contact avec le pôle positif (anode)
  2. Oxyde de tantale (diélectrique) formant l'enveloppe isolante interposée entre le tantale et l'électrolyte
  3. Acide sulfurique (électrolyte liquide) en contact avec le pôle négatif (cathode)

La figure 10d représente la coupe schématique d'un tel condensateur.

Récemment un condensateur électrochimique au tantale a été fabriqué avec un électrolyte à l'état solide. Les condensateurs de ce nouveau type ont une forme tubulaire et présentent une réduction sensible d'encombrement sur les précédents.

CONDENSATEURS VARIABLES

Ces condensateurs seront évidemment miniatures ou subminiatures en vue de leur emploi sur lest appareils à transistors. Ils sont {voir figure 11) variables à air ou variables à mica avec trimmers.

Les trimmers (compensateurs) sont des condensateurs ajustables de faible capacité, réglables à l'extérieur et permettant de corriger ou compenser la courbe de réception en haut de gamme (fréquences élevées).

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TRANSFORMATEURS MINIATURES A FERRITES

TRANSFORMATEURS HF ET FI

La miniaturisation des bobines, pour les fréquences radio (HF) et intermédiaires (FI) présente quelques difficultés. Plus la bobine est petite plus fin sera le fil de ses enroulements, d'où résultera une augmentation de la résistance ohmique, apportant une diminution du coefficient de surtension.

Pour obtenir quand même un bon "rendement" de la bobine, on utilise des noyaux ferromagnétiques (figure 12) qui limitent les fuites, augmentent la réactance et donnent un coefficient de surtension élevé. Ces noyaux sont généralement faits d'un matériau appelé "ferrite".

La figure 13 représente les gammes de fréquences pouvant être couvertes avec les différents types de ferrites.

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Les figures 14a - 14b. - 14c représentent quelques exemplaires de transformateurs HF et FI utilisés couramment dans les appareils à transistors.

TRANSFORMATEURS BF

L'encombrement d'un transformateur BF dépend de trois facteurs :

De l'intensité du courant dépend la section du fil ; de la puissance la section du noyau magnétique et de la tension, l'isolement qu'il sera nécessaire de prévoir entre enroulements.

Sauf exception, les transformateurs employés dans les appareils à transistors sont miniatures (fig. 14d)

Ils conservent tout de même une courbe de réponse en fréquence satisfaisante. Cette miniaturisation est également possible parce que les courants continus sont faibles (de l'ordre de quelques milliampëres) et que les tensions utilisées avec les transistors sont basses (de 1,2 à 12 V). La puissance de sortie n'excède pas 1 W en général.

Dès la prochaine leçon, vous commencerez les exercices pratiques du cours et ferez d'intéressantes manipulations sur les transistors.

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PRATIQUE 2

LES TRANSISTORS

Cette leçon a pour but de vous présenter le Transistor.

Depuis 1948, année au cours de laquelle fut réalisé le premier Transistor à pointes, les semi-conducteurs connaissent un développement impressionnant, ce qui nous permet de penser que l'avenir réservera au transistor une place très importante, au moins équivalente à celle du tube électronique qui existe depuis bientôt un demi-siècle.

Les Etats-Unis d'Amérique, les pays Européens, le Japon produisent chaque année des dizaines de millions d'appareils à transistors, et des centaines de millions de transistors ayant des caractéristiques bien particulières selon leur type.

Il existe des transistors spécialement étudiés pour les très hautes fréquences (au-delà de 1.000 MHz), transistors pour hautes fréquences (appareils radio), transistors pour fréquences sonores (amplificateurs BF). De même, on peut classer les transistors selon leur puissance.

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La figure 1 montre quelques transistors grandeur nature. On examinera en particulier, le transistor SFT316 ; il donne une idée de l'encombrement réduit des transistors subminiatures.

Naturellement, le SFT316 est utilisé uniquement comme étage amplificateur de faible puissance HT (de l'ordre du milliwatt), alors que le SFT212, a des dimensions un peu plus conséquentes ; sa puissance peut atteindre 4 Watts et peut être comparée au tube EL84.

La diode OA2O2 de la série subminiature, qui est également un dispositif à semi-conducteur, et le redresseur SFR 151 sont au silicium ; les autres diodes et transistors représentés à la figure 1 sont au germanium : la SFD 106 est une diode subminiature à pointe "tout verre".

Nous allons examiner plus loin, les Transistors OC71 et SFT353.

Ces transistors sont, en effet couramment utilisés dans les circuits des récepteurs radio et leurs caractéristiques nous serviront dans nos démonstrations.

Tout d'abord, nous allons étudier le fonctionnement du transistor, et voir ce que nous pouvons attendre des résultats des essais pratiques. Le même développement est repris dans les leçons théoriques mais ici nous le décrivons essentiellement du point de vue pratique.

CONSTITUTION ET FONCTIONNEMENT DES DIODES ET TRANSISTORS

  • Matériaux utilisés - Germanium P, Germanium S.
  • Le germanium est le semi-conducteur le plus connu et le plus utilisé dans la reproduction industrielle des transistors, mais il ne peut être employé à l'état pur. Quelques impuretés (en quantité infime), mélangées à sa structure cristalline, suffiront à augmenter efficacement sa conduction électrique. Cette introduction d'impuretés dans le réseau cristallin du germanium est appelée DOPAGE, (figure 2).
  • On obtient ainsi deux types de germanium : le type P, le type N.
    1. Germanium type P : obtenu par l'introduction de quelques éléments d'in-diuin au germanium pur, ce qui détermine des charges positives libres.
    2. Germanium type K ; de même l'introduction d'atomes d'arsenic de phosphore ou d'aluminium au germanium pur détermine l'apparition de charges négatives libres.

    Dans les deux cas, la présence d'impuretés augmente la conduction électrique du germanium. Le germanium P détermine la conduction par déplacement des charges positives (ou trous). Dans le germanium N, il s'agira d'une conduction par déplacement des charges négatives (ou électrons).

    Ces deux propriétés sont à la base du fonctionnement des diodes et transistors.

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Constitution et fonctionnement des diodes au germanium

Imaginons de mettre en contact deux blocs de germanium de types opposés (P et N) ; si la surface de contact, ou JONCTION, est assez grande (figure 3a), un grand nombre de charges libres dans le germanium P se neutralise en traversant la Jonction par une quantité équivalente de charges libres dans le germanium H.

A ce propos, rappelons que les charges électriques de signes opposés, positives et négatives, s'attirent et se neutralisent deux à deux.

Perfectionnons le dispositif par un système de connexions permettant le raccordement au circuit extérieur, c'est-à-dire mettons un conducteur en contact avec le germanium P (ANODE) et un autre conducteur en contact avec le germanium N (CATHODE) ; nous verrons se manifester les propriétés suivantes : la résistance DIRECTE, celle qui s'oppose au passage d'un courant continu de l'anode à la cathode, est très petite (quelques centaines d'ohms) ; la résistance INVERSE, celle qui s'oppose au passage d'un courant continu de la cathode à l'anode, est grande (quelques centaines de milliers d'ohms).

Un autre dispositif, constitué d'un seul petit bloc de germanium N et d'une pointe métallique (figure 3b) présente des propriétés analogues.

Faisons passer une impulsion de courant à travers la pointe sur le germanium, un point de contact ainsi formé détermine en cet endroit du germanium N une région P (positive) qui a les caractéristiques électriques du germanium P. Donc encore dans ce cas, on peut discerner une suite de régions analogues à celles du premier dispositif : l'anode (constituée par la pointe métallique elle-même, la région P, le germanium N et la cathode.

Les dispositifs décrits sont appelés DIODES A SEMI-CONDUCTEURS, en particulier le premier est la DIODE A JONCTION et le second la DIODE A CONTACT A POINTE ou plus simplement DIODE A POINTE.

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Dans ces circuits, on peut trouver des fonctions analogues à celles des diodes à vide, par exemple, conduction dans un sens (de l'anode à la cathode), et non conduction dans le sens opposé (de la cathode à l'anode).

Dans la figure 3c, nous pouvons voir les signes graphiques couramment utilisés dans les schémas pour représenter les diodes à semi-conducteurs. Ainsi, la correspondance existe entre les diodes à semi-conducteurs et les tubes électroniques en se 'rappelant toutefois que le courant électrique conventionnel dans une diode va toujours de l'anode à la cathode, mais que ce soit dans un tube électronique ou dans un semi-conducteur, le courant électrique réel (c'est-à-dire électronique) est opposé au courant conventionnel.

Constitution du transistor au germanium

Le transistor est constitué de trois petits blocs de germanium (figure 4a, figure 4d) connectés suivant l'une des dispositions suivantes :

  1. Germanium P, Germanium N, Germanium P (qui forment un transistor PHP au germanium)
  2. ou alors

  3. Germanium N, Germanium P, Germanium N (qui forment un transistor NPN au germanium)

A chacun des petits blocs est appliqué un fil conducteur (arrivée du courant) pour le raccordement au circuit qui utilise le transistor,

Le dispositif ainsi formé est toujours renfermé dans une capsule de protection de laquelle sortent les trois fils de connexions.

Dans la représentation du transistor, on appelle EMETTEUR (E) le plus petit bloc (et sa sortie correspondante), BASE (B) le bloc central, et COLLECTEUR (C) le dernier bloc, qu'il s'agisse d'un transistor PNP (Germanium P - Germanium N - Germanium P) ou d'un transistor NPN (Germanium N - Germanium P - Germanium N).

Dans un schéma, ils sont tous deux représentés par un symbole similaire où seul diffère le sens de la flèche indiquant l'émetteur. La figure 4c se rapporte à un transistor PNP et la figure 4f à un transistor HPN.

Les transistors constitués comme précédemment sont dits transistors à JONCTION parce qu'entre émetteur et base, et entre base et collecteur existe une surface de contact assez large (jonction) qui sépare les germaniums de types différents comme dans les diodes à jonction.

Mais nous pouvons aussi obtenir un transistor n'utilisant qu'un bloc de germanium de type P ou de type N (figure 4b et 4e).

Dans ce cas, les connexions actives sont constituées de deux pointes, l'émetteur E et le collecteur C, et de la connexion du bloc qui forme la base (B).

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Comme pour les diodes à pointes, on parvient à "former" les transistors lors de leur fabrication en faisant passer des impulsions de courant entre émetteur et base et entre base et collecteur : par cette méthode, on crée dans le bloc de germanium, autour des pointes, des régions P (si le germanium est du type N) ou des régions N (si le germanium est du type P).

Concluons les procédés de formation en indiquant les dispositions suivantes analogues à celles des transistors à jonctions :

Région P (émetteur)
Germanium N (base)
Région P (collecteur)

ou encore

Région N (émetteur)
Germanium P (base)
center">Région N.(collecteur)

Les transistors de cette catégorie sont dits à CONTACTS A POINTES ou encore simplement A POINTES.

Ils ne sont maintenant pratiquement plus utilisés dans les récepteurs radio pas plus que dans les amplificateurs portatifs, mais sont encore exploités dans les circuits des calculatrices électroniques et dans d'autres appareils spéciaux.

Fonctionnement du transistor et analogie avec la triode à vide

Pour faire fonctionner un transistor, on doit polariser deux électrodes par rapport à la troisième. On peut ainsi obtenir trois configurations de circuits distinctes.

Dans une leçon prochaine, nous étudierons séparément ces trois circuits ; pour le moment, limitons-nous à examiner d'un point de vue général le fonctionnement du transistor à jonction PNP en montage émetteur commun,

Imaginons d'appliquer sur la base une tension - VBE (figure 5) négative par rapport à l'émetteur et de laisser "en l'air" le circuit du collecteur.

Dans ces conditions, la Jonction, émetteur-base se comporte comme une simple diode (figure 3a) dans laquelle l'émetteur est l'anode et la base la cathode.

Puisque la tension - VBE appliquée sur la cathode est négative par rapport à l'anode, nous assisterons au passage d'un courant, auquel s'oppose seulement la résistance directe de la diode émetteur-base.

Si maintenant nous appliquons sur le collecteur une tension - VCE. (fig. 5) négative par rapport à l'émetteur, le courant entre émetteur et base passera de la base, qui généralement est assez mince, au circuit du collecteur, et il sera ensuite possible de "piloter" le courant du collecteur par l'intermédiaire du courant de base, autrement dit en faisant varier la tension - VBE.

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Des résultats identiques sont obtenus avec un transistor NPN quand nous appliquons des tension VBE et VCE positives. Dans ce cas toutefois le courant résultant sera inverse par rapport à celui du transistor PNP.

Si je ne tiens pas compte du signe de la tension et du courant, je peux établir une analogie entre le fonctionnement du transistor et celui du tube électronique (figure 5).

Le collecteur correspond à la plaque du tube, la base à la grille et l'émetteur à la cathode. La tension VCE correspond à la tension VA (précédée du signe négatif pour le transistor PNP) et la tension -VBE correspond à la tension de grille -Vg. Enfin, le courant appliqué à l'émetteur passe dans le circuit du collecteur comme le courant cathodique du tube passe dans le circuit de plaque.

II est intéressant de noter une différence fondamentale de fonctionnement entre le transistor et le tube : dans le transistor le courant de collecteur est commandé par la variation du courant de la base alors que. dans le tube, le courant anodique est commandé par la variation de la tension de la grille.

Je traiterai plus tard des circuits avec base commune et avec émetteur commun, approfondissant l'étude de l'analogie existant entre les transistors et les tubes électroniques.


PRESENTATION DU MATERIEL POUR LES MONTAGES EXPERIMENTAUX

Le matériel de la deuxième série de matériel (groupe 3) comprend la partie mécanique et les composants électriques que vous aurez à utiliser pour les montages expérimentaux s'étendant de la troisième leçon pratique à la sixième incluse.

Ayez toujours soin du matériel que vous recevez. EURELEC vous envoie des composants de la meilleure qualité, contrôlés et sélectionnés ; avec eux, vous pourrez obtenir le fonctionnement normal des appareils que vous construirez, donnant les résultats prévus.

Ainsi, même l'emballage est l'objet des soins et de l'attention qui lui sont dûs ceci afin de garantir une bonne tenue du matériel pendant le transport. Si toutefois vous receviez dans la pire hypothèse un élément défectueux, demandez à EURELEC le remplacement de la pièce en question sans oublier d'indiquer TOUJOURS le NOM DE L'ELEMENT et le NUMERO SOUS LEQUEL IL EST REPERTORIE dans la nomenclature de chaque colis.

Comme Indiqué déjà, il se peut qu'une partie seulement du matériel compris dans chaque série soit utilisé pour la réalisation des montages décrits dans les leçons correspondantes ; le reste servira dans les leçons pratiques des groupes suivants jusqu'à l'arrivée d'une autre série de matériel.

Je vous suggère de ranger à part les éléments dont vous ne prévoyez pas l'usage immédiat et de les mettre hors d'atteinte des personnes étrangères.

De plus, durant l'exécution des montages, prenez toujours les précautions que je vous suggère à chaque fois.

Possédant déjà une certaine expérience de la technique radio vous n'aurez aucune difficulté à reconnaître la fonction des différents organes, à l'exclusion évidemment des transistors. De toute façon, avant de vous initier à la construction d'un appareil, Je vous indiquerai succinctement les caractéristiques des éléments utilisés.

Pour l'exercice prévu à la présente leçon, vous devrez tenir à portée de la main les composants suivants :

Nota : si vous ne possédez pas le contrôleur universel du cours Radio, un contrôleur semblable vous sera nécessaire,

Caractéristiques des principaux composants utilisée

a) Transistor

Le transistor est un SFT353 (ou 352 ou 152 ou 153) qui est sensiblement similaire à l'OC71.

En figure 6, vous pouvez voir à côté de la représentation de chacun des transistors en grandeur nature, un second dessin, agrandi trois fois avec en vue déchirée, la représentation de la structure interne. Je vous conseille de vous en tenir à ces vues sans chercher à les appliquer à vos transistors, auquel cas vous les rendriez inutilisables.

Observez à l'intérieur de chaque transistor un petit cadre métallique troué et soudé au raccordement de base (B). Ce cadre est appliqué à la pastille de germanium. Au centre du trou sur la pastille, l'émetteur (E) est visible. Le collecteur (C) n'est pas visible, mais se trouve sur la face arrière de la pastille, à la même place que l'émetteur occupe sur la face avant.

La connexion de collecteur du SFT353 est facilement reconnaissable de l'extérieur, car elle se trouve la plus éloignée de la connexion de base (sortie centrale) et elle est repérée vu plus par un point de couleur.

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Les trois transistors décrits en figure 6 et 7 sont tous trois des PNP de caractéristiques sensiblement équivalentes bien que vous puissiez voir que leurs formes extérieures et intérieures diffèrent suivant les constructeurs respectifs* Je vous en donne les dimensions en figure 7.

Voici maintenant le premier exercice pratique que vous pouvez effectuer sur votre table de travail avec le matériel correspondant que je vous ai cité plus haut.

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METHODE PRATIQUE POUR IDENTIFIER A L'OHMMETRE LES ELECTRODES ET LA CLASSE D'UN TRANSISTOR

Dans le travail de radiotechnicien vous pouvez être amené à identifier les sorties d'un transistor dépourvu de marquage, ou à définir la classe, ou encore déterminer si le transistor est un PNP ou un NPN, un jonction ou un transistor à pointes. Sans avoir la possibilité de consulter un manuel vous pouvez vous rappeler la méthode pratique qui demande l'utilisation d'un ohmmètre.

Avec le seul ohmmètre il n'est pas possible de contrôlez également le fonctionnement correct du transistor et pour cela nous construirons ensuite un instrument approprié, le transistormètre que nous verrons bientôt.

Faisons maintenant toutes les vérifications possibles avec l'ohmmètre et le transistor.

COMMENT IDENTIFIER LES POLARITE DE L'OHMMETRE

L'appareil du cours radio est dépourvu de marquage pouvant permettre d'identifier de l'extérieur les polarités du circuit de l'ohmmètre. Dans un cas de ce genre, vous pouvez quand même savoir quelles sont la borne de sortie de tension positive et la borne de tension négative en observant les connexions intérieures des poles de la pile qui alimente le circuit, mais vous pouvez aussi l'identifier de l'extérieur, en utilisant une pile de 4,5 volts.

Voici comment vous pouvez procéder en pratique :

  1. Disposez l'appareil pour la mesure des résistances sur le calibre R x 1000. Tarez l'instrument à 0 par manoeuvre du potentiomètre de tarage en maintenant les pointes de touches en court-circuit.
  2. Mesurez la résistance de 10kΩ (marron - noir - orange) et notez la valeur indiquée ; celle-ci correspond environ HU 10 de l'échelle ohmmètre.
  3. Reliez maintenant un fil de la résistance au pôle positif (petite lame) de la pile de 4,5 volts en les pinçant dans une pince crocodile comme indiqué en figure 8.
  4. Appliquez la pointe de touche rouge sur l'extrémité libre de la résistance et la pointe noire sur le pâle négatif (grande lame) de la pile, et observez l'aiguille de l'instrument. Si elle se déplace maintenant vers la position infini de l'échelle ohmmètre cela veut dire que votre pointe rouge sa trouve

bien raccordée à la sortie de tension positive de l'ohmmètre. Si au contraire, l'aiguille se place sur une valeur de résistance inférieure à 10kΩ , cela prouve que la pointe de touche rouge est connectée à la borne de sortie négative de l'ohmmetre. Si vous utilisez un autre ohmmètre que celui du cours de Radio avec une alimentation supérieure à 4,5 volts, l'aiguille indiquera une valeur supérieure à 10kΩ lorsque la pointe rouge est réunie à la borne positive de l'ohmmètre.

Si enfin la tension de la pile interne est inférieure à 4,5 volts, l'aiguille ira buter en début d'échelle comme si l'appareil était utilisé à l'envers (côté résistances infini).

Dans tous les cas, pour identifier les pôles d'un ohmmètre notez bien la règle suivante : la borne de l'ohmmètre où est raccordée la pointe de touche rouge est le pôle positif de l'appareil lorsque la valeur lue avec la pile extérieure en série indique une résistance supérieure à celle mesurée sans la pile extérieure (voir la disposition de la figure 8).

AVERTISSEMENT POUR L'UTILISATION DE L'OHMMETRE
MESURE DES DEUX RESISTANCES D'UNE DIODE A SEMI-CONDUCTEUR

Avant de mesurer la résistance entre deux sorties d'un transistor nous devons nous assurer que le maximum de courant de l'ohmmètre n'est pas supérieur à 2 mA.

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En général, seule l'échelle la plus élevée de l'ohmmètre est utilisable pour cette mesure, mais comme le courant maximum du circuit de l'ohmmètre {peut précisément se calculer facilement et avec une approximation suffisante, nous allons vérifier cette valeur, lorsque nous ne la connaissons pas, par le procédé suivant :

1) Reprenons sur l'échelle ohmmètre le nombre correspondant à la position centrale de l'échelle et multiplions-le par le calibre de mesure.

L'appareil du Cours de Radio indique au centre de l'échelle le nombre 4,5 que nous devons multiplier par 10, si nous considérons le calibre R x 10 ou par 1000 si nous considérons le calibre R x 1000.

2) Nous calculons le courant de fin d'échelle de l'instrument en appliquant la loi d'ohm sous la forme :

I = V/R avec I en mA, V en volts, R en kΩ

où V est la tension de la pile qui alimente le circuit de l'ohmmètre et R la résistance au centre d'échelle.

Ce qui donne :

3) Le courant maximum de l'ohmmètre est de peu supérieur au courant de fin d'échelle, mais toutefois nous pouvons accepter pour règle que lorsque le courant de fin d'échelle de l'instrument n'est pas supérieur à l'intensité de 2 rnA, nous pouvons utiliser l'ohmmètre sur ce calibre pour mesurer la résistance entre les sorties des transistors.

L'appareil de 1000 Ω/V du Cours de Radio peut donc être utilisé avec une grande marge de sécurité mais NON EN CALIBRE R x 10.

Nous connaissons donc la polarité de l'ohmmètre et la possibilité d'utiliser l'instrument pour mesurer les deux résistances d'une diode au germanium, (ou au silicium) et pour en identifier la cathode et l'anode.

Vous avez reçu une diode au germanium avec la série préliminaire de matériel appliquez successivement les pointes de touches comme en figure 9a, et en figure 9b ; vous devez obtenir deux valeurs de résistance notablement différentes l'une de l'autre. La RESISTANCE DIRECTE, dont la valeur est généralement comprise entre 400Ω et 700Ω, mais que voua pouvez trouver supérieure à 1000Ω sur certains types de diodes ou bien presque égale à zéro sur d'autres.

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La RESISTANCE INVERSE, dont la valeur est généralement comprise entre 500 et 800kΩ mais que vous pouvez trouver supérieure à 1 MΩ sur quelques diodes spéciales pour fortes puissances.

Pendant que vous mesurez la résistance directe, vous pouvez aussi identifier l'ANODE, qui correspond à la pointe de touche reliée au POSITIF (+) de l'ohmmètre et la CATHODE qui correspond à la pointe reliée au NEGATIF (—) comme il résulte de la figure 9a.

Je vous ferai remarquer que dans les mesures précédentes, il importait moins de mesurer avec précision la valeur de résistance d'une diode ou d'un transistor que d'apprendre la manière dont se mesurent la résistance directe et la résistance inverse : celles-ci sont facilement repérables étant donnée la grande différence des valeurs. Dans le cas où ces deux valeurs seraient sensiblement égales, vous pouvez en déduire que l'élément en essai est défectueux.

COMMENT IDENTIFIER LA SORTIE DE BASE D'UN TRANSISTOR

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Tout ce que je viens de dire à propos des diodes est évidemment applicable pour la mesure des transistors, si vous vous rappelez que les sorties du transistor, prises deux à deux constituent autant de diodes.

Entre émetteur, base et collecteur nous pouvons faire les combinaisons suivantes :

Mesurons la résistance directe et inverse de ces combinaisons afin de pouvoir identifier en premier lieu la sortie de base.

Voici comment vous procéderez en pratique, en effectuant la mesure sur le transistor que vous avez reçu.

 

  1. Disposez sur votre table de travail une feuille de carton que vous fixerez éventuellement à l'aide d'une punaise.
  2. Disposez le transistor comme indiqué en figure 10, en le fixant éventuellement après la feuille de carton avec un ruban adhésif qui doit être appliqué sur le carton d'une part et sur le corps du transistor d'autre part mais non sur les SORTIES.
  3. Vous repérerez les sorties en inscrivant sur le carton en face de chacune d'elle, les chiffres 1, 2 et 3 comme en figure 10.
  4. Mesurez avec l'ohmmètre en appliquant les pointes comme en figure 10, les résistances directes et inverses de chacune des diodes formées par les sorties.
  5. 1-2    2-3    1-3

    Vous devez obtenir les valeurs que Je vous indique :

    Résistances directes :

      en 1-2 : 250 à 350Ω
      en 2-3 : 250 à 350Ω
      en 1-3 : de quelques kΩ à environ 100 kΩ suivant la température ambiante.

    Résistances inverses : presque infinie pour chacune des trois combinaisons, (l'aiguille de l'instrument dévie légèrement de la position de repos).

  6. Si vous avez trouvé que la résistance directe maximum (de quelques kΩ à environ 100 kΩ) se trouve entre les sorties 1-3 (figure lia) ou bien entre les sorties 3-1, la sortie de base est la sortie 2.

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Si vous aviez trouvé cette résistance directe maximum entre 1-2 ou encore entre 2-1, la sortie de base aurait été la 3.

Enfin, si le maximum de résistance directe avait été mesuré entre les sorties 2-3 ou encore 3-2 la base aurait été la sortie 1.

Pour contrôler facilement si les résultats obtenus sont corrects reportez-vous à la figure 7, qui vous indique le positionnement des sorties.

COMMENT DETERMINER LE TYPE (PNP ou NPN) D'UN TRANSISTOR

Ayant découvert la sortie de base (sortie 2 de la figure 11) vous pouvez déterminer si le transistor est du type PNP ou du type NPN.

Pour cela, il vous suffit de raccorder la pointe de touche négative de l'ohmmètre à la connexion de base (B sur la figure llb) et la pointe positive à la connexion 1 ou 3.

Si la résistance mesurée correspond à une résistance DIRECTE (250 à 350Ω) le transistor est du type PNP. Si inversement, la résistance mesurée correspond à une valeur de résistance INVERSE, le transistor est du type NPN.

COMMENT IDENTIFIER LES CONNEXIONS DE COLLECTEUR ET D'EMETTEUR

Pour cette manipulation, Il convient de distinguer deux cas selon que l'on a affaire à un transistor NPN ou PNP.

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1) Si le transistor est PNP (comme le SFT353) vous appliquerez les pointes de l'ohmmètre entre les sorties 1 et 3 ou 3 et 1, comme pour la mesure de la résistance directe entre collecteur et émetteur (valeur comprise entre quelques k fi et 100 kΩ) (figure 12b).

Dans ces conditions la sortie connectée au NEGATIF de l'ohmmètre est celle du COLLECTEUR, alors que celle connectée au POSITIF correspond à l'EMETTEUR.

2) Si le transistor est NPN vous connecterez toujours les pointes de touche de l'ohmmètre pour la mesure de la résistance directe (comme pour le type PNP), la sortie connectée au pôle NEGATIF de l'ohmmètre correspond à l'émetteur, de même que la sortie connectée au pôle POSITIF correspond au COLLECTEUR (figure 12a).

COMMENT IDENTIFIER SI UN TRANSISTOR EST A POINTES OU A JONCTION

Pour compléter l'identification de la classe d'un transistor, vous devez également déterminer s'il s'agit d'un transistor à jonction ou d'un transistor à pointes.

En figure 13, vous pouvez voir le schéma théorique du dispositif et le dessin qui représente l'ensemble des connexions nécessaires pour le contrôle d'un transistor PNP tel que le SFT353.

L'ohmmètre (H sur le schéma théorique) est monté pour la mesure de la résistance directe de la diode EMETTEUR-BASE, tandis que le COLLECTEUR est polarisé NEGATIVEMENT PAR RAPPORT A LA MASSE au moyen de la plie de 4,5 volts, la résistance de 10kΩ sert à protéger le transistor en limitant le courant du circuit d'utilisation.

Dans ces conditions la valeur de la résistance directe entre EMETTEUR et BASE (250Ω à 300Ω) se maintient quasi constante ou diminue un peu (100Ω à 150Ω), s'il s'agit d'un transistor A JONCTION. Le transistor en votre possession est quant à lui à Jonction. Si l'aiguille de l'ohmmètre varie, au cours de la mesure, AU-DELA du fond de l'échelle, vous vous trouvez en présence d'un transistor A POINTES.

Je vous indique que cette méthode est valable dans le cas d'un transistor NPN ; dans ce cas, il vous suffira d'inverser entr'elles les deux connexions de la pile (résistance de 10kΩ au négatif et collecteur au positif) et d'inverser également les connexions de l'ohmmètre (pointe de touche rouge au négatif et pointe noire au positif).

Pour l'identification complète des sorties et de la classe d'un transistor, il est nécessaire d'effectuer les diverses mesures dans l'ordre exposé dans cette présente leçon parce que pour faire l'une d'entr'elles il est nécessaire de connaître le résultat de la précédente : par exemple vous ne pouvez pas déterminer si un transistor est à Jonction ou à pointes, si au préalable, vous n'avez pas déterminé qu'elle est sa connexion de base ; s'il est du type NPN ou PNP sans savoir où sont l'émetteur et le collecteur.

Dans la prochaine leçon, vous reprendrez l'étude directe du transistor, illustrant son fonctionnement à l'aide d'autres intéressantes expériences.


PRATIQUE 3

Vous avez reçu avec ce groupe de leçons, une nouvelle série de matériel, destiné aux montages expérimentaux. Vous connaissez maintenant tous ces composants, pour les avoir étudiés dans les précédentes leçons. Nous allons commencer aujourd'hui un nouveau type de montage qui est un amplificateur base à la masse.

REALISATION D'UN AMPLIFICATEUR EN BASE COMMUNE

Après avoir vu, dans la leçon précédente, comment fonctionnent les transistors, et comment identifier leurs sorties, vous pouvez passer à la réalisa tion d'un appareil expérimental, spécialement étudié pour mettre en lumière les caractéristiques principales du transistor.

Je traiterai d'un simple AMPLIFICATEUR EN BASE COMMUNE pour lequel je décrirai ensuite les caractéristiques électriques et le fonctionnement.

PREPARATION DE LA PILE

Pour alimenter l'appareil, vous devez utiliser la pile que vous avez reçue dans la série de matériel. C'est une pile sèche, très utilisée dans les lampes de poche, qui peut fournir un courant maximum de 300 mA sous une tension constante de 4,5 V (environ). Ce courant est suffisant pour alimenter votre appareil, mais la tension n'est pas celle dont nous avons besoin car, vous le verrez par la suite, nous avons besoin de deux autres tensions (1,5 et 3 volts) à appliquer simultanément aux circuits de l'amplificateur.

Cet obstacle va nous obliger à effectuer entre les pôles de la pile une prise intermédiaire, de façon à obtenir les tensions requises.

La pile, dont vous pouvez observer la coupe en figure 1 est constituée de trois éléments connectés en série, chaque élément constituant une pile de 1,5 V.

En enlevant le carton de protection, on découvre les 3 éléments de 1,5 V. En grattant avec une lame de canif le brai de l'élément central, on fait apparaître la capsule de cuivre.

Entre cette capsule et le pôle positif de la pile, apparaît une tension de 1,5 V, de sorte qu'entre le pôle négatif de la pile et cette même capsule, il reste 3 volts. Voila donc créée une prise intermédiaire à 1,5 et 3 volts où vous devez souder un fil de connexion.

Voici comment vous procéderez en pratique.

  1. Otez le carton entre les deux pôles de la pile.
  2. Grattez avec le canif le brai de la capsule centrale de façon à dégager le capuchon de l'élément central. Attention en effectuant ce travail de ne pas couper la connexion existant entre ce capuchon et le troisième élément.
  3. Prenez du fil étamé nu par exemple (0,1 mm) de 5 cm environ ; préparez la prise comme indiqué en figure 2a.
  4. Disposez la prise sur le capuchon (figure 2b) et soudez-la en prenant garde de ne pas dessouder la connexion interne existante.
  5. Percez le carton de protection d'un trou central afin d'y passer la connexion intermédiaire et remettez-le en place.
  6. Contrôlez enfin votre pile en mesurant avec votre voltmètre la tension entre la prise intermédiaire et les deux languettes de la pile ; vous devez obtenir 1,5 V (environ) entre la languette courte et la prise et 3 V (environ) entre la prise et la languette longue.

CONTROLE DE LA PILE

La pile que vous avez reçue est de fabrication récente mais ne peut délivrer un courant excessif (comme par exemple, celui produit par un court-circuit accidentel des pôles). Elle est certainement bonne. Toutefois, comme toutes les piles, l'utilisation tend à l'épuiser et il conviendra de contrôler périodiquement son état, surtout dans le cas où les mesures sur le montage expérimental donnent des résultats erronés.

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Pour ce contrôle, il suffit de réunir les pôles de la pile par une résistance de 40 ohms (environ) et de mesurer sa tension. En figure 3, est illustré un système qui permet d'effectuer rapidement le contrôle sans avoir à effectuer de soudure.

Si la tension lue est SUPERIEURE ou EGALE à 3,8 V vous pouvez continuer à utiliser la pile ; si au contraire sa tension est INFERIEURE à la valeur que je vous ai indiquée, vous devrez la remplacer par une neuve.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE A COSSES

Tous les montages expérimentaux du cours seront effectués sur plaquette à double rangée de cosses, une telle plaquette pouvant assurer de plus, la fonction de support pour tous les organes prévus.

Dans cette 2ème série de matériel, vous avez reçu la première plaquette qui porte 34 cosses rivées (17 cosses de chaque côté).

Pour rendre plus facile l'identification des différents points, au cours des opérations de montage, chacune des cosses est indiquée par le terme CA suivi d'un nombre.

Sur chaque cosse, vous pouvez utiliser le trou de SERTISSAGE ou la LANGUETTE dans laquelle il y a une fenêtre ovale pour l'introduction des fils.

Vous devez considérer comme FACE INTERNE de la plaquette celle où apparaissent les cosses dans leur totalité. Le numérotage de ces cosses va de gauche à droite et de haut en bas (comme pour l'écriture) en regardant la plaquette par la face interne.

Encore vous faut-il pouvoir identifier le haut et le bas de votre plaquette. Pour cela vous remarquerez des trous centraux qui vous permettront ultérieurement de fixer des organes. Ils sont dissymétriques et vous permettront facilement d'orienter votre plaquette comme représentée en figure 4 en disposant à droite les deux trous de diamètre moyen (8mm) lorsque vous regardez la face interne.

Ainsi, la position de la plaquette est déterminée de façon irrévocable.

Vous trouverez dans la figure 4 toutes les indications nécessaires pour un numérotage exact des cosses et des trous sur la plaquette nommée plaquette I.

Nota : Il existe deux sortes de plaquettes différentes. La première catégorie de plaquette comporte des cosses semblables à celles de la figure 4a. La seconde catégorie de plaquette comporte des cosses semblables à celles de la figure 4b (cosses doubles). Vous pouvez recevoir indifféremment l'une ou l'autre. Dans le cas 4b, attention que les fils de connexion ou les éléments câblés ne fassent court-circuit. La plaquette type 4b ne comporte pas de "créneaux".

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Après l'exécution de chaque exercice pratique, le circuit expérimental sera démonté et ses composants récupérés pour pouvoir être réutilisés dans les montages successifs. Pour ne pas endommager les différents éléments, je vous signale un "truc" qui vous permettra de les poser et de les retirer facilement : une modification des cosses.

Tout d'abord, vous réduisez d'environ 1,5 mm la longueur de chacune des cosses en la coupant à la pince coupante à hauteur du haut de la fenêtre ovale (figure 5a). Vous avez ainsi réalisé une "fourchette" où vous pourrez poser les sorties des éléments sans avoir à les introduire.

Puis vous pourrez maintenant plier les 34 cosses de la barrette à 90° vers la face interne à l'aide d'une paire de pinces plates. Cette pliure devra être effectuée à proximité du bord externe de la bakélite de la plaquette.

En figure 5b, vous voyez un agrandissement d'une partie de la plaquette après modification.

 

MONTAGE MECANIQUE DES ELEMENTS SUR LA PLAQUETTE

Disposez, sur la face EXTERNE de la plaquette, quatre bornes colorées (2 noires et 2 rouges) dans les trous centraux repérés par les signes F2, F3, F5 et F6 selon les indications portées en figure 6 sur laquelle vous repérerez les couleurs respectives des bornes dans lesquelles viendront s'enficher les fils de raccordement.

Fixez le potentiomètre linéaire P1 de 500Ω dans le trou F4 sur la face INTERNE de la barrette en le bloquant avec ses deux écrous et sa rondelle dans la position indiquée en figure 6.

Prenez bien soin de votre potentiomètre, car c'est lui, qui une fois les montages expérimentaux terminés, vous servira pour réaliser le transistormètre.

Ce petit montage mécanique est maintenant terminé. Vous allez pouvoir passer au câblage des connexions électriques.

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MONTAGE ELECTRIQUE

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Avant de vous indiquer le montage, il est opportun d'établir une convention simple qui permettra de distinguer facilement les sorties du potentiomètre.

Les potentiomètres ont trois sorties ; observez un potentiomètre par sa face postérieure, c'est-à-dire du côté opposé à l'axe de commande, et tenez-le dans la position indiquée en figure 7. Nous dirons que la cosse de gauche est la sortie de DEBUT DE COURSE (I) et la cosse droite est la sortie de FIN DE COURSE (F). La cosse du milieu correspondant au CURSEUR est désignée quant à elle par la lettre C.

Si vous orientez différemment le potentiomètre, les positions apparentes de ces sorties seront modifiées mais non leur échelonnement et leurs positions respectives entre elles.

Cette convention sera valable pour repérer les sorties de tous les types de potentiomètres.

Nous allons voir maintenant les diverses phases du câblage.

Nota : 1) dans certains cas, les fils de sortie des éléments devront être raccourcis convenablement.
2) la couleur des fils n'est donnée qu'à titre indicatif.

a) câbler, entre la borne noire montée en F6 et la cosse CA 29, une résistance R1 de 100Ω, 1/2 W (marron - noir - marron).

b) câbler entre la borne rouge montée en F2 et la cosse CA 27, la résistance R2 de 330Ω 1/2 W (orange - orange - marron).

c) réunir avec un fil isolé noir de 2,5 cm environ la cosse CA 28 à la cosse I du potentiomètre P1 de 500 S! . N'effectuez la soudure que sur la cosse CA 28.

d) réunissez par un fil de câblage isolé noir de 5 cm environ, la sortie C du potentiomètre à la borne rouge montée en F5. Soudez.
Parmi les fils torsadés, prenez 50 cm de chacun des fils jaune, rouge et vert et retorsadez-les ensemble. Une extrémité de cette torsade sera reliée à la plaquette relais, l'autre sera terminée par des pinces crocodile.

e) soudez le fil vert de la torsade à la cosse I du potentiomètre.

f) soudez le fil rouge de la torsade à la cosse F du potentiomètre.

g) soudez le fil jaune de la torsade à la borne noire montée en F3. Le câblage terminé est représenté en figure 8.

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Vous raccorderez maintenant, ainsi que je vous l'ai précédemment indiqué, les extrémités restées libres des trois fils torsadés sur les pinces crocodiles. Il est préférable de souder le fil sur la pince crocodile.

h) le fil rouge sur une pince rouge.

i) le fil vert sur la pince non isolée.

j) le fil noir sur une pince noire (figure 9}.

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k) il ne vous reste plus qu'à câbler le transistor SFT353 (ou SFT352 ou SFT252) sur la face externe de la plaquette-relais.

Une attention toute particulière devra être apportée durant la soudure de ses connexions sur la plaquette : en fait vous devez éviter de chauffer le transistor. Pour ne pas transmettre une chaleur excessive, il est nécessaire de procéder à la soudure le plus rapidement possible et d'utiliser un fer bien chaud dont la panne est bien propre et parfaitement étamée. Les fils de sortie du transistor ne devront jamais être raccourcis dans un montage expérimental (à cause des nombreuses opérations de câblage et décâblage).

Pour souder le transistor sans l'échauffer, vous maintiendrez la connexion que vous soudez entre les becs d'une pince plate placée entre la soudure et le corps du transistor (figure 10). Vous devez vous assurer que les becs de la pince sont bien plans et privés de toute trace d'oxyde, de graisse ou de toute matière qui pourrait faire obstacle à une parfaite diffusion de la chaleur.

Pour faciliter la prise de la soudure, nettoyez auparavant avec le maximum d'attention l'extrémité des fils de sortie du transistor et le rivet de la plaquette-relais.

Pour l'identification des sorties du transistor, reportez-vous aux précisions fournies à la 2ème leçon Pratique (paragraphe 2, figure 6 et figure 7).

Pour simplifier les explications je vous indiquerai les sorties des transistors sous leurs références : C pour le collecteur, E pour l'émetteur, B pour la base.

La sortie E devra être soudée dans l'oeillet de la cosse CA 29, la sortie B dans l'oeillet de la cosse CA 28 et la sortie C dans l'oeillet de la cosse CA 27. Vérifiez que les 3 sorties E, B et C du transistor ne se touchent pas.

l) enfilez sur l'axe du potentiomètre le bouton plastique.

Le travail sur la plaquette est maintenant terminé ; il ne vous reste plus qu'à procéder à la préparation de deux cordons et deux "strap" nécessaires pour effectuer la mesure.

Remarque : On appelle "strap" un fil muni ou non de fiches bananes et permettant de relier extérieurement 2 points d'un circuit.

m) prenez 8 cm environ de fil de connexion noir et soudez à ses extrémités deux fiches bananes noires (figure 11a).

n) terminez les deux fils d'une torsade rouge et noire par 2 fiches bananes noires et 2 fiches bananes rouges respectivement sur les fils noir et rouge (figure llb).

o) soudez enfin les sorties de la résistance R3 de 40Ω 1/2 W sur deux fiches bananes rouges (figure 11e).

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CONTROLE VISUEL

Avant de procéder au contrôle du fonctionnement du circuit, il est nécessaire d'effectuer un contrôle visuel très sérieux de manière à éliminer les éventuelles erreurs de montage qui peuvent être mortelles pour le transistor.

Plaquette 1 :

CA 29 :

Languette : sortie de la résistance R1 (100 Ω 1/2 W)
oeillet : sortie E du transistor

CA 28 :

Languette : connexion à cosse 1 de P1
oeillet : sortie B du transistor

CA 27 :

languette : sortie de la résistance R2 (330Ω 1/2 W)
oeillet : sortie C du transistor

Potentiomètre P1 (500Ω) :

Cosse I :

fil vert torsadé terminé par pince crocodile non isolée fil de connexion à la languette de CA 28

Cosse C :

fil de connexion à la borne rouge F5

Cosse F :

fil rouge torsadé terminé par pince crocodile isolée rouge

Bornes isolées :

Noire (F6) :

sortie de la résistance R1 (100Ω 1/2 W)

Rouge (F5) :

fil de connexion à la cosse C de P1

Noire (F3) :

fil noir torsadé terminé par pince crocodile isolée noire

Rouge (F2) :

sortie de la résistance R2 (330Ω 1/2 W)

Transistor  :

C (collecteur):

à l'oeillet de CA 27

B (base) :

à l'oeillet de CA 28

E (émetteur) :

à l'oeillet de CA 29

CONTROLE DU FONCTIONNEMENT

II est maintenant possible de contrôler le fonctionnement du premier circuit expérimental réalisé. Posez le montage sur un support non métallique bien propre de façon à éviter tout court-circuit accidentel.

Insérez entre la borne noire F6 et la borne rouge F5 la résistance R3 (40Ω 1/2 W) montée sur fiches bananes ; réunissez, avec le cordon réalisé précédemment les bornes noire P3 et rouge F2 d'une part aux bornes noire (C.C.) et rouge (10 mA) du contrôleur universel du cours Radio d'autre part. Le contrôleur devra être commuté sur volt-mA et C.C.

Tournez le potentiomètre P1 complètement à gauche et réunissez les trois fils torsadés à la pile préparée précédemment dans l'ordre suivant :

  1. pince crocodile non isolée à la prise intermédiaire
  2. pince crocodile noire au pôle négatif (grande lame)
  3. pince crocodile rouge au pôle positif (petite lame)

Vous trouverez en figure 12 une représentation complète de la plaquette de l'amplificateur, vue de la face externe.

Si les connexions n'ont pas été effectuées dans l'ordre que je vous ai indiqué ou que vous ayez effectué la moindre erreur, le transistor risque d'être détruit, aussi je ne vous recommanderai jamais assez de procéder avec le maximum d'attention.

En tournant lentement le potentiomètre P1 dans le sens des aiguilles d'une montre (que j'appellerai toujours par la suite SENS NORMAL, en opposition avec le sens opposé à celui des aiguilles d'une montre que j'appellerai SENS INVERSE), vous devez observer une déviation croissante du contrôleur jusqu'à une valeur approximative de 8 à 9 mA lorsque le potentiomètre est à fond de course.

Si vous n'obtenez pas un déplacement dans le sens indiqué, contrôlez immédiatement les connexions du potentiomètre P1 et celles de la pile.

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Le contrôle de fonctionnement une fois effectué, débranchez les connexions de la pile dans l'ordre suivant :

  1. pince crocodile rouge
  2. pince crocodile noire
  3. pince crocodile non isolée

Je vais maintenant passer, dans la dernière partie de cette leçon à la description du circuit réalisé et l'explication de son fonctionnement.

MONTAGE EN BASE COMMUNE : SCHEMA DE L'AMPLIFICATEUR EXPERIMENTAL

Sur la figure 13, vous pouvez voir le schéma de l'amplificateur que vous avez réalisé.

Le circuit est conçu pour la mesure du courant d'entrée entre les bornes F5 et F6 (circuit d'entrée) et du courant de sortie entre les bornes F2 et F3 (circuit de sortie).

Quand vous voudrez mesurer le courant d'entrée, vous insérerez le milliampè-remètre A entre les points F5 et F6 en réunissant F2 et F3 par la résistance de 40Ω ; inversement pour la mesure du courant de sortie, vous insérerez le milliampèremètre entre F2 et F3 et la résistance de 40Ω entre F5 et F6 comme représenté sur la figure 13.

La résistance de 40Ω sert à remplacer la résistance interne du contrôleur. Cette valeur est calculée pour le contrôleur 1 000Ω/V du cours Radio en sensibilité 10 mA. (si vous utilisiez un autre contrôleur, la valeur de la résistance devrait être différente).

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Cela est nécessaire afin de ne pas modifier les conditions de fonctionnement de l'amplificateur : en effet, si vous mesurez d'abord le courant de sortie par exemple, en refermant le circuit d'entrée par un simple pontet de court-circuit (strap) lorsque vous passerez à la mesure du courant d'entrée correspondant, vous insérerez la résistance interne du contrôleur dans le circuit d'entrée alors qu'elle n'y était pas primitivement.

Les résultats seront faux et peuvent entraîner de graves erreurs.

Au contraire, en utilisant la résistance de 40Ω, le fait de modifier le branchement du contrôleur ne modifiera pas les valeurs des courants puisque vous aurez remplacé la résistance interne par une résistance extérieure de valeur identique.

L'élément de pile de 1,5V sert à alimenter le circuit d'entrée donc à fournir le courant IE. Les éléments de pile de 3 volts alimentent le circuit de sortie, donc fournissent le courant IC.

Observez sur le schéma de la figure 13 que les courants IE et IC circulent en opposition de sens dans la connexion de base qui est COMMUNE aux deux circuits (entrée et sortie) ; il passe donc dans la connexion de base un courant EGAL A LA DIFFERENCE des courants d'Emetteur IE et de Collecteur IC ; ce courant différentiel est nommé COURANT DE BASE et symbolisé par IB

Le potentiomètre de 500Ω sert à régler la tension de polarisation de l'émetteur de 0 à 1,5volt et donc fonctionne en POTENTIOMETRE DE TENSION.

La résistance de 100Ω sert à déterminer la valeur du courant IE, elle fonctionne donc en résistance de polarisaLion.

En agissant sur le potentiomètre, vous pouvez faire varier le courant de commande du transistor (qui est ici IE) de 0 à 12mA environ.

La résistance de 330Ω constitue la charge de l'amplificateur. Nous allons maintenant effectuer les mesures de courants dans le but de vérifier comment fonctionne un transistor en montage base commune (dit encore "base à la masse").

MESURE DES COURANTS

Disposez l'amplificateur sur votre table de travail dans la position de la figure 12.

A la fin des contrôles de fonctionnement, vous avez débranché les connexions vers la pile. Avant de les brancher à nouveau, retirez des bornes F5 et F6 le pontet à résistance que vous brancherez entre les bornes F2 et F3 ; puis branchez la pince crocodile non isolée à la prise intermédiaire de la pile, la NOIRE au négatif, et la ROUGE au positif et insérez le contrôleur en position 10 mA C.C. entre les bornes F5 et F6 (fiches bananes ROUGE en F5 et NOIRE en F6).

Vous avez ainsi réalisé les connexions permettant de lire sur l'appareil de mesure le courant d'entrée (ou COURANT EMETTEUR) IE

1) Si le potentiomètre de l'amplificateur est A FOND A GAUCHE, l'aiguille de l'appareil est au voisinage de ZERO et on peut considérer comme NUL le courant IE.

2) Si vous tournez le potentiomètre dans le sens normal, le courant IE augmente graduellement, pour atteindre la valeur maximum correspondant au fond de course du potentiomètre donc lorsque la totalité de la tension de 1,5 V de la pile est appliquée au circuit d'entrée. Inversement, en tournant le potentiomètre en sens INVERSE, le courant IE diminue

3) Réglez le potentiomètre de façon à obtenir un courant IE égal à 5 mA.

Maintenant, sans retoucher la position du potentiomètre, échangez entr'eux le pontet à résistance et le contrôleur, en prenant soin d'OTER en PREMIER les fiches bananes du contrôleur des bornes F5 et F6 et d'INSERER en DERNIER le pontet à résistance dans les bornes F5 et P6.

Après ce raccordement, l'amplificateur se trouve dans l'état de la figure 12, et l'aiguille de l'appareil indique la valeur du courant de so.rtie (ou COURANT COLLECTEUR) Ic correspondant à IE = 5 mA.

Nous trouvons ainsi que le courant IC est légèrement inférieur au courant d'émetteur (égal à 5 mA) ; par exemple, nous pouvons dire que le courant mesuré est de 4,8 mA environ. Il n'est certainement pas égal au courant d'émetteur précédemment mesuré, et qui circule toujours dans le circuit d'entrée puisque vous n'avez pas retouché la position du potentiomètre.

Pour conclure cette première série de mesures, faites maintenant le test suivant :

1) Tournez lentement le potentiomètre de l'amplificateur dans le sens INVERSE, Je vous ai montré précédemment que dans ce cas le courant Ig diminue, jusqu'à s'annuler quand le potentiomètre est A FOND A GAUCHE ; vous pouvez vérifier maintenant que le COURANT IC LUI AUSSI diminue jusqu'à s'annuler, ou PRESQUE, quand IE est égal à ZERO, c'est-à-dire lorsque le potentiomètre est à fond à gauche.

2) Pour faire en sorte que le courant IE soit EGAL A ZERO, retirez le pontet à résistance (ainsi vous coupez le circuit d entrée et le courant Ig est donc bien nul).

Déplacez sur le contrôleur la fiche ROUGE de la borne 10 mA C.C. à la borne L.M (qui donne le calibre 1 mA) et observez l'aiguille de l'appareil. Vous pouvez voir que le courant mesuré, bien que très faible, n'est pas tout à fait nul et est à peine perceptible ; ceci vous indique que, bien que le courant IE soit interrompu (égal à ZERO), il existe encore un courant de collecteur très faible, mais toutefois supérieur à ZERO. Ce courant est appelé courant Collecteur-Base de repos et est représenté par le symbole ICB0,

3) Rebranchez maintenant votre contrôleur sur le calibre 10 mA C.C. et insérez à nouveau le pontet à résistance entre les bornes F5 et F6.

Chauffez maintenant le transistor entre vos doigts pendant environ une mi nute et observez l'aiguille de l'instrument. Vous noterez que le courant IC augmente légèrement. Ceci n'est pas excessif et ne peut endommager le transistor (cela peut se produire en été lorsque la température ambiante augmente). Mais maintenant approchez à 2 cm du transistor la panne chaude de votre fer à souder ; vous allez voir au bout de très peu de temps l'indication du contrôleur augmenter à vive allure. Il est grand temps d'éloigner le fer et d'arrêter là l'expérience si vous voulez conserver intact votre transistor. Ceci vous indique nettement que le courant de sortie Ic augmente avec la température du transistor ; toutefois, cette augmentation n'est pas particulièrement importante lorsqu'on reste dans certaines limites de températures.

Avec ce dernier test, nous avons terminé le cycle des mesures de courants, et vous pouvez débrancher l'alimentation en respectant toujours l'ordre que je vous ai indiqué à la fin du chapitre traitant des contrôles de fonctionnement (c'est-à-dire d'abord la pince crocodile rouge, puis la noire et enfin la dernière).

BREVES CONSIDERATIONS SUR LES MESURES OBTENUES

En examinant les résultats obtenus lors des tests précédents, vous pouvez mettre en lumière les propriétés fondamentales du montage en base commune des transistors.

1) L'intensité du courant de collecteur IC est d'autant plus grande que l'intensité du courant d'émetteur IE est plus grande.

2) Le courant de collecteur est légèrement inférieur à celui de l'émetteur : par exemple : si IE = 5 mA, IC, sera égal à 4,8 mA environ.

Pour exprimer cet état de choses, je dirai que le transistor a un COEFFICIENT α (alfa) INFERIEUR A 1.

Le facteur α est le COEFFICIENT D'AMPLIFICATION EN COURANT du transistor, et apparaît nettement dans la mesure du circuit à base commune.

Pour déterminer la valeur de Α avec une assez bonne approximation, vous effectuerez le rapport entre le courant collecteur IC et le courant émetteur IE.

Par exemple pour IC = 4,8 mA et IE = 5 mA nous obtenons :

α = IC/IE = 4,8/5,0 = 0,96

En pratique le coefficient α d'un transistor est compris entre 0,92 et 0,99. Il ne faut pas oublier lors de la détermination de a que les mesures que vous effectuez comportent une part d'erreur, et le coefficient trouvé le sera avec une certaine tolérance, parfaitement admissible d'ailleurs.

3) Quand le courant IE est égal à ZERO, il existe encore dans le circuit du collecteur un faible courant ICBO qui est dû à la tension de polarisation du collecteur (-3 V) appliqué à la jonction collecteur-base : c'est le COURANT INVERSE DE LA DIODE BASE-COLLECTEUR.

4) Le courant de sortie IC augmente avec l'augmentation de la température du transistor ; ceci est dû à une augmentation par agitation thermique du nombre des "trous libres" ou "lacunes" qui traversent les deux jonctions base-collecteur et émetteur-base.

Dans la prochaine leçon pratique, vous effectuerez des mesures de tensions, desquelles résultera l'évidence que le montage réalisé est effectivement un amplificateur, bien que le courant de sortie IC ait une intensité inférieure à celle du courant d'entrée IE

Vous construirez ensuite un amplificateur en émetteur commun, montage largement utilisé dans les appareils à transistors.

AMPLIFICATEUR EN BASE COMMUNE - MESURE DES TENSIONS

Continuons les essais expérimentaux sur l'amplificateur en base commune. Dans le tableau de la figure 1, est reporté un résumé des mesures de courants qui ont été exécutées et à la figure 2, vous trouverez un résumé des mesures de tensions qui seront effectuées tout à l'heure dans la première partie de cette leçon.

Je vous rappelle que pour toutes les valeurs de références suivies de "environ" on admet une large tolérance. Ces valeurs doivent être considérées comme des moyennes, de façon à vous indiquer l'ordre de grandeur de chaque mesure.

Si vous trouvez des différences entre les valeurs indiquées dans les tableaux et celles que vous lisez sur votre appareil de mesure, vous ne devez pas vous en préoccuper-. Elles sont indiquées pour que vous puissiez vérifier l'allure du phénomène et non les valeurs précises de ces mesures.

Préparez votre amplificateur en exécutant dans l'ordre les liaisons suivantes :

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  1. Insérez entre les bornes F2 et F3 le pontet de court-circuit que vous avez réalisé à la 3ème leçon pratique.
    La fiche banane dans F2 ne devra pas être enfoncée à fond. Laissez un espace comme vous l'indique la figure 3, de façon à vous permettre d'effectuer les mesures à l'aide de vos pointes de touche.

  2. Insérez entre les bornes F5 et F6 le pontet avec la résistance de 40Ω.
  3. Reliez l'amplificateur à la pile : la pince crocodile non isolée à la prise intermédiaire, la pince crocodile noire au - et la pince crocodile rouge au +
  4. Tournez complètement à gauche le potentiomètre de l'amplificateur.
  5. Commutez votre appareil de mesure sur la position 10V ce, mettez la pointe de touche rouge dans la borne 10volts cc. - ca et la pointe noire dans la borne ce.

Maintenant faites les mesures indiquées dans le tableau de la figure 2.

Ne pas oublier que pour chaque mesure, les pointes de touches doivent être appliquées entre les deux points qui vous sont indiqués dans la deuxième colonne du tableau.

En outre, j'attire votre attention sur le fait que chaque point (CA 29, CA 28, etc...) est marqué entre parenthèse soit du signe + soit du signe - ; au point de contrôle + doit être appliquée la pointe de touche rouge tandis que vous devez appliquer votre pointe de touche noire au point de contrôle-.

Le signe + vous indique le point où la tension est positive par rapport à l'autre point considéré.

Il en est de même pour les mesures de courant ; ainsi le + vous indique d'où vient le courant et par conséquent le positif. Le - vous indique vers où va le courant, donc le négatif.

Après avoir effectué les mesures de tensionsj nous pouvons revoir les mesures de courant déjà effectuées à la leçon précédente, en suivant l'ordre indiqué au tableau de la figure 1 : de cette façon, vous acquerrez une grande pratique de votre montage et pourrez effectuer immédiatement toute mesure ainsi que je vous demanderai de le faire dans la suite des leçons.

 

CONSIDERATIONS SUR LES MESURES DE TENSION

A la figure 4, vous avez le schéma de l'amplificateur en base commune (mesures de tensions).

VE est la tension d'entrée ou TENSION D'EMETTEUR

VC la tension de sortie ou TENSION DE COLLECTEUR

VU la tension d'utilisation, qui dans notre cas apparait sur la résistance de charge R2 de 330Ω.

Vous allez effectuer les mesures de ces tensions (VE , VC , VU ) dans trois conditions différentes.

Dans le premier cas, c'est-à-dire avec P1 tourné complètement à gauche, le courant d'entrée IE est égal à zéro (figure 1 mesure 1) ; par conséquent la tension VE est aussi égale à zéro (figure 2 mesure 1) ; de même, le courant de sortie IC qui dépend de IE est égal à zéro (figure 1 mesure 2) ; la chute de tension d'utilisation VU = 0 (figure 2 mesure 3) ; la tension du collecteur VC est égale à celle de la pile qui alimente le circuit de sortie, c'est-à-dire à 3V (figure 2 mesure 2).

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Dans le second cas, c'est-à-dire avec le potentiomètre P1 à mi-course, le courant IE sera compris entre zéro et 9mA (figure 1 mesure 1), de même IC est compris entre zéro et 8,5mA (figure 1 mesure 2). Par conséquent, dans le circuit d'entrée et celui de sortie, nous aurons une chute de tension.

La chute de tension IE entre émetteur et base est assez faible, elle est de l'ordre du dixième de volt (figure 2 mesure 4), alors que la chute de tension VU aux bornes de la résistance de 330Ω est d'environ 0,6V (figure 2 mesure 6).

Remarques que lorsque IE, AUGMENTE (en même temps que VE), la tension de collecteur VC DIMINUE d'une valeur égale à VU ; en effet, en réglant VC à 2,4V (figure 2 mesure 5), la tension correspondante VU sera de 0,6V (figure 2 mesure 6).

Ceci n'est valable que si vous avez 3 volts à la pile, ce qui correspond à la tension maximale du collecteur lorsque V = 0.

Dans le troisième cas, c'est-à-dire avec P1 tourné complètement à droite, les tensions VE et VU atteignent leur maximum respectif (figure 2 mesures 7 et 9), alors que VC atteint le minimum ; la tension VC est toujours égale à la différence entre la tension d'alimentation (3V) et la tension VU (2,6V), c'est-à-dire 0,4V (figure 2 mesure 8).

Remarquez que lorsque nous passons de la mesure 4 à la mesure 7 de la figure 2, nous avons une variation de tension égale à environ 0,05V (5 centièmes de volt) ; si nous passons maintenant de la mesure 5 à la mesure 8, nous avons une variation de 2 volts ; nous avons une même variation de 2 volts lorsque nous passons de la mesure 6 à la mesure 9 - ceci signifie que les variations de VC et de VU sont égales entr1elles et à environ quarante fois la variation de la tension VE

Les essais que vous venez de faire, vous permettent de mettre en évidence la seconde propriété fondamentale du circuit en base commune :


PRATIQUE 4

REALISATION DE L'AMPLICATEUR EN EMETTEUR COMMUN

PREPARATION DE LA PLAQUETTE A COSSES

Vous allez réaliser un autre amplificateur expérimental, qui servira à approfondir ultérieurement l'étude des transistors et de leurs principales caractéristiques. Avant de procéder au montage de ce nouveau circuit sur la plaquette I, il vous sera nécessaire de démonter partiellement la réalisation précédente.

Pour éviter de chauffer le transistor inutilement durant les montages et les branchements successifs, vous pouvez le laisser à la même place, c'est-à-dire soudé dans les oeillets des cosses CA 27, CA 28 et CA 29 ; vous devrez seulement veiller à ne pas l'endommager avec un outil ni l'écraser entre la plaquette et la table de travail.

Les opérations préparatoires sont les suivantes :

  1. dessoudez la résistance R1 de 100Ω (marron - noir - marron) de la borne noire F, et de la cosse CA 29.
  2. dessoudez la connexion en fil isolé entre la borne rouge F et la cosse C du potentiomètre P1.
  3. dessoudez de la cosse I du potentiomètre P1 le fil vert en provenance de la torsade, et la connexion en provenance de CA 28.
  4. dessoudez le fil de CA 28.
  5. dessoudez de la cosse F du potentiomètre Pi, le fil rouge de la torsade.

MONTAGE ELECTRIQUE

Je vais tout d'abord vous indiquer le montage électrique du nouveau circuit ; les différentes opérations sont les suivantes :

  1. câblez une longueur de 2,5 cm environ de fil isolé entre la languette de CA 29 et la cosse I de P1 ; n'effectuez la soudure qu'en CA 29.
  2. câblez une seconde longueur de 2,5 cm environ de fil isolé et soudez-le entre la cosse F de P1 et la cosse de la borne noire montée en F3 ; soudez aux deux extrémités.
    Sur la cosse de la borne qui vient d'être soudée, il y avait déjà, de la leçon précédente le fil noir de la torsade.
  3. câblez entre la cosse C de P1 et la cosse de la borne noire F6, la résistance R4 de 40 kΩ 1/2 w (marquée en clair) toujours en ayant soin de laisser dépasser ses connexions de 6 mm environ de chaque côté.
    Enfilez avant soudure un soupliso du côté du raccordement de la résistance sur la cosse C de P1 ; soudez les deux extrémités.
  4. câblez une longueur de 5 cm environ de fil de câblage entre la cosse CA 28 et la cosse de la borne rouge F5, Effectuez la soudure sur les deux extrémités.
  5. soudez le fil rouge de la torsade sur la cosse I de P1. où vous avez déjà la connexion provenant de CA 29.
  6. soudez enfin le fil vert de la tresse sur la cosse de CA 8. Ce fil en effet ne sera pas utilisé dans ce montage et il est préférable de le câbler sur un point libre (CA 8) de la plaquette-relais pour éviter tout court-circuit accidentel.

Et voici terminé ce petit montage électrique. Une vue du câblage terminé est donnée en figure 5.

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CONTROLES VISUELS

Effectuez les contrôles visuels suivants, pour éliminer des erreurs éventuelles.

Plaquette à cosses I :

CA 8 : cosse : fil vert de la tresse
CA 27 : cosse : sortie de la résistance R2 de 330Ω
oeillet  : sortie C du transistor
CA 28 : cosse : connexion à la borne rouge F5
oeillet  : sortie B du transistor
CA 29 : cosse : connexion vers I de P1
oeillet  : sortie E du transistor

Potentiomètre P1 :

Cosse I : connexion à CA 29
  fil rouge de la torsade
Cosse C : sortie de la résistance R4 de 40 kΩ
Cosse F : connexion à la borne noire F3

Bornes isolées :

Rouge (F2) : sortie de la résistance R2 de 330Ω
Noire (F3) : connexion à F de P1
  fil noir d'alimentation
Rouge (F5) : connexion à CA 28 Noire (F6)
Noire (F6) : sortie de la résistance R4 de 40 kΩ

CONTROLE DU FONCTIONNEMENT

Avant de procéder au contrôle du fonctionnement du nouveau circuit, il vous est nécessaire d'appliquer sur la face externe de la plaquette à cosses une échelle graduée autour du potentiomètre.

Retirez le bouton plastique du potentiomètre et dévissez le premier écrou. Retirez la rondelle éventail.

Vous trouverez ci-après un cadran gradué (figure A) que vous découperez et collerez sur un carré de carton de 44 mm de côté ; découpez ensuite le rond central hachuré. Si vous ne voulez pas découper votre page, vous pouvez toujours décalquer le cadran.

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Montez le carton ainsi préparé sur l'axe du potentiomètre en l'orientant de telle façon que les lettres E, B et C soient en face des oeillets des cosses, CA 29, CA 28 et CA 27. Sur le cadran, montez la rondelle éventail, vissez l'écrou qui bloquera solidement.

Tournez l'axe de commande du potentiomètre à fond à gauche et bloquez dessus le bouton-flèche de telle façon que la flèche soit sur la graduation zéro de l'échelle (figure 6).

Tournez le potentiomètre, à fond de course, la flèche devra indiquer 110µA environ. Ramener le bouton sur zéro.

Connectez la borne noire F3 à la borne noire CC du contrôleur par l'intermédiaire de la tresse et le fil rouge de cette tresse à la borne rouge du contrôleur commuté sur la gamme 10 mA-CC.

Insérez le pontet de court-circuit entre les bornes F5 et F6.

Raccordez enfin la plaquette à la pile d'alimentation : d'abord la pince crocodile rouge au pôle positif de la pile et la pince crocodile noire au pôle négatif. La pince non isolée n'est pas utilisée.

En tournant graduellement le potentiomètre dans le sens normal vous devez noter une augmentation du courant lu sur l'appareil. Si ce n'est pas le cas, ou que l'augmentation soit irrégulière, contrôlez immédiatement les connexions du potentiomètre et celles de la pile.

Cette expérience terminée, débranchez les connexions à la pile en commençant par la pince noire.


MESURE DES COURANTS ET DES TENSIONS

Vous allez maintenant étudier le circuit à émetteur commun en effectuant les mesures de courant et de tensions, de façon analogue à celles effectuées sur l'amplificateur à base commune.

 

MESURE DES COURANTS (figure 7) :

Mesure 1 :

Commutez le contrôleur universel sur 1mA - CC (banane rouge en L.M, banane noire en CC).

 

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Insérez la connexion rouge du contrôleur dans la borne F5 et la noire dans la borne F6.

Insérez le pontet à résistance de 40Ω entre les bornes F2 et F3 ; connectez la pince crocodile rouge au pôle positif de la pile, la noire au négatif.

Tournez le potentiomètre dans le sens normal en observant en même temps l'indication du contrôleur : vous constaterez que l'aiguille se déplace de zéro à une position correspondant à 0,110mA environ (ou 110 uA).

Cette mesure indique comment varie le courant d'entrée. Vous voyez qu'au maximum, il est de 110µA (environ 110 millionièmes d'ampère) et le milliampèremètre dont vous disposez n'est pas apte à donner avec suffisamment de précision la valeur d'un tel courant. C'est pourquoi je vous conseille de lire DIRECTEMENT la valeur en microampères du courant, indiquée par la flèche du potentiomètre.

Au cours des mesures successives que je vous indiquerai, les valeurs du courant d'entrée seront lues sur les graduations du cadran sans recourir au contrôleur ; ces valeurs ne peuvent être calculées et bien que le courant réel puisse présenter une légère différence avec les indications, lues, la précision du potentiomètre est largement suffisante pour les vérifications que vous allez faire.

Mesure 2 :

Otez les fiches bananes des bornes F5 et F6 et le pontet à résistance des bornes F2 et F3.

Insérez l'instrument de mesurej commute en gamme 10 mA CC, entre les bornes F2 (+) et F3 (-). Je vous rappelle que le + indique la connexion positive et le - la négative et que la première va à la borne rouge du contrôleur et l'autre à la borne noire.

Insérez le pontet de court-circuit entre les bornes F5 et F6. Dans ce cas il n'est pas nécessaire de remplacer la résistance interne du contrôleur par la résistance de 40Ω parce que le circuit comporte en série une résistance de forte valeur (40 000Ω) devant laquelle la résistance du contrôleur est négligeable.

Tournez le potentiomètre P1 dans le sens normal, c'est-à-dire de zéro à 110µA (courant d'entrée) et observez l'aiguille du contrôleur : vous devez voir une variation de zéro (environ) à une valeur supérieure à 5mA.

Le courant mesuré est celui d'utilisation (ou de sortie). Il se peut que ce courant n'atteigne pas la valeur de 5mA. Dans ce cas, soudez entre la cosse de F6 et le curseur C du potentiomètre P1, l'autre résistance de 40kΩ (R5) que vous avez reçue avec le matériel de la première série.

Il faudra alors ne pas oublier que toutes les valeurs du tableau se rapportant à la lecture directe du courant d'entrée DEVRONT ETRE MULTIPLIEES PAR 2, et par conséquent, le courant sera compris entre zéro et 220µA, pour les graduations de 0 à 110µA du potentiomètre.

Mesure 3 :

Réglez le potentiomètre de manière que le contrôleur indique 5mA de courant de sortie.

Lire sur le cadran de P1 la valeur du courant d'entrée. Si vous n'avez pas effectué la modification suggérée à la précédente mesure, le courant d'entrée sera compris entre 70 et 100µA (= 0,1mA). Dans le cas où la modification aura été effectuée, si vous lisez 60µA, vous devez multiplier cette valeur par 2 ; le courant d'entrée qui correspond à un courant de sortie de 5mA a donc une valeur de 120µA (0,12mA) .

Mesure 4 :

Otez le pontet de court-circuit entre F5 et F6, interrompant ainsi le courant d'entrée, et lisez sur le contrôleur le courant de sortie : vous trouverez une valeur très faible, environ 0,2mA.

Ce courant est appelé courant collecteur-émetteur de repos et est représenté par le symbole ICEO.

Mesure 5 :

Pour cette mesure de courant, pour la suivante (mesure 6) et pour les mesures de courants de la prochaine leçon, il convient de connecter en parallèle sur le contrôleur (commuté sur la gamme 1mA) la résistance de 40Ω, de façon à ramener la sensibilité à fond d'échelle à 3mA environ, rendant ainsi plus facile l'appréciation des indications de l'aiguille. Le manque de précision de la lecture sur cette échelle ne vous empêche pas d'évaluer l'allure du courant en vous limitant à observer l'amplitude des déplacements de l'aiguille.

Dessoudez la résistance de 40Ω du pontet que vous avez réalisé à la leçon précédente ; puis après avoir raccourci les fils de sortie, la souder sur les cosses des bornes F2 et F3.

Entre ces bornes F2 et F3, insérez le contrôleur commuté en gamme 1mA (rouge en F2 et noir en F3). Insérez le pontet de court-circuit entre les bornes F5 et F6 et réglez P1 de manière à amener l'aiguille du contrôleur sur la graduation 6 de l'échelle milliampères.

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Si le réglage est trop critique ou que la flèche de P1, se trouve pour ce réglage sur une valeur inférieure à 20µA, décâblez (après avoir déconnecté la pile) la résistance de 40kΩ connectée entre la cosse C de P1 et la borne F6 et insérez cette résistance en série avec le circuit d'entrée.

A la fin de cette nouvelle modification, votre circuit présentera l'aspect indiqué en figure 9.

Procédez à cette modification de la façon suivante :

  1. débranchez les connexions de la pile
  2. soudez la résistance disponible R5 (40kΩ 1/2 W) entre les cosses CA 17 et CA 34
  3. dessoudez de la borne F6 la sortie de R4 et soudez cette dernière sur la cosse CA 34
  4. réunissez la cosse de la borne F6 à CA 17 par un fil de câblage isolé. Reconnectez la pile et réglez P1 pour amener l'aiguille du contrôleur sur la graduation 6 de l'échelle milliampères.

Mesure 6 :

Pour obtenir dans cette mesure un résultat appréciable, vous devez considérer deux cas :

1er cas : Température ambiante inférieure à 25° C

Chauffez le transistor entre vos doigts pendant 60 à 90 secondes, vous noterez qu'au bout d'un certain temps l'aiguille du contrôleur tend à se déplacer de la valeur 6 (mesure précédente) vers des valeurs supérieures.

L'amplitude de la variation vous indique une augmentation notable du courant d'utilisation due à 1'augmentation de la température interne du transistor.

La variation que vous observerez sera plus ou moins importante selon les températures initiale et finale du transistor.

Veillez bien, durant cette mesure et la suivante, à ce que l'aiguille ne dépasse pas la graduation 9 ; à ce moment, cessez immédiatement de chauffer le transistor.

2ème cas : Température ambiante égale ou supérieure à 25° C

Dans ce cas, il n'est plus possible de chauffer suffisamment le transistor avec les doigts et je vous conseille comme précédemment d'utiliser le fer à souder. A cette fin, repliez à angle droit les sorties du transistor de manière à ce qu'elles soient perpendiculaires au corps du transistor.

Disposez la plaquette de l'amplificateur de manière à laisser dépasser le transistor du bord de la table de travail.

Approchez la panne du fer (bien chaud) sous le corps du transistor à une distance jamais inférieure à 3 cm.

Si vous opérez à l'abri des courants d'air, le transistor chauffera au bout de quelques secondes et le courant d'utilisation augmentera d'abord lentement, puis de plus en plus vite. Cette variation est observée par une augmentation du courant lu au contrôleur. A ce moment je vous recommande de retirer immédiatement la panne du fer de la proximité du transistor dès que l'aiguille atteint la graduation 9 de l'échelle des milliampères.

Pour terminer ce cycle de mesures, débranchez le contrôleur.

En figure 10, vous pouvez voir le schéma électrique de l'amplificateur connecté pour la mesure des courants.

La résistance R5 en parallèle sur R4, est dessinée en pointillés parce qu'elle n'est utilisée que dans le cas où l'on ne peut obtenir un courant de 5mA (mesure 2).

Pour simplifier le dessin je n'ai pas indiqué la modification du schéma de la mesure 5. La résistance R5 en parallèle sur R4, vient alors en série avec elle et la base du transistor.

MESURE DES TENSIONS (figure 8)

Si lors de la mesure 5, vous avez réalisé la modification qui consistait a mettre en série R5 et R4, il va falloir revenir maintenant au schéma initial c'est-à-dire dessouder la résistance R5 ; il faut ensuite dessouder l'extrémité de R4 de la cosse CA 34 et la ressouder sur la borne F6.

A ce moment, le circuit correspond au schéma indiqué en figure 11 et vous allez pouvoir effectuer toutes les mesures indiquées au tableau de la figure 8.

Pour ces mesures, les bornes F2 et F3 sont encore connectées ensemble intérieurement par l'intermédiaire de la résistance R3 (40Ω).

Les opérations à effectuer sont semblables à celles décrites au début de la leçon pour le contrôle des tensions de l'amplificateur en montage base commune, et pour ne pas redonner toutes ces explications, reportez-vous au tableau de la figure où vous trouverez toutes les indications nécessaires. Rappelez-vous seulement que les valeurs suivies de "environ" admettent une très large tolérance.

CONSIDERATIONS SUR LES MESURES OBTENUES

En observant le schéma électrique de la figure 10, vous pouveE remarquer que les courants d'entrée et de sortie sont en sens opposé l'un et l'autre. Ces deux courants sont dits EN OPPOSITION. Toutefois le courant d'entrée IB et le courant de sortie IC ont un seul trajet en commun (c'est la sortie d'émetteur) où les deux courants IB et IC s'ajoutent de sorte que nous avons constamment :

IE = IB + IC

Leur somme est égale au courant d'émetteur.

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En observant les résultats du tableau de la figure 7, vous pouvez mettre en évidence les propriétés du circuit en émetteur commun.

  1. le courant d'entrée IB est très faible, à peine environ 110µA (millionième d'ampère), alors que dans le circuit à base commune, le courant maximum d'entrée est notablement supérieur (voir mesure 1 de la figure 1 : 9mA soit 9 000µA
  2. à un courant d'utilisation de 5mA correspond un courant d'entrée d'environ 100µA, alors que dans l'amplificateur à base commune, le courant d'entrée était d'environ 5mA (voir mesures 3 - 4 de fig. 1) pour un courant de sortie de 1'ordre de 4,8mA.
  3. la conclusion des deux observations précédentes est que dans le circuit en émetteur commun, vous avez un gain notable de courant (de 0,11 à 5 mA) , alors que dans le circuit en base commune il n'y avait aucun gain de courant mais seulement un gain de tension.
  4. le gain de courant de l'amplificateur en émetteur commun est représenté par le coefficient β (bêta).
    • Nota : Certains constructeurs désignent aussi ce coefficient p par le terme α' (alpha-prime) mais cette notation risque d'entraîner une confusion, et je ne l'emploierai jamais.

      La valeur de ce coefficient β est obtenue en faisant le rapport entre le courant d'utilisation (ou de sortie) IC diminué du courant ICEO (voir mesure 4 figure 7), et le courant d'entrée IB correspondant.

      Si nous avons IC = 5 mA (mesure 3 figure 7)

      IB = 100 µA = 0,1 mA
      ICEO = 0,2 mA

      β = (IC - ICEO) / IB = (5,0 - 0,2) / 0,1 = 4,8 / 0,1 = 48

      Le coefficient β peut varier notablement d'un transistor à l'autre ; vous trouverez des transistors avec β = 30 et d'autres, du même type avec β = 100 ou même plus.

      C'est pour cette raison que les valeurs de référence reportées sur les tableaux ne doivent être considérées que comme de simples exemples, étant donné que le résultat des mesures est étroitement lié au β du transistor utilisé.

  5. dans le circuit en émetteur commun, la température influence notablement la valeur du courant de sortie IC (voir mesure 6, figure 7).
  6. Comme l'amplificateur en base commune, celui en émetteur commun permet d'obtenir un gain appréciable en tension.

Dans la prochaine leçon, je vous ferai étudier et monter des circuits capables d'éliminer cet inconvénient majeur de l'amplificateur à émetteur commun qui est l'influence importante de la température sur le courant de sortie. En outre, vous réaliserez un intéressant dispositif qui utilisera cette propriété : le THERMOMETRE ELECTRONIQUE.


PRATIQUE 5

Nous avons vu dans la précédente leçon que l'échauffement du transistor faisait varier le courant du collecteur ; ceci est très important dans le cas d'un amplificateur en émetteur commun, parce que l'amplification augmente avec la température, le point de fonctionnement se déplace et on risque d'avoir une distorsion du signal.

L'échauffement interne du transistor est dû non seulement à l'augmentation de la température ambiante, mais aussi au passage du courant même dans le transistor.

Cette seconde cause est encore plus grave que la première ; en effet, lorsque la température du transistor augmente pour une cause quelconque, son courant augmente aussi, ce qui a pour effet d'augmenter encore la température du transistor, d'où une nouvelle augmentation du courant, d'où etc... et ceci jusqu'à la destruction du transistor. Cet effet est appelé "effet cumulatif" ou plus communément "effet boule de neige".

Cet inconvénient peut être éliminé ou au moins très atténué, en adoptant des circuits simples qui rendent l'amplificateur en émetteur à la masse presqu'aussi stable que celui en base commune. De tels circuits ont d'autre part l'avantage de rendre moins sensible les variations des caractéristiques lorsque l'on remplace le transistor utilisé par un autre du même type mais dont les performances sont évidemment un peu différentes.

Dans cette leçon, vous étudierez deux circuits stabilisés, et en déterminerez les performances moyennes en effectuant diverses mesures,

CONSTRUCTION DU PREMIER AMPLIFICATEUR STABILISE

PREPARATION DE LA PLAQUETTE A COSSE

Pour pouvoir réaliser le nouveau circuit expérimental, vous aurez quelques modifications à apportera votre dernier montage et pour cela, suivez les indications que je vous donne ci-dessous concernant la plaquette I.

  1. Dessoudez la résistance R4 = 40kΩ montée entre la cosse C du potentiomètre P1 et la borne noire montée en F6.
  2. Dessoudez de la cosse I du potentiomètre P1 soit le fil rouge de la torsade, soit la connexion à la cosse CA 29.
  3. Dessoudez de la cosse CA 29, le fil de connexion à la cosse I de P1.
  4. Dessoudez enfin la connexion en fil isolé entre la cosse CA 28 et la borne rouge F5.

Vous avez ainsi terminé les opérations préliminaires.

Le transistor pourra être laissé en place, c'est-à-dire toujours connecté dans les oeillets des cosses CA 27, CA 28, et CA 29 afin de ne pas l'endommager, mais veillez bien à ne pas l'écraser.

MONTAGE ELECTRIQUE

Je vais maintenant vous indiquer le montage du nouveau circuit : je vous rappelle une fois encore que la couleur des fils que je vous propose n'est qu'indicative et que vous pouvez utiliser tout autre couleur. De même la longueur n'est donnée que d'une manière approximative.

  1. Soudez dans l'oeillet de la cosse CA 13 le fil rouge de la torsade d'alimentation.

  2. Câblez 20 mm environ de fil nu étamé entre l'oeillet de la cosse CA 30 et la languette de la cosse CA 29. Soudez aux deux points.
  3. Montez entre la languette de CA 13 et la languette de CA 30 la résistance R6 470Ω (jaune - violet - marron). N'effectuez la soudure que sur CA 30 seulement.
  4. Câblez_maintenant :

  5. 55 mm environ de fil de câblage noir entre la languette de CA 13 et la cosse I du potentiomètre P1. N'effectuez la soudure que sur I de P1.
  6. 90 mm environ de fil de câblage noir entre l'oeillet de la cosse CA 15 et la cosse C du potentiomètre P1. Soudez aux deux points.
  7. 50 mm environ de fil de câblage noir entre la languette de la cosse CA 28 et l'oeillet de la cosse CA 32. N'effectuez la soudure que sur CA 28.
  8. 30 mm environ de fil de câblage noir entre l'oeillet de la cosse CA 32 et l'oeillet de la cosse CA 34. Soudez aux deux points.
  9. 55 mm environ de fil de câblage noir entre l'oeillet de la cosse CA 17 et l'oeillet de la cosse CA 33. Soudez aux deux points.
  10. entre les languettes des cosses CA 15 et CA 32 la résistance R4 de 40kΩ. Soudez aux deux points.
  11. enfin provisoirement 80 mm environ de fil de câblage noir entre les languettes des cosses CA 13 et CA 30. Soudez aux deux points.

Vous avez ainsi terminé le montage électrique du nouveau circuit ; la figure 1 illustre la disposition des éléments à la fin du travail.

Vous pouvez, si vous le désirez, ôter le cadran gradué monté sur la face externe de la plaquette.

Dans ce cas, remplacez le bouton flèche par le bouton plastique souple.

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CONTROLE VISUEL

Avant de procéder au contrôle de fonctionnement, je vais comme d'habitude, vous indiquer l'ensemble des connexions que vous venez d'effectuer afin qu'un contrôle visuel très sérieux vous permette d'éliminer les éventuelles erreurs.

PLAQUETTE I (nouvelles connexions seulement)

CA 13 : Oeillets : fil rouge de la torsade d'alimentation languette
  Languette : sortie de la résistance R6 470Ω
    fil de connexion vers cosse I de P1
    fil de connexion vers CA 30
CA 15 : Oeillet : fil de connexion vers C de P1
  Languette : sortie de la résistance R4 40kΩ
CA 17 : Oeillet : fil de connexion vers CA 33
CA 28 Languette : fil de connexion vers CA 32
CA 29 : Languette : fil nu étamé vers CA 30
CA 30 : Oeillet : fil nu étamé vers CA 29
  Languette : sortie de la résistance R6 470Ω
    fil de connexion vers CA 13
CA 32 : Oeillet : fil de connexion vers CA 28
    fil de connexion vers CA 34
  Languette : sortie de la résistance R6 470Ω
CA 33 : Oeillet : fil de connexion vers CA 17
CA 34 : Oeillet : fil de connexion vers CA 32

POTENTIOMETRE P1 (nouvelles connexions seulement)

Cosse I : fil de connexion vers CA 13
Cosse C : fil de connexion vers CA 15

La borne rouge montée en F5 et la borne noire montée en F6 ne doivent posséder aucune connexion.


CONTROLE DU FONCTIONNEMENT - OBSERVATIONS

En figure 2, vous pouvez voir le schéma du nouveau circuit ; confrontez-le avec celui de la figure 11 de la pratique 4. Vous noterez qu'entre les deux circuits, il n'existe qu'une seule différence ; le circuit actuel possède en plus du précédent une résistance de 470Ω dans le circuit d'éméteur. Mais cette résistance est pour le moment inefficace puisqu'elle est court-circuitée par le pontet P.C constitué par le fil de connexion entre CA 13 et CA 30.

La modification sera réellement effectuée lorsque vous ôterez ce pontet P.C mais avant cela, étant donné que ce nouvel amplificateur est semblable à celui de la précédente leçon, il convient de refaire les mesures 5 et 6 indiquées dans le tableau de la figure 7 (pratique 4) de façon à pouvoir comparer l'amplificateur non stabilisé à l'amplificateur stabilisé.

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PREMIER CONTROLE AVEC R6 COURT-CIRCUITEE

  1. Insérez le contrôleur commuté en milliampèremètre 1mA CC (LM) entre les bornes F2 (+) et F3 (-) et connectez le circuit à la pile.
  2. Réglez le potentiomètre P1 de façon que l'aiguille se stabilise sur 6 de l'échelle VOLT mA CC.
    Si la manoeuvre est particulièrement critique, insérez en série dans le circuit de base la résistance de 40kΩ encore disponible. A cette fin soudez la résistance R5 entre les languettes des cosses CA 17 et CA 34 et déplacez la sortie de R4 de la cosse CA 32 à la cosse CA 33 (figure 3).
  3. Cette modification est identique à celle effectuée pour la mesure 5 de la pratique 4 et vous vous souvenez qu'elle avait pour but de rendre la variation du courant de base (commandé par P1) plus souple et moins critique la manoeuvre de P1.

  4. Vérifiez à nouveau que l'aiguille du contrôleur universel reste stable sur le repère 6 de l'échelle ; chauffez le transistor entre vos doigts ou en approchant la panne du fer à souder (à un centimètre du transistor environ). L'aiguille se déplacera certainement vers la fin d'échelle. Elle pourra peut être ne pas atteindre la position de l'essai de la dernière leçon. Elle pourra peut-être au contraire dépasser cette position : ceci ne doit en aucun cas vous préoccuper, parce que la variation du courant de collecteur, dû à l'échauffement de la jonction est extrêmement sensible à la valeur de la température initiale donc à la température ambiante et il se peut qu'entre temps elle ait varié.

    Ce test effectué, attendez que le transistor se refroidisse et revienne à la température ambiante, ce qui arrivera quand l'aiguille sera revenue sur la division 6.

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SECOND CONTROLE AVEC R6 EN SERVICE

Vérifiez maintenant le fonctionnement du circuit stabilisé en procédant de la façon suivante :

  1. Otez le fil de connexion entre CA 13 et CA 30 en parallèle sur R6. L'opération a pour but d'insérer dans le circuit d'émetteur la résistance de 470Ω qui était préalablement inefficace puisque court-circuitée par le strap (pontet PC).
  2. Vous noterez que l'aiguille du contrôleur accuse une diminution du courant de collecteur due à une diminution correspondante du courant d'émetteur provoquée par R6.

  3. Réglez P1 de façon que, le courant d'émetteur (et par conséquent celui du collecteur) augmente et que l'aiguille se reporte en 6.
  4. A ce moment, vous avez obtenu le même courant d'utilisation (ou de sortie) qu'au début du premier contrôle.

  5. Chauffez le transistor exactement de la même manière que précédemment, soit avec les doigts soit avec le fer à souder, mais appliquez-vous à reproduire exactement la même variation de température que celle provoquée par le premier test.

  6. Observez l'aiguille du contrôleur.
  7. Elle signale encore une augmentation du courant de collecteur, mais cette augmentation est nettement inférieure à celle enregistrée sur l'amplificateur non stabilisé, et pourtant vous avez réalisé les mêmes conditions pour les deux tests.

    Par exemple, si lors du premier test l'aiguille indiquait pendant l'échauffement du transistor 8 ou 9 elle n'indique plus maintenant que 7 ou 8.

FONCTIONNEMENT DES CIRCUITS STABILISES

La stabilisation obtenue par l'adjonction de la résistance de 470Ω dans l'émetteur n'est pas parfaite, mais en général suffisante ; elle est par conséquent souvent utilisée vu la simplicité de la modification.

Pour vous décrire l'action exercée par R6, je me référerai au schéma de la figure 4, qui est le schéma simplifié de la figure 2 (potentiomètre P1 et l'appareil de mesures supprimés).

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Décomposons les phénomènes en leurs aspects fondamentaux :

  1. La résistance d'émetteur Re limite sensiblement le courant IE et détermine la chute de tension VE.
  2. En ajoutant à la tension VE la tension existant entre base et émetteur, nous obtenons la tension de base VB. Je vous rappelle que la tension entre base et émetteur est de valeur très faible (quelques dixièmes de volt), et de ce fait la tension de base VB est pratiquement identique à la valeur de VE.
  3. Aux bornes de la résistance Rb, apparaît une tension qui est la différence entre la tension de la pile et VB. La tension aux bornes de Rb peut être inférieure, ou supérieure à la valeur de VB. Je vous rappelle que la tension aux bornes de Rb est égale au produit Rb x IB.
  4. Le courant de base IB dépend presqu'exclusivement de la tension apparaissant aux bornes de la résistance de base Rb : si cette tension diminue, le courant IB diminue en conséquence ; mais comme nous venons de le voir, la tension aux bornes de Rb diminue lorsque VB augmente (si la tension de la pile est constante) d'autre part VB augmente avec VE : nous pouvons en conclure que l'insertion de la résistance Re provoque une diminution du courant de base (par augmentation de VE donc de VB).
  5. Reste à voir comment varie le courant de collecteur.
  6. Le raisonnement est encore plus simple : en effet il vous suffit d'observer que le courant de collecteur est toujours légèrement inférieur au courant d'émetteur et est commandé par celui de base ; donc si les courants d'émetteur et de base diminuent le courant de collecteur diminue lui aussi. Vous avez pu vous-même vérifier cet état de choses lorsque vous avez ôté la connexion de court-circuit entre CA 13 et CA 30 ; ce faisant vous avez introduit la résistance R6 dans le circuit de l'émetteur et vous avez pu observer à ce moment sur l'appareil de mesures une réduction notable du courant de collecteur.

  7. L'échauffement du transistor produit une diminution de la résistance interne entre collecteur et base et de ce fait le courant d'émetteur augmente (ainsi que celui du collecteur). QUAND UNE RESISTANCE EST INSEREE DANS LE CIRCUIT D'EMETTEUR, il y a augmentation de la tension de base VB , diminution de la tension Rb (la tension de la pile est supposée invariable). Comme Rb est constante, IB diminue donc. Mais comme ce courant de base commande celui d'émetteur, ce dernier (ainsi que le courant collecteur) diminue donc. Vous avez ainsi réalisé une compensation réciproque.

Dans le circuit que vous venez d'étudier, la stabilisation est encore peu sensible ; en lui apportant une modification, comme vous pourrez l'expérimenter avec le second amplificateur stabilisé, vous obtiendrez des résultats très supérieurs.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Les opérations pour préparer le nouveau montage sont énoncées ci-après.

Dessoudez :

  1. la connexion entre la cosse C de P1 et CA 15
  2. la résistance R4 40kΩ des cosses CA 15 et CA 32
  3. la connexion entre les cosses CA 17 et CA 33
  4. la connexion entre les cosses CA 32 et 34. La connexion entre CA 28 et CA 32 doit subsister
  5. enfin le strap provisoire entre les cosses CA 13 et CA 30

MONTAGE ELECTRIQUE

  1. Câblez 35 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les oeillets des cosses CA 13 et CA 15. Soudez aux deux points. Je vous rappelle que sur l'oeillet de CA 13 se trouve déjà le fil rouge de la torsade soudé précédemment.
  2. Montez entre les languettes de CA 15 et CA 32 la résistance R8 = 1kΩ (marron - noir - rouge). N'effectuez la soudure qu'en CA 15.
  3. Montez enfin entre la cosse C du potentiomètre P1 et la languette de CA 32, la résistance R7=lkΩ. Soudez aux deux points.

Voici terminée cette petite modification. La figure 5 illustre ce nouveau circuit maintenant terminé.

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CONTROLE VISUEL

Encore ici, le contrôle visuel est limité aux nouvelles connexions effectuées :

PLAQUETTE I

CA 13 : Oeillets : fil de cuivre étamé vers CA 15
CA 15 : Oeillet : fil de cuivre étamé vers CA 13
  Languette : sortie de la résistance R8=lkΩ
CA 32 : Languette : sortie de la résistance R8=lkΩ
    sortie de la résistance R7=lkΩ

POTENTIOMETRE P1

Cosse C : sortie de la résistance R7=lkΩ

CONTROLE DU FONCTIONNEMENT - OBSERVATIONS

Pour tester l'efficacité du nouveau circuit stabilisé, vous utiliserez un procédé analogue à celui adopté pour le premier circuit.

  1. Connectez le contrôleur (commuté en 1 mA CC) et la pile à l'amplificateur. Comme dans le test précédent, vous devrez insérer l'appareil de mesures entre les bornes F2 (+) et F3 (-).
  2. Réglez P1 de manière à amener l'aiguille du contrôleur sur la graduation 6 de l'échelle mA CC.
  3. Chauffez le transistor de la même façon que pour les tests précédents et observez l'aiguille de l'appareil.

Vous noterez certainement qu'avec le nouveau circuit, le déplacement de l'aiguille est très faible en comparaison de ceux obtenus lors des tests semblables réalisés sur les amplificateurs précédents. Ceci vous indique que la variation du courant de collecteur est notablement réduite et que vous avez obtenu maintenant une meilleure régulation.

En figure 6 est reporté le schéma électrique du nouvel amplificateur et en figure 7 vous pouvez voir le circuit équivalent simplifié.

Observez le pont R1 - R2 (figure 7). Son rôle est de maintenir constante la tension de base et donc de rendre plus sensible l'action de la variation de la tension d'émetteur VE. Dans ces conditions, il suffit d'une petite augmentation du courant d'émetteur Ig pour réduire sensiblement la tension entre base et émetteur et donc le courant de base, avec pour conséquence la réduction du courant de collecteur puisqu'il est pilote par celui de base.

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Jusqu'à présent, vous vous êtes préoccupé d'étudier comment réduire l'influence néfaste des variations de température des transistors, et je vais maintenant vous montrer comment utiliser cette propriété pour réaliser un thermomètre électronique.


REALISATION D'UN THERMOMETRE ELECTRONIQUE A TRANSISTOR

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Pour pouvoir réaliser le dernier circuit expérimental de la présente leçon, il est nécessaire de décâbler entièrement le montage précédent et la plaquette doit alors se présenter comme illustré en figure 8.

Le transistor peut être laissé en place en prenant toutefois les précautions de manipulation déjà mentionnées.

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MONTAGE ELECTRIQUE

Vous allez maintenant effectuer la réalisation pratique du circuit électrique du thermomètre.

Câblez :

  1. 40 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les cosses C et F (réunies) du potentiomètre P1 et la borne noire montée en F3. N'effectuez les soudures qu'en C et F de P1.
  2. 90 mm environ de fil de câblage noir entre la cosse I du potentiomètre P1 et la borne rouge montée en F2. N'effectuez la soudure qu'en I de P1.
  3. 45 mm environ de fil de câblage noir entre l'oeillet de CA 7 et la borne rouge F2. Soudez aux deux points.
  4. 50 mm environ de fil de câblage noir entre l'oeillet de CA 24 et la languette de CA 27. Soudez aux deux points.
  5. montez entre les languettes de CA 7 et CA 24 la résistance R9 l,5kΩ (marron - vert- rouge). Soudez aux deux points.
  6. Soudez encore :

    '
  7. le fil noir de la torsade d'alimentation sur la borne noire montée en F3.
  8. le fil rouge de la torsade d'alimentation sur la languette de CA 29.
  9. enfin le fil vert de la torsade d'alimentation sur la languette de CA

Voici maintenant terminée la réalisation du thermomètre électronique. Le schéma pratique de ce montage est donné en figure 9.

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CONTROLE VISUEL

II est nécessaire d'effectuer le contrôle visuel du montage terminé.

PLAQUETTE I

CA 7 : Oeillets : fil de connexion à la borne rouge F2
  Languette : sortie de la résistance R9=l,5kΩ
CA 8 : Languette : fil vert de la torsade d'alimentation
CA 24 : Oeillet : fil de connexion à CA 27
  Languette sortie de la résistance R9=l,5kΩ
CA 27 : Languette : fil de connexion à CA 24
CA 29 : Languette : fil rouge de la torsade d'alimentation

POTENTIOMETRE P1

Cosse I : fil de connexion à la borne rouge F2
Cosse C : reliée à la cosse F de P1
Cosse F : reliée à la cosse C de F1
  connexion à la borne noire F3

BORNES ISOLEES

Rouge (montée en F2) : fil de connexion à CA 7
  fil de connexion à I de P1
Noire (montée en F3) : fil noir de la torsade d'alimentation connexion à F de P1
Rouge (montée en F5) : Libre
Noire (montée en F6) : Libre

FONCTIONNEMENT DU THERMOMETRE

Le circuit du dispositif est représenté en figure 10.

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Comme vous pouvez le voir, il s'agit d'un circuit élémentaire, constitué par :

Vous avez vu précédemment de façon expérimentale que le courant entre émetteur et collecteur variait en fonction de la température ambiante, c'est cette même propriété que vous allez utiliser ici pour effectuer la mesure de la température, connaissant la loi de variation du courant.

Pour pouvoir interpréter les indications fournies par 1'instrument, il est d'abord nécessaire de connaître COMMENT LA TEMPERATURE ET LE COURANT SE CORRESPONDENT.

Pour cela, voyez le graphique de la figure 11. A chaque valeur de courant, lue sur l'échelle VOLT-mA. CC du contrôleur, correspond une valeur de température exprimée en degrés centigrades.

Par exemple, lorsque le contrôleur indique un courant correspondant à la déviation 0,75 de la numération 0-2-4-6-8- 10 sur l'échelle VOLT-mA CC, le graphique vous montre que la température ambiante est de 23° C, Si vous chauffez le transistor et que l'aiguille dévie à 2,5 de l'échelle, vous déterminerez de la même façon que la température externe du transistor a augmenté de 23 à 3A°C.

Afin que le procédé adopté soit toujours valable, il est toutefois nécessaire de TARER L'ECHELLE DU CONTROLEUR et pour ceci de vérifier que l'indication donnée par l'instrument et reportée sur l'axe horizontal du graphique correspond EFFECTIVEMENT A LA VALEUR DE LA TEMPERATURE EXTERNE du transistor.

Pour pouvoir effectuer cette opération, il est prévu en parallèle sur le contrôleur, le potentiomètre P1 qui permet de régler le courant de l'appareil à la valeur désirée.

Voici comment vous procéderez en pratique.

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CONTROLE DU FONCTIONNEMENT

Si vous possédez un thermomètre, disposez-le à proximité immédiate du transistor ; après avoir attendu quelques minutes, notez la température qu'il indique.

Sur le graphique de la figure 11, déterminez quelle indication de l'aiguille du contrôleur correspond à la température mesurée au thermomètre.

En vous référant à l'exemple précédent, si la température extérieure est de 23° C vous trouverez à l'aide du graphique que l'aiguille du contrôleur doit indiquer 0,75 (sur l'échelle graduée de 0 à 10).

Connectez le contrôleur commuté en milliampèremètre 1 mA CC (borne L.M.) aux bornes F2 (+) et F3 (-).

Connectez la pince crocodile rouge au pôle positif de la pile et la noire au négatif.

Réglez P1 de façon que l'aiguille du contrôleur soit sur la position indiquée par le graphique de la figure 11, par exemple sur 0,75, si la température ambiante est de 23° C.

Après cette opération, le thermomètre est prêt pour la mesure des températures comprises entre 15° C et 50° C ; à titre de test, vous pouvez vous exercer à mesurer la température superficielle de vos doigts. Pour cela, tenez le transistor entre vos doigts et observez l'aiguille du contrôleur.

Elle variera progressivement pour se stabiliser sur une valeur qui reportée sur le graphique de la figure 11 vous indiquera la température correspondante.

Si par exemple l'instrument indique 1,5 vous voyez sur le graphique que la température correspondant à cette indication est environ 28,5° C. S'il indique 2,5 la température correspondante est 34° C et ainsi de suite.

Si vous ne disposez pas d'un thermomètre, vous pouvez tout de même tarer votre appareil en vous référant à la température superficielle de vos doigts qui se situe normalement entre 33 et 35° C.

Nous supposerons qu'en moyenne cette température est de 34° C et nous ne serons pas très loin de la vérité.

En prenant le transistor dans la paume de la main, et en le serrant avec les doigts, pendant une ou deux minutes, vous réglerez le potentiomètre P1 de manière à ce que l'aiguille du contrôleur indique la valeur 2,5. Vous aurez ainsi réalisé le tarage et pourrez mesurer avec une assez bonne approximation la température ambiante en laissant simplement le transistor revenir à la température initiale en retirant la main.

Si l'aiguille indique 3, 4 ou 5 etc, cela voudra dire que la température ambiante est respectivement d'environ 36° C, 38° C, 42° C, etc...

Si au contraire l'aiguille indique 2, 1,5 ou 1 etc... cela voudra dire que la température ambiante est respectivement de 32, 28,5 ou 25° C etc... (environ).

Fin du cours 5


PRATIQUE 6

Vous avez commencé dans les dernières leçons des montages d’essais. Ces travaux pratiques vont s’intensifier de plus en plus. Je veux vous habituer aux composants électroniques, de telle façon qu’un simple coup d’œil de votre part, vous permette de "repérer" l’élément à utiliser.

Dans ces dernières années, une très nette orientation est apparue vers la normalisation des composants électroniques en particulier en ce qui concerne les résistances et les capacités. Vous connaissez (ou vous êtes censé l’avoir appris dans les premières leçons) le code de couleur. Vous devez donc pouvoir "repérer" dans un lot "la" résistance dont vous avez besoin et cela d’après ses bagues de couleurs.

De même, les condensateurs céramiques en particulier utilisent le même code de couleur.

Vous recevrez dans vos séries de matériel, les condensateurs céramiques marqués en code. Vous devez donc étudier ce code et le connaître à fond. C’est primordial pour votre future carrière de technicien.

CODE DE COULEUR (POUR LES CONDENSATEURS)

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Je vous donne dans le tableau ci-dessus, les indications nécessaires au repérage des valeurs des condensateurs.

Les condensateurs peuvent comporter, selon les cas, cinq, quatre ou trois bagues seulement.

1) Cas où le condensateur comporte cinq bagues (cas des condensateurs plaquette ou disque)

2) Cas où le condensateur comporte quatre bagues (voir tableau)

3) Cas où le condensateur ne comporte que trois bagues (plaquette, disque, tubulaire etc…)

MARQUAGE DOUTEUX

Les condensateurs sont marqués par des machines automatiques. Une variation de la température, peut faire virer une couleur : un rouge peut "paraître" à la lecture orange ou même jaune.

Dans le cas (très rare heureusement), où il y a doute sur la valeur vraie, vous pouvez tester votre condensateur à l’aide de votre contrôleur universel EURELEC. Revoyez pour cela la pratique correspondante du cours Radio (pratique 9 page 22)

NORMALISATION DES VALEURS DES CONDENSATEURS

Les condensateurs que vous allez recevoir peuvent être en valeur normalisée ou non. Je m’explique. Vous avez besoin d’un condensateur de 20.000 pF. Vous pouvez tout aussi bien, recevoir (et utiliser), un condensateur marqué en normalisé 22.000 pF. Tous les deux étant à ± 20 %, la différence est négligeable.

Vous pouvez de même sur les schémas pratiques de câblage, ou les schémas électriques, voir des différences dans les valeurs reçues ou dans l’aspect extérieur des composants.

Vous devez bien vous douter qu’il peut y avoir plusieurs "présentations" extérieures d’un même composant et que sa valeur peut aussi varier. En particulier, vous pouvez recevoir des condensateurs papier à 40kpf (ou 50kpf) en lieu et place de condensateurs céramiques 47kpf ou 50kpf.

Les fréquences en jeu n’intervenant pas, le condensateur papier peut tout aussi bien remplacer un condensateur céramique.

Ne soyez donc pas étonné de câbler un condensateur céramique de 50kpf, quand vous "voyez" sur le schéma que le condensateur indiqué est au papier et a pour valeur 40kpf ! Les résultats obtenus sont très peu différents en pratique.

Ce cours de Transistor est accompagné d’un matériel de fabrication industrielle classique : vous utilisez donc, à l’image des techniciens de laboratoire, des pièces de série. Vous devez vous aussi pouvoir dès maintenant vous adapter aux méthodes industrielles qui impliquent pour l’utilisateur qu’il possède un esprit clairvoyant et d’analyse. Vous ne réalisez pas ici des montages "copies serviles" d’un matériel, mais vous suivez une étude qui vous demande une certaine "initiative" de raisonnement.


OSCILLATEUR A DEPHASAGE

Vous pouvez considérer le nouvel appareil expérimental que je vous présente, comme une évolution de l’amplificateur émetteur commun que vous avez étudié dans la 4ème leçon pratique.

En général, un amplificateur n’oscille pas et pour y parvenir, il faut lui adjoindre un système de réaction entre la sortie et l’entrée. Sous cet aspect l’OSCILLATEUR A DEPHASAGE que vous construirez au cours de la présente leçon est un exemple typique qui se prête bien à illustrer comment on peut obtenir à partir d’un amplificateur élémentaire un circuit beaucoup plus complexe, permettant des applications plus intéressantes.

Après avoir construit et testé le nouveau circuit expérimental, vous étudierez ce circuit et son fonctionnement. Je vais donc vous indiquer tout d’abord les opérations de montage.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Pour pouvoir réaliser le nouveau circuit expérimental, il est nécessaire de démonter entièrement le circuit existant sur la plaquette I.

Pour dessouder le transistor, je vous conseille fortement de bien serrer les sorties entre les becs d’une pince plate pendant le dessoudage.

Retirez également le potentiomètre P1 = 500Ω et les bornes montées en F5 et F6. Les bornes F2 et F3 seront laissées en place.

MONTAGE MECANIQUE

Le montage mécanique est très simple. Montez dans le trou F1 le potentiomètre linéaire au graphite P2 = 2 MΩ avec les cosses tournées vers les œillets CA 2, CA 3 et CA 4 – Utilisez pour son blocage les deux écrous et la rondelle éventail, comme vous aviez fait précédemment pour le potentiomètre P1.

En figure 1, est représentée la plaquette préparée pour le câblage du nouveau circuit.

Profitez-en pour bien nettoyer les cosses de la soudure ancienne en les chauffant avec le fer, celui-ci étant dirigé la panne en haut.

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MONTAGE ELECTRIQUE

Vous allez maintenant passer au montage électrique de l’oscillateur BF en vous référant soigneusement aux instructions suivantes :

Câblez

  1. 30 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les cosses C et I du potentiomètre P2 et l’œillet de CA 1. Soudez aux trois points.
  2. 20 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre la cosse F de P2 et l’œillet de CA 4. Ne soudez qu’en F de P2.
  3. 20 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 4 et CA 5. Soudez aux deux points.
  4. 35 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 9, CA 10 et CA 11. Soudez aux trois points.
  5. 20 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre l’œillet de CA 7 et la borne rouge F2. Soudez aux deux points.
  6. 35 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 13, CA 14 et CA 15. Soudez aux trois points.
  7. 20 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 28 et CA 29. Ne soudez qu’en CA 28.
  8. 30 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 22 et CA 24. Ne soudez qu’en CA 22.
  9. 30 mm environ de fil de cuivre nu étamé entre les œillets des cosses CA 24 et CA 26. Soudez aux deux points.
  10. Les câblages en fil de cuivre nu étamé sont terminés ; vous prendrez maintenant du fil de câblage isolé pour poursuivre le travail.

    Câblez

  11. 45 mm environ de fil de câblage entre les œillets des cosses CA 29 et CA 32. Soudez aux deux points.
  12. 45 mm environ de fil de câblage entre les œillets des cosses CA 18 et CA 21. Soudez aux deux points.
  13. 55 mm environ de fil de câblage entre les œillets des cosses CA 31 et CA 12. Ne soudez qu’en CA 31.
  14. 55 mm environ de fil de câblage entre les œillets des cosses CA 12 et CA 27. Soudez aux deux points.
  15. 30 mm environ de fil de câblage entre l’œillet de CA 27 et la borne noire F3. Ne soudez qu’un CA 27.
  16. 60 mm environ de fil de câblage entre la borne noire F3 et l’œillet de CA 20. Soudez aux deux points.
  17. soudez enfin 105 mm environ de fil de câblage entre la languette de CA 21 et l’œillet de CA 30. Soudez aux deux points.
  18. Voici terminée la première phase de câblage de la plaquette, celle qui est relative aux connexions entre les différentes cosses (figure 2).

    img

    Vous allez passer à la seconde phase qui se rapporte à la disposition des éléments électriques du circuit entre les languettes des cosses :

  19. câblez entre les cosses CA 1 et CA 18 la résistance R12 = 47kΩ (jaune – violet – orange). Soudez aux deux points.
  20. soudez entre les cosses CA 5 et CA 22 la résistance R13 = 2,7kΩ (rouge – violet –rouge). Soudez aux deux points.
  21. câblez entre les cosses CA 7 et CA 24 le condensateur C5 = 20.000pF (20kpF) (ou 25kpF). Soudez aux deux points.
  22. Vous devrez apporter une attention particulière au soudage des différents condensateurs qui devront être soudés plusieurs fois dans la suite du cours. Il faut en effet éviter absolument tout contact de la panne du fer à souder avec la matière isolante du condensateur.

    Câblez encore

  23. entre les cosses CA 9 et CA 26 le condensateur C1 = 40.000 pF (40kpF) (ou 50kpF). Soudez aux deux points.
  24. entre les cosses CA 10 et CA 27 la résistance R9 = 1,5kΩ (marron – vert – rouge). Soudez aux deux points.
  25. entre les cosses CA 11 et CA 28 le condensateur C2 = 40kpF (ou 50kpF). Soudez aux deux points.
  26. entre les cosses CA 12 et CA 29 la résistance R10 = 1,5kΩ (marron – vert – rouge). Soudez aux deux points.
  27. entre les cosses CA 13 et CA 30 le condensateur C4 = 40kpF (ou 50kpF). Soudez aux deux points.
  28. entre les cosses CA 14 et CA 31 la résistance R11 = 1,5kΩ (marron – vert – rouge). Soudez aux deux points.
  29. câblez enfin entre les cosses CA 15 et CA 32 le condensateur C3 de 40kpF (ou 50kpF). Soudez aux deux points.

Voici terminé le montage électrique du circuit de l’oscillateur BF ; contrôlez attentivement votre réalisation d’après la figure 3.

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Maintenant il ne reste plus qu’à connecter la torsade d’alimentation et comme le fil vert n’est pas utilisé pour le moment, vous pouvez le retirer de la torsade.

Soudez le fil rouge de la torsade sur la languette de CA 20 et le fil noir sur celle de CA 4 (figure 3).

Vous devez souder maintenant le transistor sur la face externe de la plaquette.

La sortie de collecteur sera soudée dans l’œillet de CA 22, celle de base dans l’œillet de CA 21 et celle d’émetteur dans l’œillet CA 20. Ces connexions sont visibles sur la figure 4.

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Durant le soudage, évitez de surchauffer le transistor en serrant chaque sortie à souder dans les becs d’une pince plate.

Enfilez, enfin, un bouton plastique sur l’axe de commande du potentiomètre.

CONTROLE VISUEL

Avant d’effectuer le contrôle du fonctionnement, il est nécessaire de contrôler attentivement le travail réalisé afin d’éliminer les erreurs possibles.

Je vous indique maintenant les points de vérification.

PLAQUETTE I

CA 1 œillet fil de cuivre nu allant à I et C du potentiomètre P2
  languette sortie de la résistance R12 = 47kΩ
CA 4 œillet fil nu allant à F de P2
fil nu allant à CA 5
  languette fil noir de la torsade d’alimentation
CA 5 œillet fil nu allant à CA 4
  languette sortie de la résistance R13 = 2,7kΩ
CA 7 œillet fil nu allant à borne rouge F2
  languette sortie de C5 = 20kpf (ou 25kpf)
CA 9 œillet fil nu allant à CA 10
  languette sortie de C 1 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 10 œillet fil nu allant à CA 9
fil nu allant à CA 11
  languette sortie de la résistance R9 = 1,5kΩ
CA 11 œillet fil nu allant à CA 10
  languette sortie du condensateur C2 = 40kpF (ou 50kpF)
CA 12 œillet connexion isolée allant à CA 27
connexion isolée allant à CA 31
  languette sortie de la résistance R10 = 1,5kΩ
CA 13 œillet fil nu allant à CA 14
  languette sortie du condensateur C4 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 14 œillet fil nu allant à CA 13
fil nu allant à CA 15
  languette sortie de la résistance R11 = 1,5kΩ
CA 15 œillet fil nu allant à CA 14
  languette sortie du condensateur C3 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 18 œillet connexion isolée allant à CA 21
  languette sortie de la résistance R12 = 47kΩ
CA 20 œillet connexion isolée allant à la borne noire F3
sortie E du transistor
  languette fil rouge de la torsade d’alimentation
CA 21 œillet connexion isolée allant à CA 18
sortie B du transistor
  languette connexion isolée allant à CA 30
CA 22 œillet fil nu allant à CA 24
sortie C du transistor
  languette sortie de la résistance R13 = 2,7kΩ
CA 24 œillet fil nu allant à CA 22
fil nu allant à CA 26
  languette sortie du condensateur C5 = 20kpf (ou 25kpf)
CA 26 œillet fil nu allant à CA 24
  languette sortie du condensateur C1 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 27 œillet connexion isolée allant à la borne noire F3
connexion isolée allant à CA 12
  languette sortie de la résistance R9 = 1,5kΩ
CA 28 œillet fil nu allant à CA 29
  languette sortie du condensateur C2 = 40kpF (ou 50kpF)
CA 29 œillet fil nu allant à CA 28
connexion isolée allant à CA 32
  languette sortie de la résistance R10 = 1,5kΩ
CA 30 œillet connexion isolée allant à CA 21
  languette sortie du condensateur C4 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 31 œillet connexion isolée allant à CA 12
  languette sortie de la résistance R11 = 1,5kΩ
CA 32 œillet connexion isolée allant à CA 29
  languette sortie du condensateur C3 = 40kpF (ou 50kpF)
    POTENTIOMETRE P2
Cosse Ifil nu allant à CA 1
fil nu allant à cosse C de P2
Cosse Cfil nu allant à cosse I de P2
Cosse Ffil nu allant à CA 4
    TRANSISTOR

Cosse Cdans l’œillet de CA 22
Cosse Bdans l’œillet de CA 21
Cosse Edans l’œillet de CA 20

Ayant terminé le contrôle visuel et éliminé les éventuelles erreurs, vous allez maintenant effectuer le contrôle de fonctionnement de votre petit oscillateur BF.


CONTROLE DE FONCTIONNEMENT ET APPLICATIONS DE L’OSCILLATEUR

CONTROLE A L’AIDE D’UN CONTROLEUR UNIVERSEL

Pour effectuer le contrôle de fonctionnement vous devez connecter le contrôleur, commuté en 10 volts alternatifs, aux bornes F2 et F3 de l’oscillateur.

Raccordez également la plaquette à la pile en connectant la pince crocodile rouge au pôle positif et la noire au pôle négatif.

Tournez lentement le bouton de P2 dans le sens direct, de façon à obtenir au voltmètre une indication qui devra être comprise normalement, entre 0,4 V et 1,2 volts alternatifs. Repérez cette position qui ne devra pas être modifiée ultérieurement.

Pour pouvoir contrôler la valeur des tensions entre collecteur et masse et entre base et masse, le contrôleur devra être commuté en mesure de tensions continues et sa borne positive raccordée à la borne noire F3 de la plaquette.

En portant la pointe de touche négative sur la cosse CA 22, vous devez trouver une valeur de tension comprise entre 1 V et 1,8 V (tension de collecteur). En testant en CA 21, vous noterez une très faible indication (environ 0,1V) correspondant à la tension de base.

TEST D’ECOUTE

Vous pouvez maintenant rendre audible le signal présent entre les bornes F2 et F3.

Si vous disposez d’un casque téléphonique d’impédance comprise entre 1000 et 2000Ω par écouteur, vous pouvez l’insérer directement entre les bornes de la plaquette : vous entendrez une note dont la fréquence est comprise entre 800 et 1000Hz.

Si vous ne disposez pas de casque, vous pouvez injecter le signal produit par votre oscillateur sur la prise P.U d’un récepteur radio. La borne noire devra être connectée à la masse de l’appareil et la rouge à la prise d’entrée "sensible" P.U.

Le récepteur devra être préalablement commuté en position P.U. par le commutateur de gammes.

Vous pouvez naturellement utiliser l’appareil récepteur du cours de Radio, que ce soit le type à modulation d’amplitude ou celui à modulation de fréquence.

La localisation de la broche "sensible" de la prise P.U. d’un appareil différent est très facile.

Il suffit d’introduire un petit tournevis dont la pointe fait contact avec le doigt dans chacune des broches successivement : la broche "sensible" est celle pour laquelle le contact du tournevis fait entendre un fort ronflement. Pendant cette expérience, évitez de toucher quoi que ce soit avec votre autre main.

Effectuez alors la connexion de votre générateur à la prise P.U. Vous pourrez entendre dans le haut-parleur du poste le signal fourni par l’oscillateur BF, que vous règlerez à une audition convenable par manœuvre de la commande de volume du récepteur.

Voici terminé l’essai de fonctionnement du nouveau circuit expérimental : vous pouvez maintenant débrancher la pile et le récepteur ou le casque.

APPLICATIONS

Voici quelques-unes, parmi tant d’autre, des nombreuses utilisations possibles de cet oscillateur.

Les transmissions des radio-amateurs en graphie nécessitent un oscillateur phonique. Si vous êtes l’un de ceux-là, vous pouvez utiliser votre oscillateur à cette fin.

Pour cela, il vous suffit de déplacer le fil noir de la torsade d’alimentation de CA 4 à l’œillet de CA 3 et de connecter le manipulateur télégraphique entre la languette de CA 3 et CA 4.

Le générateur BF pourra également être utilisé pour l’alimentation en signal BF des "ponts de mesures" pour résistances, capacités et inductances.

Nous aurons l’occasion de voir ces systèmes dans une prochaine leçon quand vous réaliserez ces dispositifs et effectuerez un cycle complet de mesures.

L’oscillateur construit peut encore être d’un grand secours pour contrôler et mesurer un amplificateur BF, etc... ect...


OSCILLATEUR A DEPHASAGE – CIRCUIT ET PRINCIPE

Avant d’étudier le fonctionnement de l’appareil, il convient d’examiner son schéma électrique, dessiné en figure 5.

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Le réseau peut se décomposer en deux circuits fondamentaux : L’ETAGE AMPLIFICATEUR et le CIRCUIT DE REACTION.

Vous ne trouvez pas ici de circuit oscillant à self et capacité. Toutefois, l’oscillation se produit grâce aux propriétés de deux circuits fondamentaux que nous examinerons séparément.

AMPLIFICATEUR

Le schéma de la partie amplificateur est dessiné en traits plein sur la figure 6.

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Il s’agit d’un circuit en émetteur commun mais qui n’est pas tout à fait identique à celui étudié dans la 4ème leçon pratique.

En comparant le schéma de la figure 6 et celui de la figure 11 de la pratique 4, vous pouvez noter quelques différences.

  1. Dans le circuit de la figure 11 de la pratique 4, le courant de base dépend de la TENSION DELIVREE PAR LE CURSEUR P1. Le réglage de P1 fait varier la tension, donc le courant de polarisation de base.
    Dans le circuit de la figure 6, le courant de base dépend directement de la VALEUR DE LA RESISTANCE DU RHEOSTAT P2. Le réglage de P2 fait varier la résistance du circuit de polarisation, et par conséquent le courant de polarisation.
    Les deux circuits sont équivalents, puisque l’un comme l’autre, ils peuvent être réglés, par manœuvre du potentiomètre, pour obtenir le point de fonctionnement convenable.
  2. La tension d’utilisation du circuit de la figure 11 de la pratique 4 est prélevée aux bornes de la résistance du collecteur, alors que dans le circuit de la figure 6, elle est prise entre émetteur et collecteur.
    En réalité, il s’agit toujours du POTENTIEL de COLLECTEUR, référé dans le premier cas au pôle NEGATIF DE LA PILE, et dans le second cas, au pôle POSITIF.
    Toutefois la tension entre le collecteur et le pôle négatif et la tension entre le collecteur et le pôle positif sont constamment en opposition de phase. En effet la première est positive et la seconde négative. Mais comme elles dépendent du même courant d’entrée, elles présentent la même VARIATION et peuvent donc toutes deux représenter la tension d’utilisation de l’amplificateur.
    Une autre explication très simple est que la pile présente une impédance nulle (ou presque) au passage d’un courant alternatif ; comme la tension d’utilisation d’un amplificateur BF est alternative, elle peut être prélevée entre le collecteur et l’un ou l’autre des pôles de la pile sans aucun inconvénient.
  3. Le condensateur C5, présent dans le circuit de la figure 6 sert à connecter l’entrée de l’utilisation à la sortie de l’oscillateur de façon que seul le courant alternatif puisse être extrait et que le circuit d’utilisation ne perturbe pas les valeurs de tensions et courants continus de l’oscillateur.
    De la comparaison faite ici, vous pouvez conclure que le circuit de la figure 6 est semblable à celui de l’amplificateur en émetteur commun étudié à la 4ème leçon pratique et donc par principe doit fonctionner exactement de la même façon.

CIRCUIT DE DEPHASAGE ET REACTION

Le circuit mis en évidence sur le schéma de la figure 7 représente un nouvel élément.

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Il réunit la sortie de l’amplificateur à l’entrée par une série de condensateurs C1, C2, C3 et C4 qui ont pour but de reporter dans le circuit de base les variations correspondantes à celles du courant de collecteur. Tout d’abord, je vous rappellerai que les condensateurs ne laissent passer que les courants alternatifs et donc leur adjonction dans le circuit ne modifie en rien le courant continu de polarisation de l’amplificateur.

Ainsi que vous l’avez déjà vu à la 4ème leçon pratique lors de l’observation des courants continus de collecteur et de base, les courants alternatifs de collecteur et de base sont constamment en opposition.

Ceci apparaît de façon évidente dans le schéma simplifié de la figure 8a, où IR (fraction de IC ramenée dans le circuit de base) se trouve en opposition avec IB. En conséquence, la connexion de la sortie de l’amplificateur avec son entrée produit une REACTION NEGATIVE (négative puisque les courants sont en opposition) qui s’oppose aux variations de courants, en vertu de quoi une augmentation du courant de collecteur se traduit par une diminution du courant de base et vice-versa.

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Pour créer et maintenir des oscillations du courant de sortie, il faut faire en sorte que la partie de IC ramené dans le circuit de base (ou IR) ait la MEME PHASE QUE IB : il faut "déphaser de 180° le courant IR".

Dans le circuit de la figure 7, les résistances R9, R10 et R11 permettent, avec les condensateurs C1, C2, C3 et C4 de faire tourner de 180° la phase du courant introduit dans le réseau. Ceci veut dire que le courant de réaction IR (figure 8b) qui entre dans le circuit de déphasage se déphase et correspond, instant par instant à un courant I’R qui a le même sens de circulation que IB ; de ce fait le courant de base augmente et diminue en phase avec le courant de collecteur. Le phénomène est appelé REACTION POSITIVE.

FONCTIONNEMENT DE L’OSCILLATEUR

Voyons maintenant comment fonctionne le circuit complet de l’appareil.

Imaginons que l’on coupe le circuit d’alimentation et qu’on le rétablisse à partir d’un instant donné : les trois courants IE, IB et IC circulent dans l’amplificateur (figure 6).

Si ces courants atteignaient instantanément leur valeur de régime et restaient parfaitement stables, le circuit de réaction serait inefficace puisque le courant continu ne peut se propager à travers le réseau de condensateurs ; l’appareil serait un simple amplificateur statique (en état stable) en émetteur commun comme celui étudié à la 4ème leçon pratique.

En réalité, les courants de l’amplificateur ne sont jamais parfaitement stables, surtout à cause de l’agitation thermique dans les différents composants qui produit des variations périodiques de tensions et de courants, et ceci dans une très large bande de fréquences.

L’amplitude de ces variations est très faible (de l’ordre du millionième de volt) ; toutefois il peut arriver, et en pratique cela se produit toujours, qu’une fréquence préférentielle (celle justement qui est déphasée de 180° par le réseau) augmente d’amplitude petit à petit jusqu’à atteindre quelques volts crête-crête.

Ceci se produit parce que sur la fréquence préférentielle, intervient le phénomène de REACTION POSITIVE qui augmente la tension précédemment amplifiée de façon répétée jusqu’à atteindre un état d’équilibre.

Si vous obtenez cette condition, on dit que l’oscillateur A ACCROCHE ou que vous avez obtenu l’ACCROCHAGE DES OSCILLATIONS.

L’oscillateur à déphasage que vous avez construit peut produire des fréquences comprises entre 800 et 1000 Hz et appartient donc à la catégorie des oscillations de fréquence audible (ou audio-fréquence) puisque les fréquences audibles (ou fréquences acoustiques) sont comprises entre 30 Hz et 20 000 Hz environ.

Je ne peux vous indiquer avec précision la valeur de la fréquence produite parce qu’elle ne dépend pas uniquement de la constante RC du réseau de réaction, mais aussi pour une bonne part du coefficient β et de la température du transistor qui sont des éléments variables et difficilement prévisibles (on dit encore qu’ils sont impondérables).

Dans la prochaine leçon, je vous ferai construire un oscillateur à circuit accordé particulièrement adapté à la mise au point des amplificateurs audio-fréquences.

Fin du cours 6


PRATIQUE 7

Avec le présent groupe de leçons, vous avez reçu une nouvelle série de matériel avec de nouveaux éléments pour réaliser des montages plus compliqués que ceux que vous avez construits jusqu’à maintenant.

Vous êtes familiarisé en grande partie avec ces éléments, soit parce qu’ils ont étés décrits dans les leçons précédentes, soit parce qu’ils sont d’un usage courant dans la pratique radioélectrique.

Le matériel est accompagné, comme d’habitude, d’une liste complète sur laquelle sont indiquées les caractéristiques nécessaires à l’identification ; cependant, je complèterai la description de ces composants en donnant leurs caractéristiques particulières, lors de leur utilisation.

Tout d’abord, je vais vous décrire le TRANSFORMATEUR DRIVER que vous aurez à utiliser pour réaliser au cours de la présente leçon, un OSCILLATEUR ACCORDE A FREQUENCE AUDIBLE. Je procèderai ainsi tout au long de votre programme d’études et vous connaîtrez de cette façon tous les éléments des circuits des appareils à transistors.

TRANSFORMATEUR DRIVER

Le petit transformateur que vous avez reçu est prévu pour la réalisation d’un étage DRIVER pour un transistor SFT352 (ou SFT353) qui pilote un étage final en push-pull à transistors SFT322 (ou 323). Vous l’utiliserez en particulier dans cette leçon pour transformer un étage amplificateur à émetteur commun, en un nouvel OSCILLATEUR AUDIOFREQUENCE (ou BF).

Le transformateur servira à coupler la sortie du transistor avec son entrée, et son primaire sera en plus utilisé pour former un circuit résonnant.

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En figure 1, vous pouvez voir le schéma électrique du transformateur. Le rapport de transformation est le rapport entre le nombre de spires du primaire (P) et le nombre de spires du secondaire (S) (pour les 2 sections).

Ceci veut dire :

(nombre de spires du primaire)/(nombre total de spires du secondaire) = 3/4

Le secondaire est composé de deux enroulements.

Il n’est pas du tout nécessaire pour pouvoir utiliser le transformateur, d’en connaître le nombre de spires réel ; ce nombre n’est pas précisé et il dépend du noyau choisi par le constructeur.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Pour pouvoir réaliser le nouvel oscillateur à fréquence audible, il est nécessaire de démonter entièrement le circuit réalisé précédemment et d’en récupérer les divers éléments.

Le transistor devra être dessoudé avec les précautions habituelles, c’est-à-dire en serrant ses sorties entre les becs d’une pince plate.

Les bornes montées en F2 et F3 pourront être laissées en place.

Le potentiomètre P2 = 2MΩ devra être au contraire dévissé afin de permettre l’introduction entre le premier écrou et la plaquette I, d’un anneau pour connecter à la masse son boitier métallique.

Coupez, pour ce faire, environ 60mm de fil de cuivre nu étamé et formez en un "crochet" comme indiqué en figure 2a.

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Montez à nouveau le potentiomètre sur la plaquette avec ses sorties I, C et F tournées vers les cosses CA 2, CA 3 et CA 4 ; le fil étamé, en contact avec le boitier devra être dirigé vers la cosse CA 20 et introduit dans l’œillet de cette cosse. En figure 2b, vous pouvez voir les détails de ce montage.

Pour rendre plus facile le montage des composants et les connexions entre les différentes cosses de la plaquette, il est nécessaire de bien nettoyer les cosses de la soudure précédente. Pour cela, faites fondre la soudure en question, cosse par cosse et secouez énergiquement la plaquette.

MONTAGE ELECTRIQUE

Vous allez commencer maintenant le montage électrique du nouveau circuit par les connexions entre cosses.

Vous aurez à utiliser du fil de cuivre nu étamé et du fil souple isolé pour connexions ; employez d’abord les fils récupérés lors du montage précédent et ensuite seulement ceux reçus avec la seconde série de matériel.

Je vous indique maintenant les diverses opérations à effectuer :

Câblez

  1. 35mm environ de fil étamé entre la cosse I et C de P2 et l’œillet de CA 5. Soudez aux deux points
  2. 20mm environ de fil étamé entre la borne rouge F2 et l’œillet de CA 7. Soudez aux deux points
  3. 40 mm environ de fil étamé entre l’œillet de CA 8 et l’œillet de CA 11. Ne soudez qu’en CA 8.
  4. 40 mm environ de fil étamé entre les œillets des cosses CA 14, CA 15 et CA 16. Ne soudez qu’en CA 15 et CA 16.
  5. 20 mm environ de fil étamé entre les œillets des cosses CA 32 et CA 33. Soudez aux deux points
  6. 20 mm environ de fil étamé entre les œillets des cosses CA 24 et CA 25. Soudez aux deux points
  7. 70 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 11 et CA 17. Soudez aux deux points
  8. au ras de la plaquette 100 mm environ de fil isolé entre la cosse F de P2 et l’œillet de CA 27. Soudez aux deux points
  9. 75 mm environ de fil isolé noir entre l’œillet de CA 14 et la borne noire montée en F3. Ne soudez qu’en CA 14.
  10. 25 mm environ de fil étamé entre la borne noire F3 et l’œillet de CA 26. Ne soudez qu’en F3.
  11. 75 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 26 et CA 20. Soudez aux deux points (l’œillet de CA 20 possède déjà la sortie de l’anneau en contact avec le boitier métallique de P2. Soudez l’ensemble).
  12. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 31 et CA 34. Soudez aux deux points
  13. 105 mm environ de fil isolé entre la languette de CA 31 et l’œillet de CA 22. Ne soudez qu’en CA 22
  14. 55 mm environ de fil isolé noir entre les œillets des cosses CA 10 et CA 30. Soudez aux deux points
  15. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 12 et CA 28. Soudez aux deux points
  16. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 13 et CA 29. Soudez aux deux points

Voici terminé la première phase du montage. Le travail ainsi réalisé est représenté en figure 3.

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Vous allez maintenant disposer sur la plaquette les composants électriques du circuit.

Câblez

  1. entre les languettes de CA 5 et CA 22 le condensateur C4 = 40kpf (ou 50kpf). Soudez aux deux points.
  2. entre les languettes de CA 7 et CA 24 le condensateur C5 = 20kpf (ou 25kpf). Soudez aux deux points.
  3. entre les languettes de CA 11 et CA 28 le condensateur C1 = 40kpf (ou 50kpf). Soudez aux deux points.
  4. entre les languettes de CA 12 et CA 29 le condensateur C2 = 40kpf (ou 50kpf). Soudez aux deux points.
  5. entre les languettes de CA 13 et CA 30 le condensateur C3 = 40kpf (ou 50kpf). Soudez aux deux points
  6. entre les languettes de CA 14 et CA 31 la résistance R14 = 10kΩ (marron – noir – orange). Soudez aux deux points en ayant soin de souder également en CA 31 la connexion provenant de CA 22.
  7. entre les languettes de CA 15 et CA 32 la résistance R6 = 470Ω (jaune – violet – marron). Soudez aux deux points
  8. entre les languettes de CA 17 et CA 34 la résistance R12 = 47kΩ (jaune – violet – orange). Soudez aux deux points

Les condensateurs et résistances câblés jusqu’ici proviennent de la 2ème série de matériel. Vous devez utiliser maintenant le condensateur électrochimique C6 = 100µF (tension de service 9 V ou plus) que vous avez reçu avec la 3ème série. Vous devez respecter, sous peine de destruction, le sens de branchement des condensateurs électrochimiques.

En figure 4 sont illustrés différents types de condensateurs électrochimiques et électrolytiques que vous pourrez avoir à utiliser durant les montages pratiques du cours. Pour chaque type, je vous indique comment distinguer la sortie positive de la sortie négative.

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Ayant déterminé la polarité de C6, vous pouvez procéder à la suite des opérations.

  1. câblez entre les languettes de CA 16 et CA 33 le condensateur électrochimique C6 = 100µF/9 V (ou plus), sortie positive en CA 16 et négative en CA 33. Soudez aux deux points.

Tout au cours du câblage et par la suite, vous devez éviter de mettre en contact le boitier métallique du potentiomètre avec l’un quelconque des fils étamés ou des différents éléments du circuit.

Il ne vous reste plus qu’à connecter le transformateur T1. Ce transformateur devra être monté avec le maximum de soin, car il sera utilisé sur le récepteur final. Faites attention de ne pas plier ses sorties ni surtout de les tirer pour ne pas provoquer de coupure.

En figure 5 sont représentés différents types de transformateurs driver existant sur le marché. Dans votre cas, Il s’agit du type 5c. Je ne vous ai pas représenté sur ces dessins les pattes de fixation de l’étrier. Je vous conseille de ne pas plier non plus les pattes de l’étrier avant le montage définitif sur le récepteur final. Chaque sortie et chaque enroulements est repéré par un chiffre. L’enroulement primaire a deux sorties et le secondaire trois.

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Préparez cinq morceaux de fil de 30mm environ, dénudés et étamés à chaque extrémité. Effectuez à l’une des extrémités de chacun un petit anneau que vous enfilerez sur le "picot" de sortie du transformateur.

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Soudez rapidement avec une petite goutte de soudure. Cette opération est illustrée par la figure 6.

Cette soudure devra être effectuée rapidement afin de ne pas endommager la carcasse plastique du transformateur.

Montez maintenant le transformateur, côté sorties contre la plaquette de façon que le primaire (2 sorties) se trouve du côté des cosses CA 8 et CA 10. Le transformateur doit se trouver "en l’air" à environ 4cm au-dessus de la plaquette de façon à ne pas provoquer de court-circuit éventuel.

Le dessin du transformateur est schématisé sur la figure 7 et les suivantes. En réalité l’encombrement est plus important.

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La sortie 1 sera soudée à la languette de CA 10, la sortie 2 à la languette de CA 8, la sortie 3 à la languette de CA 25, la sortie 4 à la languette de CA 26 et la sortie 5 à la languette de CA 27.

Attention : Les sorties 1 et 2 de votre transformateur ne se présenterons pas telles qu’elles sont indiquées sur la figure 7 : en réalité elles seront croisées sur votre montage ; si vous n’obteniez pas d’oscillations BF, il vous suffira d’inverser les sorties 1 et 2.

Câblez maintenant la torsade d’alimentation sur la plaquette : le fil rouge sur la languette de CA 16 et le noir sur la languette de CA 17.

Retournez la plaquette et soudez le transistor SFT352 dans les œillets des cosses CA 30, CA 31 et CA 32 dans l’ordre suivant :

Voici terminé le câblage de l’oscillateur (figure 7)

CONTROLE VISUEL

Avant de procéder à la mise sous tension, il vous faut effectuer un contrôle visuel très serré afin d’éliminer des erreurs qui risqueraient d’endommager sans recours le transistor.

PLAQUETTE I

CA 5 œillet fil nu allant à C et I de P2
  languette sortie du condensateur C4 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 7 œillet fil nu allant à borne rouge F2
  languette sortie de C5 = 20kpf (ou 25kpf)
CA 8 œillet fil nu allant à CA 11
  languette sortie 2 du transformateur T1
CA 10 œillet connexion isolée à CA 30
  languette sortie 1 du transformateur T1
CA 11 œillet fil nu allant à CA 8
connexion isolée à CA 17
  languette sortie du condensateur C1 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 12 œillet connexion isolée à CA 28
  languette sortie du condensateur C2 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 13 œillet connexion isolée à CA 29
  languette sortie du condensateur C3 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 14 œillet connexion isolée à la borne noire F3
fil nu allant à CA 15
  languette sortie de la résistance R14 = 10kΩ
CA 15 œillet fil nu allant à CA 14
Fil nu allant à CA 16
  languette sortie de la résistance R6 = 470Ω
CA 16 œillet fil nu allant à CA 15
  languette sortie positive du condensateur électrochimique C6 = 100µF
fil rouge de la torsade d’alimentation
CA 17 œillet connexion isolée à CA 11
  languette sortie de la résistance R12 = 47kΩ
fil noir de la torsade d’alimentation
CA 20 œillet fil nu allant au boitier métallique de P2
connexion isolée à CA 26
CA 22 œillet connexion à CA 31
  languette sortie du condensateur C4 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 24 œillet fil nu allant à CA 25
  languette sortie du condensateur C5 = 20kpf (ou 25kpf)
CA 25 œillet fil nu allant à CA 24
  languette sortie 3 du transformateur T1
CA 26 œillet fil nu allant à la borne noire F3
connexion isolée à CA 20
  languette sortie 4 du transformateur T1
CA 27 œillet connexion isolée à la cosse F de P2
  languette sortie 5 du transformateur T1
CA 28 œillet connexion isolée à CA 12
  languette sortie du condensateur C1 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 29 œillet connexion isolée à CA 13
  languette sortie du condensateur C2 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 30 œillet connexion isolée à CA 10
sortie C du transistor
  languette sortie du condensateur C3 = 40kpf (ou 50kpf)
CA 31 œillet connexion isolée à CA 34
sortie B du transistor
  languette sortie de la résistance R14 = 10kΩ
connexion isolée à CA 22
CA 32 œillet fil de cuivre nu allant à CA 33
sortie E du transistor
  languette sortie de la résistance R6 = 470Ω
CA 33 œillet fil de cuivre nu allant à CA 32
  languette sortie négative du condensateur électrochimique C6 = 100µF
CA 34 œillet connexion isolée à CA 31
  languette sortie de la résistance R12 = 47kΩ
    POTENTIOMETRE P2
Cosse Ifil nu allant à la cosse C de P2
Cosse Cfil nu allant à la cosse I de P2
 fil nu allant à CA 5
Cosse Fconnexion isolée à CA 27
    TRANSISTOR
Cosse Cdans l’œillet de CA 30
Cosse Bdans l’œillet de CA 31
Cosse Edans l’œillet de CA 32
    TRANSFORMATEUR
Sortie 1à la languette de CA 10
Sortie 2à la languette de CA 8
Sortie 3à la languette de CA 25
Sortie 4à la languette de CA 26
Sortie 5à la languette de CA 27

Vous pouvez passer maintenant au contrôle de fonctionnement du nouveau circuit réalisé.

Vous devrez effectuer d’abord un contrôle au contrôleur universel et ensuite vous ferez quelques tests.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

CONTROLE A L’AIDE DE L’APPAREIL DE MESURE

Avant de vous lancer dans le contrôle du fonctionnement, vous devrez réunir par du fil de câblage (40mm environ) les languettes des cosses CA 28 et CA 29. Vous préparerez également le contrôleur pour la mesure des tensions alternatives sur le calibre 10 V et enficherez les pointes de touche dans les bornes F2 et F3 de l’oscillateur.

Tournez le potentiomètre P2 à fond à gauche (après avoir enfilé sur l’axe de P2 le bouton plastique). Connectez la pince crocodile rouge de la torsade d’alimentation au pôle positif de la pile et la noire au négatif.

En tournant le potentiomètre P2 dans le sens direct, vous devrez noter à un certain moment une indication subite au contrôleur (environ 1 à 1,5 volt alternatif). Si vous continuez à tourner le potentiomètre (toujours dans le sens direct) cette valeur de tension peut diminuer légèrement.

Si vous n’obtenez aucune indication, ou une indication de tension très faible entre les bornes F2 et F3, dessoudez (après avoir débranché la pile) les sorties 1 et 2 du transformateur, des cosses CA 10 et CA 8 et ressoudez-les de façon que la sortie 1 aille maintenant sur la cosse 8 et la sortie 2 sur CA 10. Dans ces nouvelles conditions, vous obtiendrez en sortie la tension désirée.

Voici terminé le contrôle avec l’appareil de mesure. Débranchez la pile pour effectuer le test d’audition.

TEST D’AUDITION

Avant d’effectuer ce test, il est nécessaire d’éliminer la connexion entre les cosses CA 28 et CA 29 et de préparer un court-circuit simple qui permettra de faire varier la fréquence de l’oscillateur.

Coupez 40 mm environ de fil de cuivre nu étamé et faites un crochet du type de la figure 8a. Vous souderez le "crochet" sur la cosse CA 28 ainsi qu’indiqué en figure 8b. Les fils de sortie des condensateurs C2 et C3 ne devront pas, pour le moment, être en contact avec le court-circuit.

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Voici maintenant le test d’audition.

Si vous disposez d’un écouteur, vous le connecterez entre les bornes F2 et F3. Branchez la pile. En tournant le potentiomètre P2 de gauche à droite, vous obtiendrez un son. Continuez de tourner un peu pour obtenir un son stable.

A ce point, vous pouvez faire varier la fréquence du signal produit. Pour cela, il suffira d’effectuer une légère pression sur le contact de court-circuit pour mettre successivement en contact avec CA 28 les sorties des condensateurs C2 et C3.

Si vous ne disposez pas d’écouteur téléphonique, vous pouvez injecter le signal produit par votre oscillateur dans la prise P.U. d’un récepteur radio, ainsi que vous l’avez déjà fait lors de la précédente leçon.

La borne noire F3 devra être connectée à la borne de masse de la prise et la borne rouge à la borne "sensible" de la prise P.U.

Pour cette connexion, vous pouvez utiliser une torsade de fils rouge et noir munis de fiches bananes à chaque extrémité.

OSCILLATEUR ACCORDE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

Comme je vous l’ai déjà montré pour l’oscillateur à déphasage, je vais vous expliquer le fonctionnement de ce nouvel appareil en faisant ressortir les parties fondamentales du circuit.

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En figure 9, vous pouvez voir le schéma électrique complet de l’oscillateur accordé, alors que dans les figures successives sont reportés les schémas partiels qui sont ceux de l’ETAGE AMPLIFICATEUR, du CIRCUIT DE REACTION et du CIRCUIT RESONNANT de sortie.

Examinons séparément ces différents circuits

ETAGE AMPLIFICATEUR (figure 10)

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L’amplificateur est similaire à celui représenté en figure 7 de la 5ème leçon Pratique.

Les résistances R12, R14, R6, correspondent à R1, R2, Re, et la résistance ohmique du primaire du transformateur correspond à Rc.

Le système de polarisation formé du pont R12, R14 et de la résistance R6 permet une bonne stabilisation du point de fonctionnement et contribue à réduire sensiblement la distorsion du signal produit dans le circuit complexe de l’appareil.

CIRCUIT DE REACTION (figure 11)

S’il existe une variation alternative du courant dans le circuit du collecteur, l’enroulement primaire de T1 sera le siège d’un courant variable résultant de la somme d’un courant alternatif et d’un courant continu.

La composante continue n’intéresse pas le fonctionnement du transformateur, alors que la composante alternative est transférée par induction électromagnétique dans l’enroulement secondaire.

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Considérez seulement la section du secondaire indiquée par Sr sur le schéma de la figure 11. La sortie centrale est connectée à la masse (au COMMUN), l’autre à travers la résistance de P2 et le condensateur de réinjection C4 est connectée à la base du transistor, formant ainsi le circuit de réaction. Sachant que le courant de base est en opposition avec celui de collecteur, et que le système de liaison à transformateur introduit un déphasage de 180° entre primaire et secondaire, de façon que les variations de courants introduites à l’entrée du circuit de réaction (sortie de l’amplificateur) se trouvent en PHASE avec les variations de courant de base, on comprend facilement que les conditions les plus favorables se trouvent réunies pour qu’il y ait accrochage des oscillations.

Le rhéostat P2 sert à régler l’amplitude du signal de réaction afin d’obtenir en sortie le signal maximum avec le minimum de distorsion. En effet, si vous tournez l’axe du potentiomètre de façon à insérer toute la résistance de P2, le signal de réaction sera insuffisant et vous ne pourrez obtenir l’accrochage des oscillations.

Si par contre, vous diminuez progressivement la résistance de P2, l’amplitude du signal réinjecté dans le circuit d’entrée augmentera et vous obtiendrez à un moment l’accrochage des oscillations. En continuant encore la rotation du potentiomètre dans le même sens, vous augmenterez l’amplitude du signal, c’est-à-dire l’intensité du son produit : mais à partir, d’un certain point bien que l’amplitude du signal continue à augmenter, le son produit devient distordu (timbre désagréable).

CIRCUIT RESONNANT (figure 12)

Le circuit résonnant, formé de l’inductance du primaire du transformateur et de la capacité équivalente des condensateurs C1, C2 et C3 a pour rôle de définir la fréquence fondamentale de l’oscillateur.

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En enlevant tous les condensateurs qui se trouvent sur le primaire, vous obtiendrez encore des oscillations très aigües dont la fréquence dépendra de la capacité parasite de l’enroulement et de celle du transistor. Mais l’importance de la capacité du transistor augmente au fur et à mesure que P2 diminue de valeur, c’est ce qui vous explique la variation de fréquence, généralement indésirable, que vous avez lors du réglage de P2.

En pratique, le circuit résonnant sélectionne et stabilise la fréquence obtenue, la rendant indépendante du réglage de P2 et en détermine la valeur, qui selon la capacité varie de 900 Hz environ (avec C1, C2 et C3 en série) à environ 500 Hz (avec C1 inséré, C2 et C3 court-circuitées).

Dans le circuit de l’oscillateur à déphasage étudié à la précédente leçon, les mêmes fonctions étaient obtenues par le réseau R – C (Résistance et capacité) qui a la propriété de déphaser de 180° une seule fréquence fondamentale ; puisque seuls les signaux déphasés de 180° entre la sortie et l’entrée de l’amplificateur peuvent produire la réaction positive, vous obtenez à la sortie de l’oscillateur une seule fréquence fondamentale qui donne donc un son pur.

Le condensateur C6 – (100µF) a pour but d’éliminer seulement pour le courant alternatif, l’effet de contre-réaction apporté par R6 ; en effet, la capacité importante de ce condensateur représente pratiquement un court-circuit pour la fréquence fondamentale de l’oscillateur, alors que pour le courant continu du transistor, elle n’a aucune efficacité.

Dans le cas de l’alternatif, vous pouvez exclure R6 et vous obtenez ainsi l’amplification maximale du signal.

Dans le cas du continu R6 continue à agir, stabilisant le point de fonctionnement de l’amplificateur.

Le circuit R6 – C6 est généralement appelé CIRCUIT DE POLARISATION.

FONCTIONNEMENT DE L’OSCILLATEUR - SORTIE

La formation du signal peut se produire dans n’importe quelle partie de l’étage amplificateur, du circuit résonnant et du circuit de réaction.

Comme vous l’avez vu dans la leçon précédente, l’état physique des composants est continuellement en vibration, de façon imperceptible dans la pratique ; toutefois cette agitation s’amplifie notablement avec l’augmentation de la température : il s’agit de l’agitation thermique des atomes de la matière. De ce fait, le courant continu de l’amplificateur n’est pas parfaitement stable, il est toujours affecté de légères variations alternatives comprises dans une large bande de fréquences. Quand ces petites variations arrivent au circuit de base, elles se retrouvent amplifiées dans le circuit de collecteur, puis sélectionnées par le circuit accordé qui ne laisse passer que les signaux dont la fréquence correspond avec celle de la résonnance. Une fraction des signaux sélectionnés est reportée à l’entrée du transistor à travers le circuit de liaison qui produit un déphasage de 180° pour que se forme la REACTION POSITIVE dont je vous parlais dans la précédente leçon.

L’utilisation est prise entre la sortie centrale du transformateur et l’extrémité à laquelle est connecté le condensateur C5. Le condensateur sert à relier la sortie de l’oscillateur à l’entrée d’un amplificateur.

Dans la prochaine leçon, vous construirez un amplificateur à deux transistors avec écoute sur haut-parleur, et vous utiliserez l’oscillateur que vous venez de construire pour le contrôle de fonctionnement du nouvel appareil.

Fin du cours 7


PRATIQUE 8

AMPLIFICATEUR A DEUX ETAGES – REALISATION

Pour l’exercice pratique de cette leçon vous utiliserez deux transistors, la plaquette relais à trente cosses et le haut-parleur que vous avez reçu au groupe précédent.

Avant d’utiliser les nouveaux éléments, vous me permettrez de vous donner une brève description de leurs caractéristiques.

TRANSISTOR SFT322 (ou 323)

Les transistors SFT322 (équivalents de OC72, 2G271, SFT122, etc …) sont des transistors au germanium du type P-N-P comme le SFT352 (OC71, SFT153, etc …) que vous avez reçu avec la 2ème leçon pratique.

A la différence du SFT352 qui est communément employé comme préamplificateur dans les circuits basse-fréquence ou comme driver dans les circuits à étage final push-pull, le SFT322 et ses équivalents sont prévus pour l’utilisation en étage amplificateur de sortie (de moyenne puissance) et pour d’autres applications particulières que vous étudierez dans les leçons suivantes.

Toutefois, dans le montage de cette leçon vous utiliserez l’un des deux SFT322 comme préamplificateur, avec les fonctions normalement prévues pour le SFT352.

Toutes les propriétés fondamentales des transistors (que vous avez vérifiées directement sur les appareils expérimentaux déjà réalisés) restent valables pour les nouveaux transistors.

En figure 1 sont reportées les indications d’identification des sorties, les formes et les dimensions de trois transistors équivalents.

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HAUT-PARLEUR

Le haut-parleur est du type DYNAMIQUE à haut rendement et de faible encombrement.

Il est étudié spécialement pour les appareils à transistors mais son fonctionnement ne diffère pas de celui des haut-parleurs du type classique pour appareils à tubes. Il est prévu pour une puissance électrique de l’ordre de 500mW. L’impédance de la bobine mobile est de 3,5 Ω.

PLAQUETTE A 30 COSSES

Pour la réalisation de l’amplificateur basse fréquence, vous utiliserez une nouvelle plaquette à 30 cosses qui sera repérée par le chiffre II.

Comme déjà vu précédemment, vous considérerez comme face interne celle sur laquelle sont posées les cosses. Les contacts seront numérotés de gauche à droite et de haut en bas comme l’écriture normale.

Deux sortes de plaquettes existent comme précédemment : l’une d’elle comportent des cosses doubles, l’autre des cosses simples avec encoches dans la plaquette. Vous pouvez recevoir l’un ou l’autre type, le marquage restera évidemment le même.

Les deux rangées de la plaquette II sont identiques entre elles. En la disposant comme en figure 2, la rangée supérieure est repérée par les signes CA 35 à CA 49 et la rangée inférieure par les signes CA 50 à CA 64.

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Une fois défini le numérotage des cosses, celui-ci devra être conservé quelle que soit la position qu’occupe la plaquette par rapport à l’observateur.

Cependant la plaquette II n’a pas de "sens" bien défini comme la plaquette I aussi je vous suggère d’inscrire directement sur la bakélite, à l’aide d’une pointe à tracer, les numéros des cosses de façon à éviter toute confusion ultérieure. (On peut bien sûr, coller une feuille de papier et repérer ainsi les cosses).

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Pour permettre le montage et le démontage des éléments sur la plaquette, vous modifierez encore les cosses comme précédemment sur la plaquette I.

Après avoir réduit de 1,5 à 2 mm la longueur des languettes à l’aide de cisailles ou de pinces coupantes, repliez-les à angle droit.

MONTAGE ELECTRIQUE

La préparation mécanique de la plaquette II terminée, vous pouvez commencer le montage électrique en disposant entre les diverses cosses les connexions en fil de cuivre nu étamé et en fil isolé.

Câblez :

  1. 50 mm environ de fil nu entre les œillets des cosses CA 51 et CA 36. Ne soudez qu’en CA 51.
  2. 70 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 36 et CA 41. Ne soudez qu’en CA 36.
  3. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 41 et CA 43. Ne soudez qu’en CA 41.
  4. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 43 et CA 60. Soudez aux deux points.
  5. 20 mm environ de fil nu entre les œillets des cosses CA 45 et CA 44. Ne soudez qu’en CA 45.
  6. 80 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 38 et CA 44. Soudez aux deux points.
  7. 20 mm environ de fil nu entre les œillets des cosses CA 56 et CA 57. Soudez aux deux points.
  8. 20 mm environ de fil nu entre les œillets des cosses CA 53 et CA 54. Ne soudez qu’en CA 53.
  9. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 54 et CA 58. Soudez aux deux points.
  10. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 37 et CA 50. Soudez aux deux points.
  11. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 39 et CA 52. Soudez aux deux points.
  12. enfin 60 mm environ de fil nu entre les languettes des cosses CA 44 et CA 59. Ne soudez qu’en CA 59.

Voici ainsi achevé la première phase du câblage. Les connexions terminées sont visibles en figure 3.

Vous pouvez maintenant passer au montage des éléments du circuit :

Câblez :

  1. entre les languettes des cosses CA 37 et CA 52 la résistance R16 = 150kΩ (marron – vert – jaune). Soudez aux deux points.
  2. entre les languettes des cosses CA 38 et CA 53 la résistance R2 = 330Ω (orange – orange - marron). Soudez aux deux points.
  3. entre les languettes des cosses CA 39 et CA 54 la résistance R15 = 33kΩ (orange – orange - orange). Soudez aux deux points.
  4. entre les languettes des cosses CA 41 et CA 56 la résistance R1 = 100Ω (marron – noir – marron). Soudez aux deux points.
  5. entre les languettes des cosses CA 42 et CA 57 le condensateur électrochimique C8 = 100µF (la sortie positive en CA 42). Pour l’identification des sorties, reportez-vous aux indications que je vous ai fournies à la leçon précédente. Soudez aux deux points.
  6. enfin entre les languettes des cosses CA 45 et CA 60 le condensateur électrochimique C7 = 100µF, la sortie positive en CA 60. Soudez aux deux points.

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Une fois terminé, le câblage sur la plaquette II, il ne vous reste plus qu’à préparer une nouvelle torsade d’alimentation, une autre pour le raccordement du haut-parleur et à câbler les transistors.

Formez une longueur de torsade à deux conducteurs souples (l’un rouge et l’autre noir). A l’une de ses extrémités raccordez deux pinces crocodiles, comme déjà fait précédemment pour l’autre montage, l’une rouge sur le fil rouge, l’autre noire sur le fil noir. L’autre extrémité de la torsade devra être soudée sur la plaquette, le fil rouge sur la languette de CA 43 le noir sur la languette de CA 44 où se trouve déjà la connexion allant à CA 59.

Formez une nouvelle longueur de torsade noire et rouge. Vous en souderez une extrémité sur les cosses de la bobine mobile du haut-parleur.

Manipulez votre haut-parleur avec le maximum de précaution, vous aurez à l’utiliser dans le récepteur final.

L’autre extrémité de la seconde torsade sera raccordée sur la plaquette : un fil sur la languette de CA 41, l’autre sur la languette de CA 42. Il n’est pas ici nécessaire de se soucier du sens puisque le haut-parleur peut être raccordé indifféremment dans un sens ou dans l’autre.

Il ne vous reste plus qu’à câbler les deux transistors SFT322 dans les œillets des cosses.

Retournez la plaquette et soudez l’un des deux transistors dans les œillets CA 51, CA 52, et CA 53 dans l’ordre suivant et en prenant toujours les mêmes précautions relatives à l’échauffement.

Soudez ensuite le second transistor :

La figure 4 illustre toutes les particularités du montage sur la plaquette, les connections au haut-parleur, l’alimentation et le câblage des deux transistors.

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CONTROLE VISUEL

Avant de procéder à la vérification du fonctionnement du nouveau circuit réalisé, vous allez comme d’habitude effectuer un contrôle visuel très attentif afin d’éliminer les éventuelles erreurs de câblage.

Plaquette II

CA 36 œillet connexion isolée à CA 41
fil nu allant à CA 51
CA 37 œillet connexion isolée à CA 50
  languette sortie de la résistance R16 = 150kΩ
CA 38 œillet connexion isolée à CA 44
  languette sortie de la résistance R2 = 330Ω
CA 39 œillet connexion isolée à CA 52
  languette sortie de la résistance R15 = 33kΩ
CA 41 œillet connexion isolée à CA 43
connexion isolée à CA 36
  languette R1 = 100Ω ; fil rouge du HP
CA 42 languette sortie positive du condensateur C8 = 100µF
fil noir par exemple de la torsade du haut-parleur
CA 43 œillet connexion isolée à CA 41
connexion isolée à CA 60
  languette fil rouge de la torsade d’alimentation
CA 44 œillet connexion isolée à CA 38
fil nu allant à CA 45
  languette fil nu allant à CA 59
fil noir de la torsade d’alimentation
CA 45 œillet fil nu allant à CA 44
  languette sortie négative du condensateur C7 = 100µF
CA 50 œillet connexion isolée à CA 37
CA 51 œillet fil nu allant à CA 36
sortie E du 1er transistor SFT322
CA 52 œillet connexion isolée à CA 39
sortie B du 1er transistor SFT322
  languette sortie de la résistance R16 = 150kΩ
CA 53 œillet fil nu allant à CA 54
sortie C du 1er transistor SFT322
  languette sortie de la résistance R2 = 330Ω
CA 54 œillet fil nu allant à CA 53
connexion isolée à CA 58
  languette sortie de la résistance R15 = 33kΩ
CA 56 œillet fil nu allant à CA 24
  languette sortie 3 du transformateur T1
CA 57 œillet fil nu allant à CA 57
  languette sortie de la résistance R1 = 100Ω
CA 58 œillet connexion isolée à CA 54
sortie B du 2ème transistor SFT322
  languette sortie B du 2ème transistor SFT322
CA 59 œillet sortie C du 2ème transistor SFT322
  languette fil nu allant à CA 44
CA 60 œillet connexion isolée à CA 43
  languette sortie positive du condensateur C7 = 100µF
    PREMIER TRANSISTOR SFT322 (ou équivalent)
Sortie Cdans l’œillet de CA 53
Sortie Bdans l’œillet de CA 52
Sortie Edans l’œillet de CA 51
    SECOND TRANSISTOR SFT322 (ou équivalent)
Sortie Cdans l’œillet de CA 59
Sortie Bdans l’œillet de CA 58
Sortie Edans l’œillet de CA 57

Ayant terminé le contrôle visuel, vous pouvez entreprendre le contrôle de fonctionnement à l’aide du contrôleur universel.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

CONTROLE A L’AIDE D’UN APPAREIL DE MESURE

Connectez la plaquette II à la pile d’alimentation au moyen de la torsade munie de pinces crocodiles (rouge au positif, noire au négatif).

Avec le contrôleur du Cours de Radio, branché pour la mesure des tensions continues en gamme 10 V, effectuez le contrôle des tensions sur les sorties des deux transistors utilisés dans le montage de l’amplificateur.

Les valeurs à trouver ont été réunies dans le tableau de la figure 5. Sont acceptables toutes les valeurs qui s’en rapprochent avec une tolérance de ±20%.

Des valeurs excessivement différentes peuvent être dûes à des erreurs de câblage ou à des éléments défectueux. Si vous devez vérifier la qualité d’un élément, il sera nécessaire de le dessouder, au moins d’un côté, et de le vérifier à l’ohmmètre.

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Après ce contrôle, vous pouvez passer au test d’audition.

TEST D’AUDITION

Ce test s’effectue avec l’oscillateur basse fréquence réalisé à la leçon pratique précédente.

Reliez la borne rouge F2 de l’oscillateur à la cosse 50 (plaquette II) en utilisant pour ce faire un cordon rouge muni de fiches bananes (mettre par exemple sur la fiche banane une pince crocodile du côté de la plaquette II).

La borne noire F3 de l’oscillateur peut ne pas être connectée à la masse de l’amplificateur puisque les retours de masse de l’oscillateur et de l’amplificateur seront connectés tous les deux au pôle positif de la pile.

Reliez donc les pinces crocodiles rouges des deux torsades d’alimentation de l’oscillateur et de l’amplificateur au pôle positif de la pile et les deux noires au pôle négatif.

Maintenant en tournant le potentiomètre P2 de l’oscillateur, vous devez entendre un son dans le haut-parleur.

Vous pouvez faire varier la fréquence audible en agissant sur le petit court-circuit des cosses CA 28, CA 29 et CA 30, comme décrit dans la leçon pratique précédente. Vous pouvez également obtenir des variations de la puissance sonore en agissant sur le réglage de P2.

Si vous disposez d’un pick-up, vous pouvez l’utiliser sur votre amplificateur expérimental en apportant une petite variante au circuit d’entrée : il suffira de dessouder le condensateur C5 de 20kpf câblé entre les cosses CA 7 et CA 24 de la plaquette I et de le souder entre les cosses CA 35 et CA 50 de la plaquette II (figure 6).

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Le câble blindé de sortie du pick-up, sera connecté à la plaquette II : le conducteur interne soudé sur CA 35 et la tresse métallique externe sur CA 36. Pour l’écoute du P.U vous pouvez supprimer les connexions entre l’oscillateur et la pile.

Il est possible que le son obtenu soit très faible (cela dépend de la tension de sortie de votre P.U). Dans ce cas, vous devrez réduire la résistance R16 de 150kΩ à 50kΩ par exemple, ou peut-être même la court-circuiter tout simplement.

Les résultats que vous obtenez ne sont pas comparables à ceux d’un électrophone ou même d’un poste radio.

En effet le but de cette expérience est de vous montrer le fonctionnement d’un amplificateur à transistors à deux étages. Des circuits plus complexes vous apporteraient, il est certain, meilleure satisfaction, mais ne soyez pas trop impatient !

AMPLIFICATEUR A DEUX ETAGES – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

Les amplificateurs étudiés dans les troisième, quatrième et cinquième leçons étaient d’un type particulier, dont le but était de mettre en lumière les propriétés fondamentales des transistors en tant qu’ELEMENTS ACTIFS, c’est-à-dire aptes à produire dans les circuits électriques un gain de tension, de courant et de puissance.

Tous les amplificateurs avaient la propriété commune de permettre un REGLAGE MANUEL du courant de commande mais pratiquement un tel réglage était très lent et la manœuvre terminée, le transistor recommençait à travailler dans des conditions STATIQUES ; dans tous ces circuits vous n’aviez seulement que des courants et des tensions continus.

Avec l’étude des oscillateurs de la sixième et de la septième leçons, vous avez vu que, en ajoutant un circuit de liaison entre la sortie et l’entrée d’un étage amplificateur, vous obteniez des oscillations à basse fréquence.

Le fait que ces oscillations aient leur origine dans des variations d’amplitudes très faibles, qui ramenées à l’entrée, se trouvent amplifiées, puis de nouveau réinjectées à l’entrée, amplifiées à nouveau etc … etc …, est une démonstration éclatante de la notion de gain du transistor en courant alternatif.

Avec l’expérience de cette leçon, vous avez pu voir qu’il était également possible d’obtenir l’amplification d’un signal de fréquence acoustique, provenant d’un générateur extérieur et aussi que vous pouviez connecter deux étages amplificateurs en cascade de façon à obtenir en sortie une puissance suffisante pour actionner un haut-parleur.

En figure 7, vous pouvez voir le schéma électrique complet de l’appareil que vous venez de réaliser et d’expérimenter. Il vous est facile d’y relever que le premier étage fonctionne en amplificateur en émetteur commun et que les deux étages sont reliés DIRECTEMENT du collecteur de TR1 à la base de TR2.

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Sur les amplificateurs à tubes à cathode à la masse, les tensions continues de plaque et de grille sont de sens opposés et très différentes entre elles. Ainsi à la grille, vous avez une tension (négative par rapport à la cathode) de quelques volts alors que la tension de plaque (positive par rapport à la cathode) est de quelques centaines de volts. Dans ce cas il est la plupart du temps impossible de relier directement la plaque d’un étage à la grille du suivant.

Dans les amplificateurs à transistors, au contraire, le problème de la liaison directe entre deux étages devient simple, du fait que les tensions de collecteur et de base sont de même sens par rapport à l’émetteur (elles sont négatives) et quelles sont en plus du même ordre de grandeur. De toute façon il est possible de réunir avec un simple conducteur la sortie du premier étage à l’entrée du second, comme dans notre appareil.

ETAGE PREAMPLIFICATEUR

En figure 8 est reporté le schéma du premier étage.

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La polarisation de base est obtenue à partir de l’alimentation du collecteur par l’intermédiaire de la résistance R15.

Avec ce système vous obtenez également un autre effet, dû au courant ICR de contre-réaction entre la sortie et l’entrée. Le courant ICR est constitué par la composante variable du courant de polarisation qui, à travers R15 et R2 rejoint le pôle négatif de la pile.

Quand le courant de collecteur IC tend à augmenter, le courant de polarisation tend à diminuer en accord avec la tension de collecteur de laquelle il dépend ; de même, quand IC tend à diminuer, le courant de polarisation tend à augmenter. Dans l’un et l’autre cas les variations s’opposent l’une à l’autre et il en résulte que le circuit ainsi conçu est stabilisé pour le courant continu et l’amplitude du signal alternatif, bien que réduite, reste suffisante pour attaquer l’étage final.

La résistance R16 sert à réduire l’amplitude du signal appliqué à l’entrée de l’amplificateur. Cela est nécessaire parce que le signal fourni par l’oscillateur est de l’ordre du volt alors que pour actionner le premier transistor, il suffit d’un signal de quelques centièmes de volt d’amplitude.

ETAGE FINAL

Le circuit de l’étage final est illustré en figure 9.

Il vous est facile de reconnaître là un amplificateur élémentaire avec la sortie sur l’émetteur, au lieu d’être sur le collecteur comme dans tous les circuits à transistors étudiés précédemment. En effet le signal à fréquence acoustique est prélevé entre émetteur et masse aux bornes de la résistance R1.

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Le condensateur C8 sert à coupler le circuit de sortie sur le haut-parleur en bloquant la composante continue (tension d’émetteur) pour ne laisser passer que le courant alternatif du signal.

A travers la pile, le collecteur de TR2 se trouve connecté à la masse en ce qui concerne le courant alternatif. On appelle un tel montage AMPLIFICATEUR EN COLLECTEUR COMMUN , ou COLLECTEUR A LA MASSE, pour le distinguer des autres amplificateurs en émetteur commun ou base commune.

Le condensateur C7 sert à réduire l’impédance interne de la pile aux fréquences acoustiques. Sans lui, surtout lorsque la pile commence à être usée, vous auriez des variations de la tension de collecteur à la même fréquence que le signal et il se produirait inévitablement des effets de réaction et de contre-réaction entre les deux étages (risque d’accrochage).

Dans la prochaine leçon, vous ferez d’intéressantes expériences qui vous permettront de mettre en évidence la possibilité d’utiliser les transistors comme INTERRUPTEURS ELECTRONIQUE DE COMMUTATION (clignoteur électronique)


PRATIQUE 9

INTERRUPTEURS ELECTRONIQUE – REALISATION

Avec les exercices pratiques de cette leçon, vous allez étudier de nouvelles et très intéressantes applications des transistors.

Un amplificateur formé d’un étage à transistor peut être utilisé comme INRERRUPTEUR ELECTRONIQUE quand le transistor est porté au blocage ou à la saturation. Dans le premier cas, le transistor ne conduit pas et ceci équivaut à un interrupteur ouvert ; dans le second cas, il conduit et est assimilable à un interrupteur fermé.

En adjoignant à l’interrupteur un autre étage et un système adéquat de réaction, vous le transformerez en un COMMUTATEUR ELECTRONIQUE.

Etant donné la simplicité des circuits adoptés, l’interrupteur ou le commutateur devront être actionnés par une manœuvre extérieure, mais vous verrez qu’en modifiant le système de réaction du second dispositif, vous obtiendrez un CLIGNOTANT qui fonctionnera de façon automatique.

Vous allez commencer dès maintenant la réalisation de l’interrupteur, ensuite je vous expliquerai le principe de fonctionnement.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Pour réaliser les trois montages expérimentaux de la présente leçon, il est nécessaire de démonter le montage effectué sur la plaquette II et de récupérer tous les éléments utilisés.

Seuls les transistors SFT322 (ou équivalents) peuvent être laissés soudés aux cosses CA 51, CA 52, CA 53 et CA 57, CA 58, CA 59, mais évitez de les heurter violemment pendant la suite des opérations.

La plaquette I elle aussi devra être entièrement démontée, car dans cette leçon vous en utiliserez quelques éléments ; ainsi le transistor SFT352 devra être dessoudé pour être réutilisé.

Prenez soin du transformateur T1 et du haut-parleur car, ainsi que je vous l’ai déjà dit ils seront utilisés par la suite pour la réalisation du récepteur final.

Redressez les languettes des cosses CA 38, CA 39, CA 40, CA 44, CA 45, et CA 46 en les pliants à 90° vers l’extérieur.

MONTAGE ELECTRIQUE

Vous débuterez le montage électrique en effectuant les liaisons entre les différentes cosses.

Dans les connexions que vous allez effectuer, toutes ne sont pas nécessaires au premier circuit expérimental relatif à l’interrupteur électronique ; mais par nécessité de montage, certaines connexions devront être effectuées au ras de la plaquette et donc réalisées en premier.

Câblez

  1. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 50 et CA 52. Soudez aux deux points.
  2. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 56 et CA 58. Soudez aux deux points.
  3. 75 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 51 et CA 57. Soudez aux deux points.
  4. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 40 et CA 41. Ne soudez qu’en CA 41.
  5. 75 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 39 et CA 45. Soudez aux deux points.
  6. 125 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 35 et CA 46. Ne soudez qu’en CA 35.
  7. 60 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 36 et CA 51. Soudez aux deux points.
  8. 60 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 38 et CA 53. Ne soudez qu’en CA 53.
  9. 60 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 59 et CA 44. Ne soudez qu’en CA 59.
  10. 40 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 45 et CA 43. Ne soudez qu’en CA 45.

Voici terminée la première phase du câblage telle quelle est représentée en figure 1.

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PREPARATION DES DEUX SUPPORTS DE LAMPE

Prenez du fil nu étamé et enroulez-le sur le filetage de la douille d’une lampe. Ensuite, repliez les extrémités du fil comme indiqué sur la figure 2. Coupez l’excédent. Vous devez pouvoir visser et dévisser très facilement votre ampoule.

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  1. montez maintenant les deux supports de lampe, l’un sur les cosses CA 38 et CA 40 (soudez également la connexion venant de CA 41) et l’autre sur les cosses CA 44 et CA 46.

Vissez délicatement l’ampoule 6 V/70 mA (0,07 A) à fond sans pourtant forcer puis dévissez-là un peu et soudez le support comme indiqué en figure 2. Les deux fils du support de lampe pourront être délicatement écartés et introduits dans les œillets des cosses CA 38, et CA 40, CA 44 et CA 46. Effectuez les soudures. Vérifiez que les supports de lampes sont bien droits et non en biais, au besoin redressez-les à la pince. Le plot central des lampes doit venir au contact des œillets CA 39 et CA 45, alors qu’il reste encore un peu de réserve de vissage. Vissez à fond.

  1. Câblez entre les languettes des cosses CA 43 et CA 58 la résistance R17 = 3,9kΩ (orange – blanc – rouge). Soudez aux deux points
    Le fil de connexion soudé sur la languette de CA 45 doit rester volant.
  2. m) Soudez enfin une torsade d’alimentation de la façon suivante : le fil rouge sur la languette de CA 36, fil noir sur celle de CA 39.

Voici terminé le montage de l’interrupteur électronique tel qu’il est illustré en figure 3.

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CONTROLE VISUEL

PLAQUETTE II

CA 35œilletconnexion à CA 46
CA 36languettefil nu allant à CA 51
fil rouge de la torsade d’alimentation
CA 38œilletfil nu allant à CA 53
sortie du support de lampe L2
CA 39œilletconnexion à CA 45
 languettefil noir de la torsade d’alimentation
CA 40œilletfil nu allant à CA 41
sortie du support de lampe L2
CA 41œilletfil nu allant à CA 40
CA 43languettesortie de la résistance R17 = 3,9kΩ
connexion volante à CA 45
CA 44œilletfil nu allant à CA 59
sortie du support de lampe L1
CA 45œilletconnexion à CA 39
 languetteconnexion volante à CA 43
CA 46œilletconnexion à CA 35
sortie du support de lampe L1
CA 50œilletconnexion à CA 52
CA 51œilletfil nu allant à CA 36
sortie E du 1er transistor SFT322
 languettefil nu allant à CA 36
CA 52œilletconnexion à CA 50
sortie B du premier transistor SFT322
CA 53œilletfil nu allant à CA 38
sortie C du premier transistor SFT322
CA 56œilletconnexion à CA 58
CA 57œilletconnexion à CA 51
 languettesortie E du second transistor SFT322
CA 58œilletconnexion à CA 56
sortie B du second transistor SFT322
 languettesortie de la résistance R17 = 3,9kΩ
CA 59œilletfil à CA 44 et sortie C du 2ème transistor.

CONTROLE A L’AIDE DE L’APPAREIL DE MESURE

Le contrôle de l’interrupteur électronique est particulièrement intéressant, je vous conseille donc de l’effectuer avec beaucoup d’attention.

Les mesures devront être faites avec la lampe L2 dévissée de deux tours afin de couper l’alimentation du collecteur du transistor qui n’est pas utilisé dans la présente expérience. Connectez la torsade d’alimentation à la pile.

Pour effectuer quelques-unes des mesures et en particulier la première et la troisième, vous devez dévissez un peu la lampe L1 et insérez le milliampèremètre entre la languette de CA 45 et le plot central de la lampe.

Dans cet espace très limité faites bien attention de ne pas provoquer de court-circuit préjudiciable à la vie du transistor entre les pointes de touches (en particulier avec la pointe de touche négative), et les cosses environnantes (voir figure 4).

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Les valeurs que vous devez trouver sont reportées sur le tableau de la figure 5 : à côté de chaque mesure sont indiquées clairement les positions des pointes de l’instrument de mesure (contrôleur du Cours Radio) et la gamme la plus adaptée pour la mesure.

Sont acceptables les valeurs comprises dans une tolérance de ± 20 % de celles indiquées sur le tableau.

Ce contrôle étant terminé, vous pouvez passer au contrôle de fonctionnement.

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CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Le contrôle de fonctionnement est très rapide et ne nécessite pas d’illustrations particulières.

Vissez à fond la lampe L1 de façon que son plot central soit en contact avec l’œillet de CA 45. La plaquette doit être connectée à la pile.

Vous devrez obtenir l’allumage de la lampe L1 toutes les fois que vous toucherez la languette de CA 43 avec la connexion volante venant de CA 45.

En enlevant ce court-circuit, la lampe doit s’éteindre immédiatement pour se ré-allumer à nouveau au contact suivant.

En laissant en place le pontet entre les cosses CA 43 et CA 45, mettez en court-circuit (avec le tournevis) les languettes des cosses CA 57 et CA 58. Vous noterez que la lampe L1 s’éteint comme dans le cas précédent.

INTERRUPTEUR ELECTRONIQUE – CIRCUIT et FONCTIONNEMENT

En figure 6 est reporté le schéma électrique de l’interrupteur électronique.

Comme vous pouvez le voir, il s’agit d’un amplificateur élémentaire où R17 est la résistance de polarisation de la base et L1 fait office de la résistance normale de charge du collecteur.

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Des précédentes mesures (figure 5) il résulte que lorsque le circuit de base est ouvert, le courant résiduel de collecteur, ICE0, est très faible (mesure 1) et donc la lampe ne peut s’illuminer. Quand on ferme le circuit de base au moyen du court-circuit P.C. ou à travers l’appareil de mesure, le courant IB est de 1 mA environ (mesure 3), IC est de 40 à 50 mA (mesure 5) et la lampe s’allume puisqu’elle est prévue pour fonctionner avec un courant d’environ 50 à 70mA.

En vous rappelant que lorsque le circuit de base est ouvert, le courant IB est forcément égal à zéro, vous pouvez mettre en lumière (c’est le cas de le dire) le fait significatif de l’expérience : vous avez fait varier le courant IB de la valeur zéro à la valeur 1 mA ; ainsi PAR UNE FAIBLE VARIATION DE COURANT, VOUS COMMANDEZ UN COURANT NOTABLEMENT PLUS FORT, celui de collecteur qui de son côté passe de 0,5 à 50 mA environ. Si dans le circuit de sortie vous insérez une utilisation (représentée ici par la lampe L1) qui ne fonctionne que lorsque le courant collecteur est maximum et reste éteinte quand ce courant est minimum, le dispositif se comporte pratiquement comme un INTERRUPTEUR que nous appellerons ELECTRONIQUE comme tous les appareils à transistors et à tubes.

Le système adopté pour créer et interrompre le courant de base est certainement rudimentaire, mais vous pouvez le perfectionner ainsi que vous allez le voir avec la prochaine expérience du commutateur électronique, en agissant sur la valeur de IB au moyen d’impulsions électriques.

Le dernier contrôle de fonctionnement sert à démontrer qu’il est possible de porter le transistor au blocage sans interrompre le circuit le circuit de base : en effet en appliquant la pointe métallique du tournevis entre la base et l’émetteur (CA 58 et CA 57) le courant de polarisation est directement dérivé vers le "commun" et le courant de base s’annule : d’où diminution du courant de collecteur et extinction de l’ampoule ; c’est cette particularité que nous utiliserons dans la prochaine expérience.

COMMUTATEUR ELECTRONIQUE – REALISATION

Le second circuit expérimental de la présente leçon est constitué par un simple commutateur électronique qui sera réalisé sur la plaquette II complétant et modifiant en partie le montage précédent.

MONTAGE ELECTRIQUE

Le montage électrique du nouveau circuit est très rapide.

Procédez au montage suivant :

  1. dessoudez le circuit provisoire en fil isolé de la languette de CA 45

Câblez maintenant :

  1. entre les languettes des cosses CA 37 et CA 52 la résistance R18 = 3,9kΩ (orange – blanc –rouge). Ne soudez qu’en CA 52
  2. 35 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 40 et CA 43. Soudez aux deux points.
  3. 80 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 37 et CA 44. Soudez aux deux points.

Voici terminé ce bref montage. Le travail est illustré en figure 7.

CONTROLE VISUEL

PLAQUETTE II (seulement pour les nouvelles connexions)

CA 37languettesortie de la résistance R18 = 3,9kΩ
connexion isolée à CA 44
CA 40languetteconnexion isolée à CA 43
CA 43languetteconnexion isolée à CA 40
CA 44languetteconnexion isolée à CA 37
 languettefil noir de la torsade d’alimentation
CA 52languettesortie de la résistance R18 = 3,9kΩ

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CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Les lampes L1 et L2 devront être vissées à fond de manière à ce que leur plot central entre en contact respectivement avec les cosses CA 45 et CA 39.

Si en raccordant la plaquette à la pile d’alimentation au moyen de la torsade, la lampe L1 s’allume, en court-circuitant avec la pointe d’un tournevis les cosses CA 57 et CA 58 vous allumerez alors L2 mais L1 s’éteindra. En retirant le court-circuit L1 reste éteinte et L2 allumée.

Si au contraire, c’est L2 qui s’allume en premier, vous obtiendrez l’inversion des allumages en court-circuitant les cosses CA 51 et CA 52 : L1 s’illuminera, alors que L2 s’éteindra.

En effectuant alternativement l’un ou l’autre des court-circuits ci-dessus indiqués, vous allumerez alternativement l’une puis l’autre des lampes.

COMMUTATEUR ELECTRONIQUE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

En figure 8 est reporté le schéma du dispositif tel qu’il résulte de la modification réalisée.

La partie du circuit représentée en traits forts reproduit sensiblement le schéma de l’interrupteur électronique (figure 6) avec la seule différence qu’il existe une lampe L2 dans le circuit de R17 à la place du court-circuit P.C.

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La résistance de la lampe à froid est de 60 à 70Ω environ et donc ne modifie pas sensiblement la résistance totale du circuit de base qui peut encore être parcourue par un courant IB1 égal à 1 mA (mesure 1 figure 5) et la tension de collecteur du transistor TR1 est de quelques dixièmes de volts (mesure 4 figure 5)

Dans ces conditions la lampe L1 est allumée étant parcourue par un courant voisin de 50 mA et L2 éteinte

Le fait que L2 reste éteinte démontre le fait suivant :

En conclusion, L2 reste éteinte lorsque L1 est allumée parce que la chute de tension aux bornes de L1 quand IC1 est maximum réduit pratiquement à zéro la tension de polarisation du second transistor.

Observez maintenant la partie du circuit mise en évidence dans la figure 9 ; il s’agit du circuit de TR2 qui est en tous points identique au circuit de TR1 et aussi au circuit de l’interrupteur électronique (figure 6)

Si d’une façon quelconque, vous provoquez une augmentation notable du courant IB2, vous augmenterez également IC2 et en conséquence, vous allumerez la seconde lampe.

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Lors du précédent exercice vous avez relié à la masse la base du transistor qui conduisait, ce qui a provoqué l’extinction de l’ampoule.

En réalisant ce court-circuit, le courant de polarisation du transistor (par exemple TR1) est dérivé directement à la masse ; à ce moment le transistor se bloque, la tension de collecteur passe à la valeur maximum (mesure 2 figure 5) puisque le courant de collecteur devient minimum et provoque une chute de tension minimum dans la lampe qui s’éteint.

A ce moment, puisque la tension de collecteur de TR1 est maximum, le courant de polarisation IB2 du transistor TR2 atteint lui aussi sa valeur maximum au travers de R18. Comme il commande le courant de collecteur IC2 du transistor TR2, celui-ci va passer à sa valeur maximum et provoquer une grande chute de tension aux bornes de la lampe L2 qui s’illumine. Cette chute de tension est grande : la tension du collecteur est donc minimum.

En conséquence, le courant de la base de TR1 est lui aussi minimum au travers de la résistance R17 ; il est insuffisant pour débloquer le transistor TR1. Vous pouvez alors retirer le court-circuit le système reste parfaitement stable jusqu’au moment où vous provoquerez un nouveau court-circuit entre base et émetteur du transistor qui conduit (TR2). A ce moment tout le processus indiqué plus haut se reproduit mais dans le sens TR2 TR1 et non plus TR1 TR2 : la lampe L1 se réallume alors que L2 s’éteint à nouveau.

Vous avez bien ici une succession de COMMUTATIONS qui justifient le nom de COMMUTATEUR ELECTRONIQUE donné à ce dispositif. On l’appelle aussi BASCULE ELECTRONIQUE par le fait que l’utilisation "bascule" d’un transistor à l’autre.

En apportant à ce circuit les modifications ultérieures, vous allez pouvoir vous dispenser d’effectuer la manœuvre extérieure, l’appareil réalisant automatiquement l’opération de basculement.

CLIGNOTANT ELECTRONIQUE - REALISATION

Le dernier circuit expérimental de cette leçon constitue un clignotant électronique qui sera encore réalisé sur la plaquette II en apportant seulement quelques modifications au montage précédent.

MONTAGE ELECTRIQUE

Pour ce circuit le montage électrique est aussi très rapide.

  1. dessoudez la connexion en fil isolé entre les cosses CA 40 et CA 43
  2. dessoudez la connexion en fil isolé entre les cosses CA 37 et CA 44

Câblez maintenant

  1. 30 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 37 et CA 39. Soudez aux deux points
  2. 30 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 43 et CA 45. Soudez aux deux points
  3. entre les languettes de CA 35 et CA 50 le condensateur électrochimique C6 = 100µF, avec la sortie positive en CA 50 et la négative en CA 35. Soudez aux deux points
  4. entre les languettes de CA 41 et CA 56 le condensateur électrochimique C7 = 100µF, avec la sortie positive en CA 56 et la négative en CA 41. Soudez aux deux points

Le montage électrique est terminé. Vous pouvez le voir représenté en figure 10.

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CONTROLE VISUEL

PLAQUETTE II (seulement pour les nouvelles connexions)

CA 35languettesortie négative du condensateur C6 = 100µF
CA 37languetteconnexion isolée à CA 39
CA 39languetteconnexion isolée à CA 37
CA 41languettesortie négative du condensateur C7 = 100µF
CA 43languetteconnexion isolée à CA 45
CA 45languetteconnexion isolée à CA 43
CA 50languettesortie positive du condensateur C6 = 100µF
CA 56languettesortie positive du condensateur C7 = 100µF

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Le contrôle de fonctionnement de ce dernier circuit est très simple.

Vous n’avez qu’à visser bien à fond les deux lampes L1 et L2 et raccorder la plaquette à la pile.

Immédiatement, sans aucune commande manuelle de tension, s’établira un régime alternatif de courte période d’allumage et d’extinction de deux lampes.

L1 et L2 ne s’allumeront pas ensemble mais alternativement : quand l’une sera allumée, l’autre sera éteinte pour passer immédiatement aux conditions opposées. Le cycle continuera tant que vous maintiendrez la connexion à la pile.

Si vous dédirez changer la fréquence du circuit clignotant vous pouvez :

  1. Porter la valeur des capacités C6, C7 de 100 à 500 ou 1000µF
  2. Augmenter la valeur des résistances R17 – R18 (en prenant par exemple R17 = R18 = 8,2kΩ).

CLIGNOTANT ELECTRONIQUE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

Le circuit du clignotant (figure 11) est constitué de deux amplificateurs en émetteur commun raccordés de manière que la tension de collecteur de l’un commande le courant de base de l’autre.

Les amplificateurs et leurs circuits de branchement sont identiques comme vous pouvez le voir de suite sur le schéma.

Toutefois, pour comprendre le fonctionnement du clignotant, je dois vous dire qu’en réalité les deux circuits NE SONT PAS PARFAITEMENT IDENTIQUES parce que les valeurs de résistances, de capacités et les caractéristiques des deux transistors diffèrent de l’un à l’autre tout en étant dans les limites normales des tolérances.

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En examinant le schéma de l’un des deux amplificateurs, (figure 12) vous notez que ce circuit est similaire à celui de la figure 6. Seul est ajouté le condensateur C7 qui relie la base de TR1 au collecteur de TR2. Si l’on ne considère que cette partie de circuit, vous devez penser d’après les explications que je vous ai précédemment données que la lampe L1 doit être constamment allumée.

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Vous tirerez la même conclusion en ce qui concerne L2 si vous observez la partie du schéma représentée en figure 13. Mais IL Y A LES CONDENSATEURS C6 et C7.

Voyons comment fonctionnent en réalité ces circuits en fonction de la réaction mutuelle introduite par C6 et C7.

FONCTIONNEMENT DU CLIGNOTANT

Notez en premier lieu, que lorsque vous appliquez la tension d’alimentation au circuit, la différence de potentiel qui se forme instantanément entre le collecteur d’un transistor et la base de l’autre est appliquée à chaque condensateur ; ainsi vous avez deux courants de charge.

  1. I1 qui de la base de TR1 va au circuit d’utilisation de TR2 et charge le condensateur C7 (figure 12).
  2. I2 qui de la base de TR2, va au circuit d’utilisation de TR1 et charge le condensateur C6 (figure 13)

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L’intensité et la durée de ces deux courants dépend de la tension des collecteurs et de la capacité de C6 et C7.

Les deux tensions de collecteur peuvent différer entr’elles dès le premier instant de la mise sous tension, soit parce que les transistors ont des caractéristiques différentes, et qu’en conséquence les deux courants IC1 et IC2 sont différents, soit parce que les valeurs des résistances de collecteur et de base sont différentes. Quelle que soit la cause réelle de la différence des tensions des collecteurs, il arrivera toujours que l’un des deux condensateurs aura terminé sa période de charge avant l’autre.

Pour fixer les idées, supposez que le condensateur C7 (figure 12) commence à se charger. Afin de déterminer un point de départ dans le temps, dévissez la lampe L2 et observez en même temps L1 : vous noterez que L1 s’éteint en même temps que vous dévissez L2 : en effet vous interrompez à ce moment le raccordement de C7 au pôle négatif de l’alimentation ; quelques instants après, L1 se rallume pour atteindre sa luminosité maximum.

Ce phénomène est dû à la charge de C7. Le courant de charge circule pendant un bref instant de la base à l’émetteur de TR1, s’opposant au courant de polarisation de ce même transistor. Ce courant, à l’instant initial, est assez important pour annuler le courant de polarisation de base de TR1, mais peu après il se réduit rapidement à zéro et le courant de polarisation de TR1 reprend sa valeur maximale et amène le transistor TR1 à la saturation (L1 s’allume). Un phénomène analogue à celui que je viens de vous décrire se produit si vous dévissez L1 au lieu de L2.

De cette expérience il résulte que l’extinction des deux lampes est dûe à la charge et à la décharge des condensateurs C7 et C6, le premier agit de façon à éteindre L1 et le second L2.

Supposons que l’un des condensateurs (par exemple C6 se charge plus rapidement que l’autre). Le courant IC1 augmente à un moment donné. Il provoque une chute de tension aux bornes de L1 (la tension du collecteur de TR1 diminue légèrement). Cette diminution est reportée instantanément sur la base de TR2 par le condensateur C6. IC2 va donc décroître légèrement ; la tension de collecteur de TR2 augmente. Cette augmentation est transmise à son tour sur la base de TR1 par l’intermédiaire du condensateur C7. Le courant IC1 augmente encore un peu plus etc … etc … L’effet est cumulatif et très rapidement (en une fraction de seconde) le transistor TR1 conduit "à mort" (à saturation) ce qui signifie que L1 est allumée et TR2 est bloqué (L2 est éteinte).

Le condensateur C6 a son armature négative reliée au collecteur de TR1 (dont le potentiel est de l’ordre de – 0,1 V). Il commence à se charger à travers R18. Dès que le potentiel de son armature positive (c’est-à-dire celle qui est reliée à la base atteint la tension de déblocage du transistor TR2, le courant IC2 jusqu’à alors nul, commence à croître, et le phénomène décrit ci-dessus se produit avec comme conséquence le déblocage de TR2 (L2 s’allume) et le blocage de TR1 (L1 s’éteint).

Pendant le blocage de TR1 le condensateur C7 se décharge. Son courant de décharge est inverse du courant de polarisation de TR1 et contribue au rapide blocage de TR1. Le cycle recommence alors.

Les cycles successifs se produisent dans le même ordre et de la même façon que décrits ci-dessus et les deux amplificateurs passent alternativement de la conduction maximale (lampe allumée) à la conduction minimale (lampe éteinte).

Comme vous avez pu le constater, vous avez obtenu la combinaison de deux interrupteurs électroniques en un commutateur électronique, qui fonctionne automatiquement, à une cadence déterminée (fréquence de récurrence) qui dépend des capacités, des résistances et des caractéristiques des transistors. De tels circuits sont également appelés MULTIVIBRATEURS (parce que le signal qu’ils peuvent délivrer est formé outre la fréquence fondamentale, de MULTIPLES harmoniques.

Dans la prochaine leçon, vous utiliserez un circuit de ce type pour réaliser un intéressant TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR DE TENSION CONTINUE.

Fin du cours 9


PRATIQUE 10

TRANSFORMATEUR ELEVATEUR DE TENSION

DIODE AU GERMANIUM

Dans la présente leçon vous utiliserez pour la seconde fois la diode au germanium que vous avez reçue avec le matériel de la 1ère série.

Dans la 2ème leçon pratique je vous ai déjà expliqué comment fonctionne une diode et comment, à l’aide de l’ohmmètre, vous pouvez identifier les sorties de cathode et d’anode. Maintenant je vous présente, en figure 1, une diode à pointe similaire à celle que vous avez reçue.

Vous remarquerez que la structure interne en est très simple : en effet il s’agit d’une jonction redresseuse élémentaire obtenue par le contact d’une pointe de platine sur la surface d’un cristal de germanium.

Au point de vue utilisation, il est important d’identifier la sortie de cathode.

Dans ce but, vous pouvez remarquer qu’en général le côté de la diode d’où sort la connexion de cathode est repéré par un signe. Ce signe peut être constitué par une ou plusieurs bagues ou tout simplement par un point de couleur (figue 1)

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Quelquefois, vous pouvez trouver la bague repérant la cathode vers une extrémité et vers l’extrémité opposée une marque de couleur blanche ou rouge qui n’intéresse que le constructeur et que vous ne devez pas confondre avec le repère de la cathode.

Dans le commerce, vous pouvez aussi trouver des diodes sur le corps desquelles est imprimé le symbole graphique indiqué en figure 1 sous le dessin de la diode.

Dans l’incertitude, vous pourrez distinguer les sorties et en même temps contrôler l’état de la diode en suivant la méthode que je vous ai indiquée au paragraphe 3 – 2 de la 2ème leçon Pratique (figure 9a - figure 9b). A ce propos souvenez-vous toujours que pendant le contrôle de la résistance inverse, l’aiguille de l’ohmmètre peut dévier d’une façon presque imperceptible de sa position de repos. Alors que la résistance inverse est de quelques centaines de kΩ, la résistance directe devra être de quelques centaines d’ohms ou moins.

Vous étant assuré de l’efficacité de la diode, vous pouvez commencer à préparer les éléments pour la réalisation du TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR DE TENSION CONTINUE, dans sa première version, dont le circuit est le plus simple et se prête bien à l’explication du principe de fonctionnement de l’appareil.

REALISATION DU TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR (1ère PARTIE)

Les montages de la présente leçon relatifs au transformateur-élévateur de tension continue en commande manuelle, puis automatique seront réalisés sur la plaquette I.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Enlevez toute trace de soudure utilisée lors des opérations précédentes. Récupérez également les éléments du dernier circuit réalisé sur la plaquette II qui seront en partie employés dans les nouveaux montages.

Montez enfin dans le trou F5 une borne rouge et dans F6 une borne noire.

MONTAGE ELECTRIQUE

Vous commencerez comme à l’habitude le montage électrique par les connexions entre les différentes cosses de la plaquette I.

Câblez

  1. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 9 et CA 27. Ne soudez qu’en CA 9.
  2. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 27 et CA 30. Soudez aux deux points.
  3. 85 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 28 et CA 21. Soudez aux deux points.
  4. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 11 et CA 29. Soudez aux deux points.
  5. 20 mm environ de fil nu entre les œillets des cosses CA 12 et CA 13. Ne soudez qu’en CA 12.
  6. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 13 et la borne noire montée en F6. Soudez aux deux points.
  7. 45 mm environ de fil isolé entre les languettes des cosses CA 21 et CA 25. Soudez aux deux points.

Voici terminée la première partie du montage, les connexions ainsi réalisées sont représentées en figure 2.

img

Après contrôle reprenez le montage.

Câblez

  1. entre les languettes de CA 13 et CA 30 le condensateur électrochimique C6 = 100 µF avec la sortie positive en CA 30 et la négative en CA 13. Soudez aux deux points.
  2. la diode au germanium entre les languettes de CA 12 et CA 29 : la cathode en CA 29. Durant la soudure, opérez avec les mêmes précautions que pour un transistor : il s’agit aussi d’un semi-conducteur. Soudez aux deux points.
  3. montez le transformateur T1 sur la plaquette avec le côté à deux sorties tourné vers les cosses CA 9 et CA 11. Câblez les sorties dans l’ordre suivant :
    • Sortie 1 : sur la languette de CA 11
      Sortie 2 : sur la languette de CA 9
      Sortie 3 : sur la languette de CA 26
      Sortie 4 : sur la languette de CA 27
      Sortie 5 : sur la languette de CA 28

      Soudez aux 5 points

  4. connectez enfin la torsade rouge-noire d’alimentation : le fil noir sera soudé sur la languette de CA 9 et le fil rouge sur la languette de CA 10. En CA 10 soudez également le fil vert muni d’une pince crocodile (que vous avez déjà utilisée pour quelques montages).

Vous avez terminé le montage relatif au transformateur-élévateur à commande manuelle. Le travail fini est illustré en figure 3.

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CONTROLE VISUEL

Comme d’habitude vérifiez avec beaucoup d’attention votre travail avant de passer au contrôle de fonctionnement.

PLAQUETTE I

CA 9œilletconnexion isolée à CA 27
 languettesortie 2 de T1
fil noir de la torsade d’alimentation
CA 10languettefil rouge de la torsade d’alimentation
fil vert
CA 11œilletconnexion isolée à CA 29
 languettesortie 1 de T1
CA 12œilletfil nu allant à CA 13
 languettesortie d’anode de la diode au germanium
CA 13œilletconnexion isolée à la borne noire F6
fil nu allant à CA 12
 languettesortie négative du condensateur C6 = 100µF
CA 21œilletconnexion isolée à CA 28
 languetteconnexion isolée à CA 25
CA 25œilletconnexion isolée à CA 21
CA 26languettesortie 3 de T1
CA 27œilletconnexion isolée à CA 9
connexion isolée à CA 30
 languettesortie 4 de T1
CA 28œilletconnexion isolée à CA 21
 languettesortie 5 de T1
CA 29œilletconnexion isolée à CA 11
 languettesortie de cathode de la diode au germanium
CA 30œilletconnexion isolée à CA 27
 languettesortie positive du condensateur C6 = 100µF
Borne noire F6connexion isolée à CA 13
    TRANSFORMATEUR T1
Sortie 1à la languette de CA 11
Sortie 2à la languette de CA 9
Sortie 3à la languette de CA 26
Sortie 4à la languette de CA 27
Sortie 5à la languette de CA 28

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Insérez le contrôleur, préparé pour la mesure des tensions continues calibre 10 V, de la façon suivante : la pointe de touche négative dans la borne noire F6, la pointe de touche positive sur la cosse CA 30. La pince crocodile du fil vert sera refermée sur la lame du tournevis.

Connectez maintenant la plaquette I à la pile d’alimentation, le fil rouge au pôle positif, le fil noir au négatif/

Approchez l’extrémité métallique du tournevis des cosses CA 25 et CA 26 et contactez-les alternativement et très rapidement.

Si la rapidité des contacts est suffisamment élevée, vous obtiendrez au voltmètre une indication comprise entre 5 et 10 V.

Le contrôle étant terminé, vous pouvez déconnecter la pile.

TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR A COMMUTATION MANUELLE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

Le circuit de l’appareil que vous avez réalisé (figure 4) comprend seulement cinq éléments mais chacun d’eux accomplit une fonction essentielle : la pile fournit le courant d’alimentation, le dispositif de commutation sert à rendre variable et alternativement positif et négatif le courant issu de la pile : le transformateur établit le gain de tension, la diode redresse le courant de sortie, le condensateur élimine la composante alternative encore présente après la diode.

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Toutefois de ces cinq éléments, ceux qui accomplissent les fonctions typiques de l’appareil sont les dispositifs de commutation, le transformateur T1 et la diode redresseuse.

Le transformateur est un des éléments les plus importants de ce circuit. En effet, c’est des propriétés générales du transformateur que dépend le gain en tension ; il est indispensable pour rendre variable le courant d’entrée. C’est pour cette raison qu’il doit être à prise médiane et élévateur de tension.

FONCTIONNEMENT DU TRANSFORMATEUR ET DU DISPOSITIF DE COMMUTATION

Vous savez certainement que les transformateurs fonctionnent par INDUCTION ELECTROMAGNETIQUE et que l’induction se manifeste électriquement sous forme de tension aux bornes d’un enroulement lorsque l’autre enroulement est parcouru par un courant VARIABLE (pulsant ou alternatif).

Toutefois, il convient de faire une expérience qui démontre directement comment le phénomène se produit dans notre appareil.

Dans ce but commutez le contrôleur en mesures de tensions alternatives et effectuez les connexions suivantes :

  1. Prenez le fil rouge de la torsade préparée à la 3ème leçon Pratique pour connecter le contrôleur aux bornes du montage expérimental. Insérez la pince crocodile disponible dans l’une des deux fiches bananes de ce fil, connectez-la à la cosse CA 11 du montage expérimental et insérez la fiche banane libre dans la borne 10 Volt CC. CA du contrôleur.
  2. Prenez le fil noir de la torsade, dont vous avez déjà utilisé le rouge et insérez l’une des deux fiches bananes dans la pince crocodile noire connectée au pôle négatif de la pile.

Insérez l’autre fiche banane dans la borne CA du contrôleur.

Ce contrôleur se trouve ainsi connecté aux sorties 1 – 2 du transformateur T1 ; il peut donc mesurer une tension alternative.

Prenez maintenant le tournevis auquel est connecté le positif de l’alimentation, et touchez avec son extrémité métallique la cosse CA 25 et ensuite CA 26. Vous remarquerez qu’à chaque contact, l’aiguille du voltmètre signale l’apparition d’une impulsion de tension entre les sorties 1 et 2 du transformateur.

Ceci est possible parce que au moyen du dispositif de commutation formé par le tournevis, vous appliquez la tension de la pile tantôt entre les sorties 3 et 4 de T1, tantôt entre les sorties 5 et 4. Dans le premier cas, la sortie 3 se trouve être positive par rapport à 4 parce qu’il se forme un courant I1 dans le sens indiqué par la flèche (figure 4)

Le courant I1 correspond à une variation de courant de zéro à une certaine valeur qui dépend de la tension de la pile et de la résistance de la section S1 du transformateur. Le courant est ainsi variable et à travers la section S1 induit dans l’autre enroulement une tension que le contrôleur met en évidence.

Le même phénomène se produit également quand vous faites entrer en contact le tournevis avec la sortie 5 du transformateur ; le courant I2 (figure 4) à travers S2 parcourt l’enroulement dans le sens opposé à celui de I1 et la tension induite entre les sorties 1 et 2 a des polarités opposées à celles de la tension précédemment induite.

Donc en touchant alternativement avec le tournevis les cosses CA 25 et CA 26, vous avez produit entre les sorties 1 et 2 de T1 une TENSION ALTERNATIVE.

FONCTIONNEMENT DE LA DIODE ET DU CONDENSATEUR C6

étant donné que l’on veut obtenir à la sortie de l’appareil une tension CONSTANTE (continue) comme celle de la pile, il convient de REDRESSER et FILTRER la tension alternative qui apparaît entre les sorties 1 et 2 de T1 quand l’on manœuvre le dispositif de commutation. Ces deux fonctions sont assurées respectivement par la diode qui produit l’effet redresseur et par le condensateur C6 qui, représentant un court-circuit pour la composante alternative (encore présente dans la tension pulsée fournie par la diode) nivelle la tension de sortie.

La diode a la propriété de laisser passer le courant qui va de l’anode (+) vers la cathode (-) et présente une résistance relativement faible (RESISTANCE DIRECTE) alors qu’elle offre au courant qui va de la cathode à l’anode, une résistance assez élevée (RESISTANCE INVERSE).

La tension alternative fournie par le transformateur se trouve appliquée, par l’intermédiaire de C6 aux bornes de la diode ; pendant une demi-période l’anode se trouve au potentiel positif et la cathode au potentiel négatif et à ce moment seulement, il y a passage de courant. Quand inversement, pendant la demi-période suivante l’anode est négative et la cathode positive, il ne peut y avoir de passage de courant du fait de la valeur élevée de la résistance inverse et pendant cette alternance de la tension négative la diode est bloquée.

Les alternances négatives à la sortie 1 du transformateur traversent la diode et chargent le condensateur C6. Elles déterminent un courant UNIDIRECTIONNEL ET PULSE. Le condensateur C6 de grande capacité, offre une très faible réactance aux variations de courant pulsé et donc court-circuite la composante alternative de la tension induite.

La composante continue, qui avec la composante alternative forme le courant pulsé, se manifeste au contraire en tension aux bornes de C6.

C’est ce qui représente la tension de sortie que vous avez pu mesurer au contrôleur pendant le contrôle de fonctionnement de l’appareil.

Vous allez maintenant substituer au dispositif de commutation manuelle, un multivibrateur, et ainsi vous pourrez obtenir des résultats meilleurs.

REALISATION DU TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR (2ème PARTIE)

MONTAGE ELECTRIQUE

Dessoudez

  1. le fil noir de la torsade d’alimentation de CA 9.
  2. la connexion isolée des cosses CA 21 et CA 25.
  3. le fil rouge de la torsade d’alimentation de CA 10.

Câblez

  1. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 9 et CA 7. Ne soudez qu’en CA 9.
  2. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 7 et CA 3. Soudez aux deux points.
  3. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 25 et CA 26. Ne soudez qu’en CA 26.
  4. 90 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 25 et CA 1. Soudez aux deux points.
  5. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 22 et CA 24. Soudez aux deux points.
  6. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 18 et CA 20. Soudez aux deux points.
  7. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 19 et CA 23. Soudez aux deux points.
  8. 20 mm environ de fil nu étamé entre la borne rouge F5 et l’œillet de CA 31. Ne soudez qu’en F5.
  9. 95 mm environ de fil isolé entre l’œillet de CA 31 et la languette de CA 23. Soudez aux deux points.
  10. 60 mm environ de fil nu étamé entre les languettes des cosses CA 2 et CA 19. Soudez aux deux points.
  11. 65 mm environ de fil nu étamé entre les languettes des cosses CA 21 et CA 5. Ne soudez qu’en CA 21.

Voici terminée la première phase du travail que vous verrez représentée en figure 5.

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Après contrôle, câblez :

  1. entre les languettes de CA 1 et CA 18 le condensateur C5 = 20kpF. Soudez aux deux points. (ou 25kpF)
  2. entre les languettes de CA 3 et CA 20 la résistance R 19 = 18kΩ. Soudez aux deux points. (j’estime que vous devez connaître maintenant le code international de couleurs des résistances – je ne vous indiquerai donc plus la couleur des bagues).
  3. entre les languettes de CA 5 et CA 22 le condensateur C9 = 20kpF. Soudez aux deux points. (ou 25kpF).
  4. entre les languettes de CA 7 et CA 24 la résistance R 20 = 18kΩ. Soudez aux deux points.
  5. Soudez la torsade d’alimentation à la plaquette : le fil rouge sur la languette de CA 2 et le fil noir sur la languette de CA 3.

Il ne vous reste plus qu’à connecter les deux transistors SFT322 de la façon suivante :

PREMIER TRANSISTORsortie C sur l’œillet de CA 21
sortie B sur l’œillet de CA 20
sortie E sur l’œillet de CA 19
SECOND TRANSISTORsortie C sur l’œillet de CA 25
sortie B sur l’œillet de CA 24
sortie E sur l’œillet de CA 23

Ainsi se termine le câblage du transformateur-élévateur. La disposition des composants sur la plaquette est représentée en figure 6.

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CONTROLE VISUEL

Avant de passer au test de fonctionnement, je vous conseille de recontrôler le montage réalisé.

PLAQUETTE I (seulement pour les nouvelles connexions)

CA 1œilletconnexion isolée à CA 25
 languettesortie du condensateur C5 = 20kpF
CA 2languettefil rouge de la torsade d’alimentation
fil nu allant à CA 19
CA 3œilletconnexion isolée à CA 7
 languettefil noir de la torsade d’alimentation
sortie de la résistance R 19 = 18kΩ
CA 5languettefil nu allant à CA 21
sortie du condensateur C9 = 20kpF
CA 7œilletconnexion isolée à CA 9
connexion isolée à CA 3
 languettesortie de la résistance R 20 = 18kΩ
CA 9œilletconnexion isolée à CA 7
CA 18œilletconnexion isolée à CA 20
 languettesortie du condensateur C5 = 20kpF
CA 19œilletconnexion isolée à CA 23
sortie E du premier transistor
 languettefil nu étamé allant à CA 2
CA 20œilletconnexion isolée à CA 18
sortie B du premier transistor
 languettesortie de la résistance R 19 = 18kΩ
CA 21œilletconnexion isolée à CA 28
sortie C du premier transistor
 languettefil nu étamé allant à CA 5
CA 22œilletconnexion isolée à CA 24
 languettesortie du condensateur C9 = 20kpF
CA 23œilletconnexion isolée à CA 19
sortie E du second transistor
 languetteconnexion isolée à CA 31
CA 24œilletconnexion isolée à CA 22
sortie B du second transistor
 languettesortie de la résistance R 20 = 18kΩ
CA 25œilletconnexion isolée à CA 1
fil nu étamé allant à CA 26
sortie C du second transistor
CA 26œilletfil nu étamé allant à CA 25
CA 31œilletconnexion isolée à CA 23
fil nu étamé allant à la borne rouge F5
Borne rouge F5fil nu étamé allant à CA 31

 

PREMIER TRANSISTORSortie Csur l’œillet de CA 21
 Sortie Bsur l’œillet de CA 20
 Sortie Esur l’œillet de CA 19
SECOND TRANSISTORSortie Csur l’œillet de CA 25
 Sortie Bsur l’œillet de CA 24
 Sortie Esur l’œillet de CA 23

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Après un contrôle attentif qui vous a permis d’éliminer les éventuelles erreurs, vous pouvez passer au contrôle de fonctionnement.

Préparez le contrôleur pour la mesures des tensions continues en calibre 50 V et raccordez-le, la pointe de touche négative dans la borne F6 et la pointe de touche rouge sur la cosse CA 30.

Connectez la plaquette à la batterie. Vous devrez mesurer une tension de 11 à 15V. CC.

Si maintenant, vous mettez la pointe de touche positive sur la borne F5, vous relèverez une tension de 15 à 20V.

TRANSFORMATEUR-ELEVATEUR (COMMUTATION ELECTRONIQUE) – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

La modification que vous venez d’effectuer a consisté à remplacer le commutateur manuel par un commutateur électronique, et précisément par un multivibrateur semblable au clignotant à lampes de la 9ème leçon Pratique. En effet, si vous comparez le nouveau circuit de l’appareil (figure 7) avec celui de la figure 4, vous noterez que le circuit de la diode est resté inchangé, alors que le circuit de commutation (ou INVERSEUR) ressemble à celui du multivibrateur étudié à la leçon précédente (figure 11 – Pratique 9) – (à la valeur des éléments près).

Dans le circuit de la figure 7, les sections S1 et S2 du transformateur occupent la même position que les lampes L1 et L2 du circuit de la figure 11 – Pratique 9 et donc, comme les lampes, les deux sections seront parcourues par un courant alternatif, qui est nécessaire au fonctionnement du transformateur T1.

Les inversions de courant dans ce cas, se succèdent avec régularité et ont une fréquence notablement supérieure à celle obtenue par manœuvre du tounevis. De ce fait, la tension mesurée à la sortie de l’appareil est stable et notablement supérieure à celle mesurée sur le dispositif précédent. Avec cette dernière expérience, le mom de transformateur ELEVATEUR DE TENSIONS CONTINUES se justifie pleinement puisqu’effectivement la tension obtenue en sortie est supérieure à celle fournie par la pile.

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Le gain de tension introduit par T1 est d’autant plus grand que le rapport entre le nombre de spires du secondaire et le nombre de spires du primaire est, lui aussi, grand ; en outre il dépend de la FAÇON DONT VARIE le courant du primaire. Ainsi pour obtenir une tension de sortie supérieure à celle de la pile, c’est-à-dire pour faire fonctionner effectivement l’appareil en ELEVATEUR DE TENSION il faut utiliser un transformateur ayant un nombre de spires secondaires supérieur au nombre de spires primaires ; en outre, il est nécessaire que le courant primaire varie de façon convenable et avec rapidité, c’est-à-dire à une fréquence élevée.

Pour obtenir que le multivibrateur fonctionne de cette façon (à fréquence supérieure à celle du clignotant de la 9ème leçon Pratique), les valeurs de résistances et de capacités ont été modifiées de façon à réduire les constantes de temps.

En général, les appareils de ce type sont dits CONVERTISSEURS ELEVATEURS POUR COURANT CONTINU ; ils peuvent remplacer les anciens survolteurs et sont utilisés pour élever la tension de batteries de 6, 12 ou 24 volts jusqu’à des valeurs de quelques centaines de volts pour de faible et moyenne puissances, (quelques centaines de watts).

En supprimant l’étage redresseur, c’est-à-dire en raccordant la sortie directement au secondaire du transformateur, vous pouvez obtenir des convertisseurs pour alimenter par piles ou batteries des appareils fonctionnant uniquement sous tension alternative.

L’emploi des CONVERTISSEURS ELEVATEURS TRANSISTORISES, soit continu-alternatif soit continu-continu est particulièrement avantageux quand on doit alimenter des appareils portatifs parce qu’ils permettent une réduction importante d’encombrement et de poids.

Avec le prochain exercice pratique, vous construirez un GENERATEUR BASSE FREQUENCE SINUSOIDAL qui vous servira ensuite pour alimenter différents appareils de mesure.

Fin du cours 10


PRATIQUE 11

GENERATEUR A PONT DE WIEN – REALISATION

Le générateur que je vous présente maintenant est un OSCILLATEUR BASSE FREQUENCE plus complet que les deux précédents réalisés dans la 6ème et 7ème leçon Pratique.

Vous pouvez le considérer comme un générateur de laboratoire simplifié et comme tel, l’utiliser ensuite pour alimenter quelques appareils de mesures qui pourront être de type professionnel.

Son montage est naturellement plus complexe que ceux des précédents puisqu’il va nécessiter un plus grand nombre de composants sur la même plaquette. Mais si vous suivez avec soin toutes les instructions que je vous donne, vous ne manquerez pas de terminer fructueusement votre travail et vous aurez ainsi un exemple d’un montage ordonné et compact.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Le montage de ce générateur BF sera effectué sur la plaquette I, qui pour cela devra être complètement décâblée des éléments montés précédemment ; les deux transistors et la diode devront être dessoudés et les bornes démontées.

La plaquette II devra, elle aussi, être complètement décâblée afin d’en récupérer les éléments.

Etant donné le grand nombre d’éléments qui seront employés, le potentiomètre P2 de 2 MΩ ne pourra être monté dans l’un des trous F1 ou F4, mais devra être fixé à l’aide d’un support spécial que vous allez réaliser.

Dans ce but, coupez 10 cm de fil de cuivre nu étamé et pliez le comme indiqué en figure 1a. Disposez-le entre la rondelle et le premier écrou (figure 1b)

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Montez ensuite le potentiomètre avec son support sur la plaquette I, les trois cosses I – C et F tournées vers le haut. Les deux extrémités du support en fil nu devront être introduites dans les œillets des cosses CA 1 et CA 18 où ils seront soudés.

Le potentiomètre ainsi monté devra être perpendiculaire à la plaquette et l’axe de commande tourné vers l’extérieur.

MONTAGE ELECTRIQUE

Comme d’habitude vous allez débuter le montage électrique par les connexions entre les différentes cosses de la plaquette.

Câblez

  1. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 1 et CA 5. Ne soudez qu’en CA 1.
  2. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 5 et CA 6. Ne soudez qu’en CA 5.
  3. 45 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 6 et CA 9. Ne soudez qu’en CA 6.
  4. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 9 et CA 10. Ne soudez qu’en CA 9.
  5. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 10 et CA 14. Soudez aux deux points.
  6. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 3 et CA 7. Soudez aux deux points.
  7. 100 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 4 et CA 11. Ne soudez qu’en CA 4.
  8. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 11 et CA 12. Ne soudez qu’en CA 11.
  9. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 12 et CA 15. Ne soudez qu’en CA 12.
  10. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 15 et CA 34. Soudez aux deux points.
  11. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 21 et CA 25. Soudez aux deux points.
  12. 65 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 24 et CA 29. Soudez aux deux points.
  13. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 26 et CA 27. Soudez aux deux points.
  14. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 30 et CA 32. Soudez aux deux points.
  15. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 8 et CA 28. Soudez aux deux points.
  16. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 2 et CA 22. Soudez aux deux points.
  17. 55 mm environ de fil isolé entre l’œillet de CA 19 et les cosses I et C de P2. Soudez aux trois points.

Vous pouvez contrôler cette première partie du câblage en vous référant à la figure 2.

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Vous câblez maintenant :

  1. entre les languettes de CA 2 et CA 9, la résistance R15 = 33kΩ. Ne soudez qu’en CA 19. Faites bien attention que les sorties ou le corps de la résistance ne soient pas en contact avec le boitier métallique de P2. Si cela était repoussez légèrement P2 vers l’extérieur.
  2. entre les languettes de CA 2 et CA 20 la résistance R21 = 6,8kΩ. Ne soudez qu’en CA 2.
  3. entre les languettes de CA 3 et CA 20 le condensateur C10 = 40kpF. Soudez aux deux points.
  4. entre les languettes de CA 4 et CA 21 la résistance R22 = 3,9kΩ. Soudez aux deux points.
  5. entre les languettes de CA 5 et CA 22 le condensateur C4 = 40kpF. Ne soudez qu’en CA 5.
  6. entre les languettes de CA 6 et CA 22 la résistance R14 = 10kΩ. Ne soudez qu’en CA 22.
  7. entre les languettes de CA 6 et CA 23 la résistance R7 = 1kΩ. Ne soudez qu’en CA 6.
  8. entre les languettes de CA 7 et CA 23 la résistance R17 = 3,9kΩ. Ne soudez qu’en CA 23.
  9. entre les languettes de CA 7 et CA 24 le condensateur C2 = 40kpF. Soudez aux deux points.
  10. entre les languettes de CA 8 et CA 25 le condensateur C1 = 40kpF. Soudez aux deux points.
  11. entre les languettes de CA 9 et CA 26 la résistance R1 = 100Ω. Soudez aux deux points.
  12. entre les languettes de CA 10 et CA 27 le condensateur électrochimique C6 = 100µF ; sortie positive en CA 10. Soudez aux deux points.
  13. entre les languettes de CA 11 et CA 28 la résistance R12 = 47kΩ. Soudez aux deux points.
  14. entre les languettes de CA 12 et CA 29 la résistance R2 = 330Ω. Ne soudez qu’en CA 12.
  15. entre les languettes de CA 13 et CA 29 la résistance R18 = 3,9kΩ. Ne soudez qu’en CA 29.
  16. entre les languettes de CA 13 et CA 30 le condensateur C3 = 40kpF. Soudez aux deux points.
  17. entre les languettes de CA 14 et CA 31 la résistance R3 = 40Ω. Ne soudez qu’en CA 31.
  18. entre les languettes de CA 14 et CA 32 la résistance R9 = 1,5kΩ. Ne soudez qu’en CA 14.
  19. entre les languettes de CA 15 et CA 32 la résistance R19 = 18kΩ. Soudez aux deux points.
  20. enfin 50 mm environ de fil isolé entre la cosse F de P2 et la languette de CA 4. Soudez aux deux points.
  21. montez maintenant le transformateur T1 sur la plaquette, de façon que son côté qui comporte trois sorties soit tourné vers les cosses CA 33 et CA 34, et de telle sorte qu’il se trouve surélevé de 4 cm environ de la plaquette. Soudez ses sorties dans l’ordre suivant :
    • Sortie 1 sur la languette de CA 17
      Sortie 2 sur la languette de CA 16
      Sortie 3 sur la languette de CA 33
      Sortie 5 sur la languette de CA 34
      La sortie 4 restant libre, vous devrez éviter de l’amener en contact de points voisins.
  22. soudez la torsade d’alimentation, le fil rouge sur la languette de CA 9 et le fil noir sur la languette de CA 11.
  23. montez enfin les trois transistors en votre possession dans l’ordre suivant.

 

    TRANSISTOR TR 1 (SFT352)
Sortie C :sur l’œillet de CA 21
Sortie B :sur l’œillet de CA 22
Sortie E :sur l’œillet de CA 23
    TRANSISTOR TR 2 (SFT322)
Sortie C :sur l’œillet de CA 29
Sortie B :sur l’œillet de CA 28
Sortie E :sur l’œillet de CA 27
    TRANSISTOR TR 3 (SFT322)
Sortie C :sur l’œillet de CA 33
Sortie B :sur l’œillet de CA 32
Sortie E :sur l’œillet de CA 31

Vous avez ainsi terminé le montage électrique du générateur BF. En figure 3, est illustré le câblage complet de cette réalisation.

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CONTROLE VISUEL

Ce montage étant le plus complexe de tous ceux réalisés jusqu’alors, il est nécessaire que vous apportiez le plus grand soin au contrôle visuel afin d’éliminer les erreurs éventuelles.

PLAQUETTE I

CA 1œilletfil nu étamé support de P2
connexion isolée à CA 5
CA 2œilletconnexion isolée à CA 22
 languettesortie de la résistance R15 = 33kΩ
sortie de la résistance R21 = 6,8kΩ
CA 3œilletconnexion isolée à CA 7
 languettesortie du condensateur C10 = 40kpf
CA 4œilletconnexion isolée à CA 11
 languetteconnexion isolée à F de P2
sortie de la résistance R22 = 3,9kΩ
CA 5œilletconnexion isolée à CA 1
fil nu étamé allant à CA 6
 languettesortie du condensateur C4 = 40kpf
CA 6œilletconnexion isolée à CA 9
fil nu étamé allant à CA 5
 languettesortie de la résistance R14 = 10kΩ
sortie de la résistance R7 = 1kΩ
CA 7œilletconnexion isolée à CA 3
 languettesortie de la résistance R17 = 3,9kΩ
sortie du condensateur C2 = 40kpf
CA 8œilletconnexion isolée à CA 28
 languettesortie du condensateur C1 = 40kpf
CA 9œilletconnexion isolée à CA 6
fil nu étamé allant à CA 10
 languettesortie de la résistance R1 = 100Ω
fil rouge de la torsade d’alimentation
CA 10œilletconnexion isolée à CA 14
fil nu étamé allant à CA 9
 languettesortie positive du condensateur C6 = 100µF
CA 11œilletconnexion isolée à CA 4
fil nu étamé allant à CA 12
 languettesortie de la résistance R12 = 47kΩ
fil noir de la torsade d’alimentation
CA 12œilletconnexion isolée à CA 15
fil nu étamé allant à CA 11
 languettesortie de la résistance R2 = 330Ω
CA 13languettesortie de la résistance R18 = 3,9kΩ
sortie du condensateur C3 = 40kpf
CA 14œilletconnexion isolée à CA 10
 languettesortie de la résistance R3 = 40 Ω
sortie de la résistance R9 = 1,5kΩ
CA 15œilletconnexion isolée à CA 12
connexion isolée à CA 34
 languettesortie de la résistance R19 = 18kΩ
CA 16languettesortie 2 de T1
CA 17languettesortie 1 de T1
CA 18œilletfil nu étamé support de P2
CA 19œilletconnexion isolée à I et C de P2
 languettesortie de la résistance R15 = 33kΩ
CA 20languettesortie de la résistance R21 = 6,8kΩ
sortie du condensateur C10 = 40kpf
CA 21œilletconnexion isolée à CA 25
sortie C de TR 1 (SFT352)
 languettesortie de la résistance R22 = 3,9kΩ
CA 22œilletconnexion isolée à CA 2
sortie B de TR 1 (SFT352)
 languettesortie du condensateur C4 = 40kpf
sortie de la résistance R14 = 10kΩ
CA 23œilletsortie E de TR 1 (SFT352)
 languettesortie de la résistance R7 = 1kΩ
sortie de la résistance R17 = 3,9kΩ
CA 24œilletconnexion isolée à CA 29
 languettesortie du condensateur C2 = 40kpf
CA 25œilletconnexion isolée à CA 21
 languettesortie du condensateur C1 = 40kpf
CA 26œilletfil nu étamé allant à CA 27
 languettesortie de la résistance R1 = 100Ω
CA 27œilletfil nu étamé allant à CA 26
sortie E de TR 2 (SFT322)
 languettesortie négative du condensateur C6 = 100µF
CA 28œilletconnexion isolée à CA 8
sortie B de TR 2 (SFT322)
 languettesortie de la résistance R12 = 47kΩ
CA 29œilletconnexion isolée à CA 24
sortie C de TR 2 (SFT322)
 languettesortie de la résistance R2 = 330 Ω
sortie de la résistance R18 = 3,9kΩ
CA 30œilletconnexion isolée à CA 32
 languettesortie du condensateur C3 = 40kpf
CA 31œilletsortie E de TR 3 (SFT322)
 languettesortie de la résistance R3 = 40Ω
CA 32œilletconnexion isolée à CA 30
sortie B de TR 3 (SFT322)
 languettesortie de la résistance R9 = 1,5kΩ
sortie de la résistance R19 = 18kΩ
CA 33œilletsortie C de TR 3 (SFT322)
 languettesortie 3 de T1
CA 34œilletconnexion isolée à CA 15
 languettesortie 5 de T1

 

    POTENTIOMETRE P2
Cosse Ien court-circuit avec C de P2
 connexion isolée à CA 19
Cosse Cen court-circuit avec I de P2
Cosse Fconnexion isolée à CA 4
    TRANSFORMATEUR T1
Sortie 1à la languette de CA 17
Sortie 2à la languette de CA 16
Sortie 3à la languette de CA 33
Sortie 4libre
Sortie 5à la languette de CA 34
    TRANSISTOR TR 1 (SFT352)
Sortie C :sur l’œillet de CA 21
Sortie B :sur l’œillet de CA 22
Sortie E :sur l’œillet de CA 23
    TRANSISTOR TR 2 (SFT322)
Sortie C :sur l’œillet de CA 29
Sortie B :sur l’œillet de CA 28
Sortie E :sur l’œillet de CA 27
    TRANSISTOR TR 3 (SFT322)
Sortie C :sur l’œillet de CA 33
Sortie B :sur l’œillet de CA 32
Sortie E :sur l’œillet de CA 31

Ayant terminé le contrôle visuel et éliminé les éventuelles erreurs vous pouvez effectuer le contrôle de fonctionnement de l’appareil.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Avant de connecter la plaquette à la pile d’alimentation, vous devez souder provisoirement la résistance R6 = 470 Ω sur les languettes de CA 16 et CA 17. Tournez le potentiomètre complètement à gauche.

Après ces opérations préliminaires, vous pouvez passer au contrôle instrumental.

CONTROLE A L’AIDE D’UN APPAREIL DE MESURE

Préparez le contrôleur du Cours Radio pour la mesure des tensions alternatives sur le calibre 10 V et connectez-le aux cosses CA 16 et CA 17.

Connectez maintenant la plaquette à la pile d’alimentation au moyen de la torsade prévue à cet effet (rouge au pôle positif et noir au pôle négatif)

Tournez lentement le potentiomètre P2 dans le sens direct, vous noterez une indication au voltmètre ; à ce moment, ne tournez plus l’axe de P2. Dans ces conditions l’instrument indiquera une tension qui peut atteindre 0,6V environ.

Si vous continuez à tourner P2 (toujours dans le sens direct) vous pourrez noter une légère diminution de ‘indication du voltmètre, ceci est normal et vous ne devez pas vous en préoccuper.

Si vous n’obtenez aucune tension entre les cosses CA 16 et CA 17, contrôlez les tensions sur les différentes électrodes des transistors. Pour cela, ramenez légèrement le potentiomètre vers la gauche.

Le tableau de la figure 4 vous donne les tensions relevées sur le générateur en conditions normales de fonctionnement. Seront acceptables toutes les valeurs relevées dans une tolérance de ± 20 % de celles indiquées. Des variations plus importantes peuvent être dûes à des éléments défectueux.

En comparant les valeurs que vous obtenez avec celles du tableau, vous pourrez localiser, avec une précision suffisante, l’étage à incriminer et ensuite la cause de la panne.

Le contrôle instrumental est terminé lorsque vous avez relevé des tensions acceptables et vous pourrez passer au test d’audition.

TEST D’AUDITION

Le test d’audition est très simple et analogue à celui déjà effectué pour les oscillateurs réalisés aux leçons précédentes.

Si vous disposez d’un écouteur téléphonique, connectez-le aux cosses CA 16 et CA 17 pour rendre audible le signal présent.

Si vous ne disposez pas d’écouteur, vous pouvez injecter le signal du générateur dans la prise P.U. d’un récepteur radio.

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GENERATEUR BASSE FREQUENCE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

En observant le schéma de l’appareil de la figure 5, vous noterez que le circuit en est assez complexe et donc il peut vous être difficile à première vue de découvrir les parties auxquelles sont confiées les fonctions principales.

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Toutefois, en vous rappelant qu’un oscillateur est constitué en premier lieu par un amplificateur à un ou plusieurs étages, et qu’au centre de chaque étage se trouve un transistor, vous pouvez simplifier l’étude du circuit en identifiant séparément les étages de l’amplificateur à partir de l’alimentation : TR1, TR2, TR3.

ETAGES AMPLIFICATEURS

Les transistors sont utilisés en montage émetteur commun comme il apparait clairement dans le schéma de la figure 6.

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L’alimentation des circuits de collecteurs se fait à partir du négatif de la pile à travers R22 (pour TR1), R2 (pour TR2) et l’enroulement à prise médiane de T1 (pour TR3).

Les bases sont alimentées sur la même pile au moyen de ponts ou de simple résistance de polarisation.

Les ponts utilisés dans les premier et dernier étages sont constitués respectivement par R14 – R15 et R9 – R19. Dans le second étage, la polarisation de base est assurée par R12.

En série avec R15, le potentiomètre P2 est connecté en rhéostat permettant de régler manuellement le point de fonctionnement de TR 1 de façon à obtenir le maximum de gain avec le minimum de distorsion.

Chaque étage est stabilisé en courant continu par les résistances d’émetteur (R7, R1 et R3) dont l’effet s’ajoute dans les premier et dernier étages à celui des ponts R15 – R14 et R9 – R19.

Les condensateurs C1, C3, C6 et la résistance R18 interviennent exclusivement en courant alternatif et je vous en parlerai en vous décrivant le fonctionnement du générateur.

CIRCUIT DE REACTION

L’oscillateur proprement dit est constitué des deux premiers étages amplificateurs et du circuit mis en évidence dans le schéma de la figure 7, c’est-à-dire du circuit de réaction qui réunit la sortie de TR2 à l’entrée de TR1.

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Examinez le circuit de réaction.

Le condensateur C2 sert à reporter à l’entrée de TR1 une partie du signal représentant la composante variable de la tension de collecteur de TR2. Cette tension se referme à la masse par l’intermédiaire de la pile au travers de la résistance de charge R2.

Le courant alternatif qui, à travers C2 va du collecteur de TR2 au point A, se divise entre les branches A, C (et C’), B et A, D et B’.

La "maille" délimitée par les "nœuds" A, B, C et D forme un circuit particulier appelé PONT DE WIEN, (prononcez ouine) qui est représenté à part en figure 8.

Le réseau de la figure 8 est parfaitement identique à celui de la figure 7. La différence réside uniquement dans une disposition autre. Avec la figure 8, l’explication du phénomène est beaucoup plus aisée. J’ai seulement supprimé en figure 8 les indices B’ et C’ qui, électriquement sont confondus avec B et C.

FONCTIONNEMENT DU PONT DE WIEN

Quand vous appliquez entre les points A et B (figure 8) la tension alternative injectée par C2, les côtés A – D – B et A – C – B sont parcourus par des courants alternatifs.

Par l’action de l’étage amplificateur TR2, les variations de courant provenant de C2 se trouvent constamment en OPPOSITION par rapport aux variations du courant d’émetteur de TR1 et donc, à travers le réseau A – D – B vous avez une CONTRE-REACTION.

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Ce phénomène s’explique de la façon suivante :

Quand le courant de sortie de TR1 augmente, le courant de sortie de TR 2 diminue et vice-versa ; ceci pour la raison déjà démontrée auparavant qu’un étage amplificateur en émetteur à la masse introduit un déphasage de 180° par rapport à son signal d’entrée et par conséquent également par rapport au signal de sortie de l’étage précédent.

Supposons que le courant de sortie de TR2 est minimum, il en résultera que la tension réinjectée par C2 au point D est maximum. Comme une augmentation de tension en D fait diminuer la tension d’entrée de TR 1, entre C – D, ceci tend à faire diminuer le courant de base de TR1 et donc celui du collecteur, produisant ainsi une réaction NEGATIVE (ou CONTRE-REACTION).

Alors que dans le réseau A – D – B se développe comme je viens de vous le montrer une réaction négative, dans le réseau A – C - B il se forme une réaction POSITIVE.

Un circuit formé des condensateurs C10 et C4 et des résistances R21 et R14 introduit un déphasage entre le signal appliqué au point A et celui prélevé au point C.

Toutefois, il existe toujours une fréquence pour laquelle le déphasage du pont est nul ; donc à cette fréquence, les variations de la tension prélevée en C se trouvent déphasées de 360° (180°+ 180°) par rapport au signal d’entrée de TR1 : 180° sont dûs au premier étage amplificateur et les autres 180° au second étage dans la sortie duquel est prélevé le signal de réaction.

Pour un déphasage total de 360°, les variations du signal de sortie et celles du signal d’entrée se trouvent constamment en phase et ainsi l’amplitude de ce signal augmente par amplifications répétées jusqu’à l’obtention et au maintien des oscillations sur la fréquence sinusoïdale propre au pont.

FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR

Le générateur que vous avez réalisé oscille sur une fréquence de 900 à 1 300Hz (environ).

La détermination de la fréquence dépend des capacités C4 et C10 et des résistances R21 et R14, qui se trouvent dans les côtés AC et CB du pont.

La qualité du signal (donc de la forme) dépend quant à elle des résistances R17 et R7 qui forment respectivement les côtés AD et DB.

Pour la détermination de la fréquence, il faut encore tenir compte du transistor de TR1.

Si au lieu d’un transistor, vous utilisiez un tube électronique, le côté C – D du pont n’absorberait pratiquement par de courant parce qu’un tube est commandé par la tension de grille. Mais à la différence du tube, le transistor est commandé par un courant de base : donc la résistance du côté C – B représentée par R14 est modifiée et notablement diminuée par le circuit parallèle formé par R7 et la résistance de la diode base-collecteur du transistor.

Parce que la valeur résultante de R7 et de la résistance base-collecteur est inférieure à R14, la résistance équivalente du circuit parallèle est notablement inférieure à R14 et de ce fait la détermination de la fréquence dépend aussi pour une bonne part du circuit d’entrée de TR 1 en plus des capacités C10, C4 et des résistances R21 et R14.

Pour compléter l’étude du générateur, voici brièvement comment fonctionnent en courant alternatif les trois étages amplificateurs en vous référant au schéma de la figure 6.

Le condensateur C1 sert à relier le premier étage au second ; de la même façon, le condensateur C 3 et la résistance R18 servent à réunir le second étage au troisième.

Le condensateur C6 élimine pour les courants alternatifs la contre-réaction dûe à R1 de façon à obtenir dans TR2 le maximum de gain qui est nécessaire pour fournir à l’entrée de TR1 un signal de réaction suffisant pour l’entretien des oscillations.

Parce qu’avec ce système le signal de sortie de TR 2 est trop important pour commander l’amplificateur de sortie (TR3) du générateur, il est prévu d’insérer en série avec le condensateur de liaison C3 la résistance R18 qui, en réduisant l’amplitude de ce signal, évite de saturer TR 3 pendant les alternances des valeurs positives et négatives de la composante alternative de base.

La présence du dernier étage amplificateur de sortie vous permettra lors de la prochaine leçon d’utiliser l’appareil pour alimenter d’autres appareils expérimentaux très intéressants sans que la charge qu’ils représentent ne réduise l’amplitude du signal, et ne puisse provoquer par là le décrochage des oscillations comme cela se produisait avec les oscillateurs élémentaires des 6ème et 7ème leçons Pratiques.

Fin du cours 11


PRATIQUE 12

TRANSISTOR SFT308 ET TRANSISTORS POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX

Le nouveau matériel que vous avez reçu vous servira pour continuer les expériences avec le générateur de la pratique 11 pour réaliser dans les prochaines leçons un autre cycle d’exercices très intéressants.

Outre les composants qui vous sont déjà connus (résistances, plaquettes, condensateurs), vous trouverez également trois nouveaux transistors que vous allez utiliser dans le montage de cette leçon.

Le SFT308 a été étudié pour l’emploi dans les circuits oscillateurs et convertisseurs de fréquence dans la bande des ondes moyennes (petites et grandes ondes) mais ceci n’exclut pas qu’il puisse être également utilisé comme amplificateur BF dans les circuits expérimentaux du cours.

Sa structure externe est similaire à celle des transistors présentés dans la deuxième leçon pratique, c’est-à-dire que le SFT308 est fabriqué comme le SFT322 ; les marquages pour l’identification des sorties sont les mêmes que ceux indiqués en figure 7 de la deuxième leçon pratique.

Les deux transistors expérimentaux sont particulièrement indiqués pour les montages d’essais dont les conditions de fonctionnement ne sont pas critiques.

Les sorties sont indiqués à la figure 1

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REALISATION DU PONT DE MESURES

Un pont de mesures est un dispositif très simple, utilisé couramment en laboratoire pour la détermination précise des résistances par comparaison avec des résistances étalon.

Il peut être utilisé pour la mesure des capacités, des inductances de selfs et autres constantes d’un circuit électrique.

Le pont que vous allez réaliser sera utilisé pour mesurer les résistances et les capacités dans les gammes de 10Ω à 10MΩ et de 10pF à 10µF.

Pour la mesure des résistances, il conviendra d’alimenter le dispositif par une pile, mais pour la mesure des capacités, il est nécessaire de l’alimenter par un signal alternatif sinusoïdal ; pour cela, vous utiliserez le générateur BF construit à la 11ème leçon pratique.

Vous allez maintenant pouvoir passer à la réalisation du pont. Ensuite, vous étudierez le principe de fonctionnement et vous complèterez l’appareil par un AMPLIFICATEUR - DETECTEUR qui permettra d’obtenir des mesures plus précises.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Le pont de mesures sera réalisé sur la nouvelle plaquette à 34 cosses que nous appellerons plaquette III ; cette plaquette est identique à la plaquette I et on la numérotera de la même manière, c’est-à-dire en suivant l’ordre numérique.

Disposez et numérotez la plaquette III comme indiqué sur la figure 2 (de CA 65 à CA 98, attention à l’orientation).

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Préparez toutes les cosses selon la méthode habituelle, c’est-à-dire en coupant l’extrémité et en repliant la languette à 90°.

Montez dans le trou F7 le potentiomètre P1 = 500Ω avec les cosses tournées vers l’extérieur (figure 3) et bloquez-le sur la plaquette.

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MONTAGE ELECTRIQUE

Vous allez maintenant commencer le montage électrique du pont en effectuant les premières connections entre les cosses de P1 et celles de la plaquette. Vous devez utiliser, en premier lieu du fil isolé de connexion et du fil nu étamé.

Câblez

  1. 20 mm environ de fil nu étamé entre la cosse I de P1 et l’œillet de CA 82. Ne soudez qu’en P1.
  2. 20 mm environ de fil nu étamé entre F de P1 et l’œillet de CA 65. Ne soudez qu’en P1.
  3. 40 mm environ de fil isolé entre C de P1 et l’œillet de CA 66. Soudez aux deux points.
  4. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 69 et CA 86. Soudez aux deux points.
  5. coupez deux longueurs de 25 cm environ de fil souple (rouge par exemple) et torsadez-les.

A l’une des extrémités de cette torsade, soudez deux pinces crocodiles rouges et soudez les deux fils de l’autre extrémité sur les œillets de CA 82 et CA 65.

Voici terminé le montage relatif au pont de mesures.

En figure 3 est représenté le travail terminé.

CONTROLE VISUEL

    PLAQUETTE III
CA 65œilletfil nu étamé allant à F de P1
premier fil rouge de la torsade
CA 66languetteconnexion isolée à C de P1
CA 69œilletconnexion isolée à CA 86
CA 82languettefil nu étamé allant à I de P1
deuxième fil rouge de la torsade
sortie du condensateur C9 = 20kpF
CA 86œilletconnexion isolée à CA 69
    POTENTIOMETRE P1
Cosse Ià l’œillet de CA 82
Cosse Cà l’œillet de CA 86
Cosse Fà l’œillet de CA 65

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Avant de procéder au contrôle de fonctionnement, munissez le potentiomètre P1, du cadran gradué dessiné à la dernière page de cette leçon (figure A).

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Fig. 4

Après l’avoir recollé sur le carton fort de 50 x 58 mm, le cadran devra être placé sous l’écrou de blocage du potentiomètre.

Tournez le potentiomètre complètement à gauche et bloquez le bouton flèche sur le trait d’origine de l’axe du cercle intérieur. En tournant complètement à droite, la flèche devra se trouver en correspondance avec le trait final.

Prenez le générateur BF monté à la leçon précédente et dessoudez la résistance R6 = 470Ω des cosses CA 16 et CA 17 (plaquette I). Connectez les deux piles de 4,5 V en série : pour cela, soudez 30 mm environ de fil nu étamé entre le pôle positif de l’une et le pôle négatif de l’autre. Utilisez un élastique ou un ruban adhésif pour en faire un bloc homogène.

Connectez les fils rouges de la tresse du pont aux languettes de CA 16 et CA 17. Sur les mêmes points, disposez les pointes de touche du contrôleur préparé pour la mesure des tensions alternatives en calibre 10V et tournez le potentiomètre P2 (plaquette I) complètement à gauche. Connectez le générateur à la batterie de piles, le fil noir au pôle négatif, le fil rouge au pôle positif.

Tournez lentement le potentiomètre P2 dans le sens direct de façon à obtenir une déviation de l’aiguille. A ce point, arrêtez le réglage de P2 et déconnectez la plaquette I de la batterie.

Soudez provisoirement (mais correctement) sur la plaquette III entre les languettes de CA 82 et CA 86 la résistance R 30 = 2,2kΩ et entre les languettes de CA 65 et CA 69 la résistance R8 = 1kΩ.

Si vous disposez d’un écouteur téléphonique, insérez-le entre les cosses CA 66 et CA 69, sinon connectez ces cosses à la prise P.U d’un récepteur radio (CA 66 à la borne de masse).

Connectez le générateur à la batterie. Vous devrez entendre à l’écouteur ou au haut-parleur un son dont l’amplitude est variable selon le réglage du potentiomètre P1 de la plaquette III. Vous devrez noter une atténuation très sensible dans la zone comprise entre 1,8 et 2,65 de la graduation du cadran. En particulier, vous devrez relever une annulation presque complète du son pour un point précis compris entre les deux limites ci-dessus.

Pour déterminer la valeur de la résistance R 30, vous devrez multiplier la valeur de R 8 (1kΩ) par le nombre lu sur l’échelle au moment de l’extinction totale du son.

Supposons que le point en question soit de 2,4 vous aurez :

La valeur obtenue dans ce cas est supérieure à la valeur nominale de R 30 (2,2kΩ), ceci est pourtant possible car la valeur effective de cette résistance est donnée avec une tolérance de ± 20 %.

Vous pouvez donc dans ce cas obtenir une valeur comprise entre 1760Ω et 2640Ω, qui prouvera que votre pont fonctionne normalement. Vous pouvez maintenant couper l’alimentation et déconnecter le pont du générateur.

PONT DE MESURES – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

SCHEMA DE PRINCIPE DU PONT

Le schéma dessiné en figure 4, représente de façon simplifiée le circuit du pont que vous venez de réaliser.

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Comme vous pouvez le voir, il s’agit d’une simple "maille" à quatre côtés ; chaque côté ayant une résistance déterminée : R1 dans le côté A-B ; R2 en B-C, RC en C-D et RX en D-A.

Entre les points A et C est connecté le générateur qui alimente le circuit ; entre les points opposés B et D se trouve connecté un dispositif dit DETECTEUR D’EQUILIBRE DU PONT.

Pour fixer les idées, supposez que le générateur soit constitué par une pile et qu’entre les points D et B soit inséré un milliampèremètre continu.

Si entre les points D et B existe une différence de potentiel, il passera à travers le milliampèremètre un courant qui sera indiqué par l’instrument. Si au contraire, les points D et B se trouvent au même potentiel, c’est-à-dire qu’il n’existe pas de différence de potentiel entre eux, il ne passera aucun courant dans l’appareil de mesure et on dira que le PONT EST EN EQUILIBRE.

La condition d’équilibre se produira chaque fois qu’il existe entre les valeurs des résistances insérées dans le pont la relation suivante :

Par exemple, si R1 = 1 000Ω, R2 = 100Ω, RC = 10 000Ω, le pont sera en équilibre pour RX = 100 000Ω parce que

Le pont fonctionnera de façon analogue si au lieu d’une pile vous utilisez un générateur de courant alternatif ; par exemple vous pouvez l’alimenter avec un générateur BF et utiliser un écouteur téléphonique comme détecteur.

Vous avez déjà réalisé une expérience de ce genre durant le précédent contrôle de fonctionnement et vous avez pu constater qu’en réglant le potentiomètre P1, le signal entendu diminue d’intensité et s’annule quand le curseur de P1 occupe une position bien déterminée.

L’annulation du signal indique évidemment que le pont est en équilibre.

Quand le pont est alimenté en alternatif, il est possible de remplacer les résistances par des réactances (par exemple des capacités) ; en particulier vous pouvez substituer le condensateur CX à la résistance RC et un condensateur CC à la résistance RX, en laissant encore dans les branches AB et BC les résistances R1 et R2 (figure 4)

Dans ce cas également, l’équilibre du pont se produit quand les valeurs respectives des capacités et des résistances satisfont à une égalité similaire à la précédente, c’est-à-dire quand vous pouvez appliquer la formule suivante :

Par exemple, si R1 = 1 000Ω, R2 = 100Ω, CC = 10 000pF et CX = 100 000pF

Le pont sera en équilibre parce que 100 000 (= CX ) est égal à :

FONCTIONNEMENT DU PONT DE MESURES – UTILISATIONS

Le schéma électrique du pont tel que vous l’avez construit est dessiné en figure 5.

Bien qu’à première vue, il existe une différence entre ce schéma et celui de la figure 4, les deux circuits apparaissent similaires après un examen plus attentif. En effet, dans le circuit de la figure 5, vous pouvez également relever quatre branches AB – BC – CD – DA. Le côté AB comprend une résistance R1 qui est une fraction de P1, le côté BC comprend une résistance R2 qui est l’autre fraction de P1.

Les côtés CD et DA comprennent respectivement une résistance RC (ou une capacité CX) et une résistance RX (ou une capacité CC).

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Fig. 6

Le pont est alimenté par le générateur BF et est connecté à un détecteur de zéro pour déterminer la condition d’équilibre.

Dans la réalisation pratique du pont, un raccordement particulier est prévu afin de pouvoir mesurer des résistances RX ou des capacités CX inconnues.

Les résistances R1 et R2 sont obtenues en insérant dans le côté AB une partie de la résistance du potentiomètre P1 et dans le côté BC l’autre partie de la résistance de P1 ; le curseur sépare R1 et R2 et constitue le point du pont.

Avec ce système, lorsque vous déplacez le curseur vers l’extrémité A, R1 diminue et R2 augmente ; inversement quand vous déplacez le curseur vers C, R1 augmente et R2 diminue.

En fonction de la position du curseur, vous aurez un rapport déterminé R1/R2 qui est indiqué sur l’échelle du cadran du potentiomètre. Cette échelle des rapports est reporté en figure 6.

Si par exemple, la flèche du curseur indique 2,4, vous devrez retenir que le rapport R1/R2 pour cette position déterminée est égal à 2,4.

Pour déterminer les valeurs inconnues de RX ou de CX, il n’est pas nécessaire de connaitre les valeurs de R1 et R2 mais plutôt la valeur du rapport R1/R2 indiqué par la position du curseur de P1 et la valeur de RC (ou de CC).

La résistance RC est dite RESISTANCE ETALON. Afin de pouvoir effectuer une mesure suffisamment précise, vous devrez avoir une résistance étalon de valeur peu éloignée de RX. Dans ce but, et selon la valeur de RX, vous choisirez RC égale à 100Ω, 10kΩ ou 1MΩ.

Voyons comment procéder avec le maximum d’efficacité pour l’utilisation de cette échelle.

Après avoir inséré dans le côté DA la résistance que vous voulez mesurer, et après avoir réglé le potentiomètre de façon à obtenir l’équilibre du pont, vous notez la position du bouton flèche sur le cadran.

De cette façon, vous aurez trois gammes de mesure pour les résistances :

Egalement pour la mesure de ces capacités vous disposerez de trois gammes

Il est possible de mesurer des résistances inférieures à 10Ω et des capacités inférieures à 10pF en utilisant le pont sur la gamme inférieure et en se référant aux graduations de 0,01 à 0,1 ; de même en utilisant la gamme supérieure dans les graduations de 10 à 100 il est aussi possible de mesurer les résistances supérieures à 10MΩ et les capacités supérieures à 10µF, mais il est nécessaire de vous rappeler que les indications ainsi obtenues sont nécessairement imprécises.

En effet, quand la flèche se trouve à gauche de 0,1 de l’échelle la discontinuité des variations de P1 se fait sentir ; quand elle est au-delà de la graduation 10, il est difficile d’effectuer une lecture précise de l’échelle : une très petite erreur dans l’appréciation de la position de la flèche entraîne une grande erreur dans la lecture du rapport.

Ayant déterminé la gamme d’utilisation du pont, et après avoir réglé l’équilibre à l’aide de P1, vous pouvez déterminer la valeur de la résistance inconnue en appliquant la formule :

Par exemple, supposez que le pont est équilibré avec RC = 10kΩ et la flèche du bouton sur la graduation 5.

En appliquant la formule précédente, vous obtenez :

La résistance inconnue est donc de 50kΩ

En procédant de façon analogue, vous pouvez déterminer la valeur d’une capacité inconnue CX.

Par exemple, supposez que le pont est équilibré avec CC = 1µF et la flèche sur la graduation 0,35.

En utilisant la formule, vous obtenez

La capacité inconnue est donc de 0,35µF ou 350 000pF

Comme le pont que vous avez construit est alimenté avec le générateur BF, vous pouvez utiliser comme détecteur de zéro un écouteur ou un amplificateur mais non le contrôleur universel.

La tension alternative présente entre les points D et B (figure 5) a une amplitude maximale de quelques dixièmes de volts et vous ne pourriez donc l’apprécier sur le contrôleur ; d’autre part, il n’est pas possible de l’utiliser sur le calibre 1 mA CC parce qu’en ce cas il ne peut mesurer que des courants continus, alors que le courant produit entre les nœuds B et D est alternatif, puisqu’il est issu d’un générateur BF.

Vous allez maintenant pouvoir compléter le dispositif de sortie du pont par un amplificateur à transistor et un redresseur qui vous permettrons d’utiliser comme indicateur de zéro le contrôleur en calibre 1 mA CC.

MONTAGE DU DETECTEUR D’EQUILIBRE

Avant de procéder à ce montage, dessoudez les deux résistances montées provisoirement entre les cosses CA 65, CA 69 et CA 82, CA 86 ; effectuez maintenant le câblage entre cosses dans l’ordre que je vous indique ci-après.

Câblez

  1. 75 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 66 et CA 72. Ne soudez qu’en CA 66.
  2. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 72 et CA 74. Ne soudez qu’en CA 72.
  3. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 74 et CA 77. Ne soudez qu’en CA 74.
  4. 70 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 77 et CA 98. Soudez aux deux points.
  5. 70 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 70 et CA 75. Ne soudez qu’en CA 70.
  6. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 75 et CA 78. Ne soudez qu’en CA 75.
  7. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 78 et CA 81. Soudez aux deux points.
  8. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 69 et CA 71. Soudez aux deux points.
  9. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 73 et CA 91. Soudez aux deux points.
  10. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 76 et CA 94. Soudez aux deux points.
  11. 70 mm environ de fil isolé entre les œillets des cosses CA 79 et CA 92. Soudez aux deux points.
  12. 20 mm environ de fil nu étamé entre les œillets des cosses CA 95 et CA 96. Soudez aux deux points.

Voici terminée la première partie du montage telle qu’elle est indiquée en figure 7.

Vous allez maintenant disposer sur la plaquette les composants électriques du circuit.

Câblez

  1. entre les languettes de CA 71 et CA 88 le condensateur papier C11 = 40 kpF. Ne soudez qu’en CA 71.
  2. entre les languettes de CA 70 et CA 88 la résistance R 23 = 470kΩ. Ne soudez qu’en CA 88.
  3. entre les languettes de CA 72 et CA 89 la résistance R 24 = 5,6kΩ. Ne soudez qu’en CA 72.
  4. entre les languettes de CA 73 et CA 89 le condensateur papier C12 de 40 kpF. Soudez aux deux points.
  5. entre les languettes de CA 74 et CA 90 la résistance R 6 = 470Ω. Ne soudez qu’en CA 90.
  6. entre les languettes de CA 74 et CA 91 la résistance R 26 = 4,7kΩ. Ne soudez qu’en CA 74.

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  1. entre les languettes de CA 75 et CA 91 la résistance R 25 = 27kΩ. Ne soudez qu’en CA 91.
  2. entre les languettes de CA 75 et CA 92 la résistance R 11 = 1,5kΩ. Ne soudez qu’en CA 75.
  3. entre les languettes de CA 76 et CA 92 le condensateur C13 = 50 kpF ou 40 kpF. Soudez aux deux points.
  4. placez entre les languettes de CA 77 et CA 93 le condensateur électrochimique C7 de 100µF ; sortie positive en CA 77. Ne pas soudez pour le moment.
  5. câblez encore entre les languettes de CA 77 et CA 93 la résistance R 29 = 470Ω. Ne soudez qu’en CA 93.
  6. entre les languettes de CA 77 et CA 94 la résistance R 27 = 5,6kΩ. Ne soudez qu’en CA 77.
  7. entre les languettes de CA 78 et CA 94 la résistance R 20 = 18kΩ. Ne soudez qu’en CA 94.
  8. entre les languettes de CA 78 et CA 95 la résistance R 28 = 560Ω. Soudez aux deux points.
  9. entre les languettes de CA 79 et CA 96 le condensateur C14 = 10 kpF. Ne soudez qu’en CA 79.
  10. entre les languettes de CA 80 et CA 96 le condensateur électrochimique C15 de 5µF. La sortie positive en CA 80. Ne soudez qu’en CA 96.
  11. entre les languettes de CA 80 et CA 97 la résistance R 30 = 2,2kΩ. Ne soudez qu’en CA 97.
  12. entre les languettes de CA 81 et CA 98 le condensateur électrochimique C8 de 100µF. La sortie positive en CA 98. Ne soudez qu’en CA 81.
  13. entre les languettes de CA 80 et CA 98 la diode : la sortie de cathode (bague de repère) sera protégée par un soupliso et soudée en CA 98. Soudez aux deux points.
  14. 60 mm de fil nu étamé entre les languettes de CA 70 et CA 87. Soudez aux deux points.
  15. la torsade d’alimentation maintenant, fil rouge sur l’œillet de CA 98, fil noir sur l’œillet de CA 81. Soudez aux deux points.
  16. préparez 50 cm environ de torsade de fil souple rouge et noir. Câblez une extrémité sur la plaquette III (fil noir sur la languette de CA 97 et fil rouge sur la languette de CA 98). L’autre extrémité sera terminée par deux fiches bananes de couleurs identiques aux fils. Ces fiches vous ont servi pour la réalisation du pontet de court-circuit ou du pontet à résistance.
  17. à ce moment, il ne vous reste plus qu’à câbler les transistors sur les œillets de la plaquette dans l’ordre suivant :
    TRANSISTOR SFT308
Sortie C :sur l’œillet de CA 87
Sortie B :sur l’œillet de CA 88
Sortie E :sur l’œillet de CA 89
    PREMIER TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX (type M)
Sortie C :sur l’œillet de CA 92
Sortie B :sur l’œillet de CA 91
Sortie E :sur l’œillet de CA 90
    SECOND TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX (type M)
Sortie C :sur l’œillet de CA 95
Sortie B :sur l’œillet de CA 94
Sortie E :sur l’œillet de CA 93

Voici terminé le montage du détecteur ; vous pouvez comparer votre travail avec son aspect final représenté en figure 8.

Avant de passer à la vérification du fonctionnement du circuit prenez le temps d’effectuer avec le maximum d’attention le contrôle visuel.

CONTROLE VISUEL

étant donné la complexité du montage, les points de contrôle que je vous énumère ci-dessous ne comportent pas ceux relatifs au pont de mesure qui ont été déjà vérifiés précédemment.

    PLAQUETTE III
CA 66œilletconnexion isolée à CA 72
CA 66œilletconnexion isolée à CA 72
CA 69œilletconnexion isolée à CA 71
CA 70œilletconnexion isolée à CA 75
 languettefil nu étamé allant à CA 87
sortie de la résistance R 23 = 470Ω
CA 71œilletconnexion isolée à CA 69
 languettesortie du condensateur C 11 = 40 kpF
CA 72œilletconnexion isolée à CA 66
connexion isolée à CA 74
 languettesortie de la résistance R 24 = 5,6kΩ
CA 73œilletconnexion isolée à CA 91
 languettesortie du condensateur C 12 = 40 kpF
CA 74œilletconnexion isolée à CA 72
connexion isolée à CA 77
 languettesortie de la résistance R 6 = 470Ω
sortie de la résistance R 26 = 4,7kΩ
CA 75œilletconnexion isolée à CA 70
connexion isolée à CA 78
 languettesortie de la résistance R 25 = 27kΩ
sortie de la résistance R 11 = 1,5kΩ
CA 76œilletconnexion isolée à CA 94
 languettesortie du condensateur C 13 = 40 kpF
CA 77œilletconnexion isolée à CA 74
connexion isolée à CA 98
 languettesortie positive du condensateur électrochimique C7 = 100µF
sortie de la résistance R 29 = 470Ω
sortie de la résistance R 27 = 5,6kΩ
CA 78œilletconnexion isolée à CA 75
connexion isolée à CA 81
 languettesortie de la résistance R 20 = 18kΩ
sortie de la résistance R 28 = 560Ω
CA 79œilletconnexion isolée à CA 92
 languettesortie du condensateur C 14 = 10 kpF
CA 80languettesortie positive du condensateur électrochimique C 15 = 5µF
sortie de la résistance R 30 = 2,2kΩ
sortie d’anode (non repérée) de la diode
CA 81œilletconnexion isolée à CA 78
fil noir de la torsade d’alimentation
 languettesortie négative du condensateur électrochimique C8 = 100µF
CA 87œilletsortie C du transistor SFT308
 languettefil nu étamé allant à CA 70
CA 88œilletsortie B du transistor SFT308
 languettesortie de la résistance R 23 = 470kΩ
sortie du condensateur C 11 = 40 kpF
CA 89œilletsortie E du transistor SFT308
 languettesortie de la résistance R 24 = 5,6kΩ
sortie du condensateur C 12 = 40 kpF
CA 90œilletsortie E du premier transistor expérimental
 languettesortie de la résistance R 6 = 470Ω
CA 91œilletconnexion isolée à CA 73
sortie B du premier transistor expérimental
 languettesortie de la résistance R 26 = 4,7kΩ
sortie de la résistance R 25 = 27kΩ
CA 92œilletsortie C du premier transistor expérimental
connexion isolée à CA 79
 languettesortie de la résistance R 11 = 1,5kΩ
sortie du condensateur C 13 = 40 kpF
CA 93œilletsortie E du deuxième transistor expérimental
 languettesortie négative du condensateur électrochimique C 7 = 100µF
sortie de la résistance R 29 = 470Ω
CA 94œilletsortie B du deuxième transistor expérimental
connexion isolée à CA 76
 languettesortie de la résistance R 27 = 5,6kΩ
sortie de la résistance R 20 = 18kΩ
CA 95œilletsortie C du deuxième transistor expérimental
fil nu étamé allant à CA 96
 languettesortie de la résistance R 28 = 560Ω
CA 96œilletfil nu étamé allant à CA 95
 languettesortie du condensateur C 14 = 10 kpF
sortie négative du condensateur électrochimique C 15 = 5µF
CA 97languettesortie de la résistance R 30 = 2,2kΩ
fil noir vers le contrôleur universel
CA 98œilletconnexion isolée à CA 77
fil rouge de la torsade d’alimentation
 languettesortie positive du condensateur électrochimique C 8 = 100µF
sortie de cathode (repérée) de la diode
fil rouge vers le contrôleur universel

img

    TRANSISTOR SFT308
Sortie C :sur l’œillet de CA 87
Sortie B :sur l’œillet de CA 88
Sortie E :sur l’œillet de CA 89
    PREMIER TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX
Sortie C :sur l’œillet de CA 92
Sortie B :sur l’œillet de CA 91
Sortie E :sur l’œillet de CA 90
    SECOND TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX
Sortie C :sur l’œillet de CA 95
Sortie B :sur l’œillet de CA 94
Sortie E :sur l’œillet de CA 93

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Le contrôle de fonctionnement est très simple et est analogue à celui effectué précédemment pour le pont de mesures : toutefois, maintenant vous allez remplacer l’écouteur par un appareil indicateur.

Pour le contrôle vous pouvez employer une résistance inutilisée, par exemple la résistance R 8 = 1kΩ qui devra être câblée ente CA 65 et CA 69 et la résistance R13 = 2,7kΩ qui devra être câblée ente CA 82 et CA 86.

Reprenez maintenant le générateur BF et connectez sur ces cosses CA 16 et CA 17 la torsade d’alimentation du PONT. Si par inadvertance, vous avez bougé le potentiomètre P2, vous devrez en refaire le réglage comme déjà effectué précédemment.

Reliez maintenant la torsade à fiches bananes au contrôleur (la noire dans la borne CC et la rouge dans la borne LM). Connecter maintenant les torsades d’alimentation du générateur et du détecteur à la batterie de piles. Attention le détecteur est alimenté en 9 V (2 piles en série).

Vous noterez alors sur le contrôleur une indication dont l’amplitude dépend de la position de P1 (plaquette III), en particulier vous pourrez relever une position de P1 pour laquelle le contrôleur indiquera une valeur minimale voisine de zéro.

Cette position de P1 correspond à une lecture sur le cadran comprise entre 2,4 et 3 qui devra être multipliée par R8 (1kΩ)

pour obtenir la valeur réelle de la résistance en essai (dans votre cas R 13)

Supposez que le nombre lu sur le cadran des rapports soit 2,8

vous aurez R13 = 2,8 x 1kΩ = 2,8kΩ. Cette valeur est acceptable puisque elle est comprise dans les tolérances.

DETECTEUR D’EQUILIBRE DU PONT – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

En figure 9, est représenté le schéma électrique du dispositif ajouté à la sortie du pont.

img

Le circuit que vous pouvez voir est constitué de trois parties :

  1. l’étage formé du transistor TR1
  2. l’amplificateur qui comprend TR2 et TR3
  3. le détecteur qui sert à redresser le courant de sortie de façon à pouvoir utiliser comme instrument de mesures, le contrôleur sur la gamme 1 mA continu.

Examinons séparément les principales caractéristiques des trois circuits.

ETAGE AVEC TR1

Le premier étage est similaire à celui représenté sur le schéma de la figure 9 de la leçon pratique VIII.

img

En les comparant, il résulte que les deux circuits sont constitués par des amplificateurs à sortie sur l’émetteur. Les circuits de ce type sont dits AMPLIFICATEURS EN COLLECTEUR COMMUN. Il est possible de comparer ces circuits avec les circuits à tubes électroniques avec sortie sur la cathode, appelés en technique radioélectrique AMPLIFICATEURS A CATHODE "FOLLOWER" (on dit quelque fois cathodyne).

Il est intéressant de noter que l’amplificateur en collecteur commun n’introduit pas de gain de tension, parce que la contre-réaction dû à la résistance d’émetteur fait, que l’amplitude du signal disponible sur l’émetteur ne peut jamais être supérieure à l’amplitude du signal appliqué à la base.

Ce circuit à collecteur commun ne sert dans notre cas qu’à adapter la sortie du pont à l’entrée de TR2 qui constitue le premier étage de l’amplificateur proprement dit. Cette adaptation est nécessaire pour éviter que la basse impédance d’entrée du transistor TR2 ne diminue la sensibilité du pont.

AMPLIFICATEUR A DEUX ETAGES (TR2 et TR3)

L’amplificateur est formé de deux circuits en émetteur commun et ne se distingue sous cet aspect d’aucun autre amplificateur déjà vu au cours des leçons précédentes.

La seule particularité est constituée par la présence du condensateur C 14 entre les collecteurs de TR2 et TR3.

La présence de C14 rend l’amplificateur sélectif car il introduit une contre-réaction d’autant plus importante que la fréquence est élevée.

En pratique, cet effet de contre-réaction n’est sensible que sur les fréquences supérieures à la fondamentale, améliorant ainsi la forme sinusoïdale du signal et facilitant de ce fait l’équilibre du pont.

ETAGE REDRESSEUR

Ce circuit est constitué par la diode et le condensateur de liaison C15.

Le courant alternatif du signal, après avoir traversé le condensateur C15 se divise en deux alternances : l’une positive et l’autre négative. L’alternance positive est mise à la masse à travers la résistance directe de la diode et ne peut donc passer dans l’appareil de mesures. Au contraire, l’alternance négative qui ne peut passer par la diode doit, pour s’écouler à la masse traverser l’appareil de mesure le faisant dévier, et la résistance R30. Je vous donnerai une description plus complète et plus appropriée de ce processus dans une prochaine leçon théorique, lorsque je traiterai des circuits à transistors.

Au cours de la prochaine leçon Pratique, vous construirez un autre dispositif : un CAPACIMETRE qui permettra la lecture directe des valeurs mesurées.

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Fin du cours 12


PRATIQUE 13

CAPACIMETRE A LECTURE DIRECTE

Les appareils à transistors présentent certains avantages par rapport à ceux à tubes électroniques.

Les instruments de mesures à transistors que vous pouvez réaliser sont en si grand nombre qu’il est pratiquement impossible de les étudier tous. Lorsque vous connaîtrez bien le fonctionnement des amplificateurs, des multivibrateurs, des ponts de mesures et des circuits redresseurs, vous pourrez comprendre facilement comment fonctionnent tous les autres appareils d’utilisation courante dans les laboratoires de dépannage ou de recherche.

Pour compléter l’aperçu sur les circuits fondamentaux utilisés dans les appareils de mesures, je vais vous faire procéder à la réalisation d’un CAPACIMETRE.

Ce nouvel appareil expérimental se distingue des précédents en ce qu’il permet de lire directement sur le cadre de l’instrument les valeurs mesurées, qui en l’occurrence sont les valeurs des condensateurs. Il représente donc, parmi les autres appareils étudiés dans les leçons de ce Cours, le type des instruments à LECTURE DIRECTE.

Pour alimenter le capacimètre, vous utiliserez le générateur de la 11ème leçon pratique ; mais comme le signal fourni par ce générateur est trop élevé, vous aurez à y effectuer d’abord quelques modifications simples.

Ensuite, vous verrez comment se présente le circuit ainsi modifié : il ne s’agit pas de modification profonde puisqu’il est seulement nécessaire de diminuer l’amplitude du signal en augmentant la fréquence et en conservant la forme sinusoïdale.

MODIFICATION DU GENERATEUR DE LA PRATIQUE 11

La modification du générateur précédemment réalisé ne présente aucune difficulté ; il s’agit en effet, de remplacer deux condensateurs et une résistance par d’autres de valeurs différentes, de supprimer un condensateur électrochimique et de supprimer deux connections.

Voici maintenant les différentes opérations à effectuer sur la plaquette I.

DESCRIPTION DE LA MODIFICATION

Le travail de transformation est très rapide ; les diverses phases en sont indiquées ci-dessous :

Dessoudez

  1. le condensateur C10 = 40kpf des cosses CA 3 et CA 20.
  2. le condensateur C4 = 40kpf des cosses CA 5 et CA 22.
  3. la résistance R17 = 3,9kΩ des cosses CA 7 et CA 23.
  4. le condensateur électrochimique C6 = 100 µF des cosses CA 10 et CA 27.
  5. la connexion en fil isolé entre les cosses CA 12 et CA 15.
  6. la connexion en fil isolé entre les cosses CA 15 et CA 34.

Ces deux dernières opérations devront être effectuées avec beaucoup de soin afin de ne pas endommager les éléments montés sur les cosses.

  1. dessoudez encore sur la plaquette III, la résistance R26 = 4,7kΩ des cosses CA 74 et CA 91

Les opérations préparatoires sont terminées. Vous pouvez maintenant effectuer le câblage des nouveaux éléments sur la plaquette I.

Câblez

  1. entre les languettes de CA 3 et CA 20, le condensateur C5 = 20kpf. Soudez aux deux points.
  2. entre les languettes de CA 5 et CA 22, le condensateur C9 = 20kpf. Soudez aux deux points.
  3. entre les languettes de CA 7 et CA 23, la résistance R26 = 4,7kΩ. Soudez aux deux points.
  4. au ras de la plaquette 80 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 12 et CA 34. Soudez aux deux points.
  5. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 15 et CA 33. Soudez aux deux points.

Voici terminé ce montage électrique relatif à la modification du générateur BF. Le travail ainsi réalisé est représenté en figure 1 en traits gras.

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Avant de passer à la vérification du fonctionnement, effectuez un contrôle visuel limité à la partie qui a subi les modifications.

CONTROLE VISUEL

Le contrôle est très rapide puisque les éléments à vérifier sont en nombre réduit.

    PLAQUETTE I (seulement pour les nouvelles connexions)
CA 3languettesortie du condensateur C5 = 20kpf
CA 5languettesortie du condensateur C9 = 20kpf
CA 7languettesortie de la résistance R26 = 4,7kΩ
CA 10languettelibre
CA 12œilletconnexion isolée à CA 34
CA 15œilletconnexion isolée à CA 33
CA 20languettesortie du condensateur C5 = 20kpf
CA 22languettesortie du condensateur C9 = 20kpf
CA 23languettesortie de la résistance R26 = 4,7kΩ
CA 27languettelibre
CA 33œilletconnexion isolée à CA 15
CA 34œilletconnexion isolée à CA 12

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Le contrôle de fonctionnement ne présente aucune difficulté, il est analogue à ceux effectués précédemment pour ce même circuit.

Avant de connecter la plaquette à la batterie de piles, tournez complètement à gauche le potentiomètre P2 et connectez le contrôleur, préparé pour la mesure des tensions alternatives (en calibre 10V) sur les languettes de CA 16 et CA 17.

Alimentez maintenant le générateur ; tournez lentement P2.

Lorsque vous obtiendrez une légère déviation de l’aiguille du contrôleur vous cesserez de tourner le potentiomètre.

Si vous n’obtenez aucune indication, contrôlez à nouveau la partie du circuit modifiée. Si tout est normal, câblez alors le condensateur électrochimique C6 = 100 µF entre les cosses CA 10 (sortie positive) et CA 27 (sortie négative) : de cette façon, vous obtiendrez à coup sûr une indication au voltmètre.

CIRCUIT MODIFIE

En figure 2 est reporté le schéma électrique du générateur avec les variantes qui correspondent à la modification effectuée.

En comparant ce schéma au schéma original (figure 5 – pratique 11) vous noterez que les condensateurs C10 et C4 et la résistance R17 ont été remplacés respectivement par C5, C9 et R26, les capacités ont été réduites de 40kpf à 20kpf alors que la résistance a été augmentée de 3,9 à 4,7kΩ.

La modification de la capacité insérée dans le pont de Wien sert à porter la fréquence du générateur de 1 000 à 1 500 Hz (environ) et l’augmentation de la résistance sert à assurer l’entretien des oscillations à la nouvelle fréquence.

L’utilisation d’une fréquence supérieure à celle déterminée dans le montage de la pratique 11 permet d’obtenir, à même amplitude de signal, une amélioration de la réponse du contrôleur qui est l’instrument indicateur du capacimètre.

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L’autre modification sert à augmenter la contre-réaction sur les étages amplificateurs de façon à diminuer l’amplitude du signal de sortie. En effet, en supprimant le condensateur C6, la contre-réaction apportée au courant continu par R1 dans le circuit d’émetteur de TR 2 s’applique également maintenant au courant alternatif. Quant à la résistance R19 câblée entre collecteur et base de TR3 elle apporte à cet étage une contre-réaction en alternatif et en continu sans modifier sensiblement le point de fonctionnement du transistor.

L’amplitude plus faible du signal rendra maintenant plus facile le réglage du capacimètre sur la valeur de fond d’échelle.

REALISATION DU CAPACIMETRE

Le circuit du capacimètre utilise un nombre relativement grand de composants et il en résultera un montage assez compact.

Si vous effectuez attentivement toutes les opérations que je vous indique par la suite, vous arriverez à la fin du travail avec un instrument complètement monté en parfait état de fonctionnement.

Vous aurez, cette fois encore, un exemple de montage rationnel qui pourra vous être utile par la suite au cours de votre activité professionnelle.

PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Le capacimètre sera réalisé sur la plaquette III, que vous devrez pour cela libérer de tous les éléments et connexions précédemment câblés. Le potentiomètre P1 (500Ω) devra lui aussi être retiré ainsi que les trois transistors et la diode pour lesquels je vous demande d’agir avec le maximum de précautions.

Préparez le support pour le potentiomètre P1 avec un fil de cuivre nu : inspirez-vous pour cela de la figure 1a de la 11ème leçon pratique et disposez-le entre la rondelle et le premier écrou du potentiomètre.

Posez le potentiomètre sur la plaquette, axe tourné vers l’extérieur, de façon à introduire les extrémités du support dans les œillets des cosses CA 65 – CA 82. Effectuez la soudure aux deux points.

MONTAGE ELECTRIQUE

Câblez

  1. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 65 et CA 67. Ne soudez qu’en CA 65.
  2. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 67 et CA 69. Ne soudez qu’en CA 67.
  3. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 69 et CA 74. Ne soudez qu’en CA 69.
  4. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 74 et CA 76. Ne soudez qu’en CA 74.
  5. 80 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 76 et CA 98. Soudez aux deux points.
  6. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 73 et CA 75. Ne soudez qu’en CA 75.
  7. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 73 et CA 89. Soudez aux deux points.
  8. 40 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 78 et CA 81. Ne soudez qu’en CA 81.
  9. 80 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 72 et CA 78. Ne soudez qu’en CA 78.
  10. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 68 et CA 72. Ne soudez qu’en CA 72.
  11. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 68 et CA 85. Soudez aux deux points.
  12. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 77 et CA 95. Ne soudez qu’en CA 77.
  13. 20 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 95 et CA 96. Soudez aux deux points.
  14. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 84 et CA 86. Ne soudez qu’en CA 84.
  15. 55 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 71 et CA 86. Soudez aux deux points.
  16. 60 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 70 et CA 90. Soudez aux deux points.
  17. 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 92 et CA 94. Soudez aux deux points.
  18. 35 mm environ de fil nu étamé entre la cosse I de P1 et l’œillet de CA 82. Soudez aux deux points.
  19. 60 mm environ de fil isolé entre la cosse F de P1 et l’œillet de CA 83. Soudez aux deux points.

Voici terminée la première partie du travail (figure 3).

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Après un premier contrôle visuel, vous pourrez effectuer le montage des composants électriques sur la plaquette.

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Câblez maintenant :

  1. entre les languettes de CA 66 et CA 82 la résistance R6 = 470Ω. Ne soudez qu’en CA 82. Pour éviter que les sorties de R6 ne viennent en contact avec le boitier métallique de P1, je vous conseille d’enfiler sur ces sorties un bout de souplisso.
  2. entre les languettes de CA 66 et CA 83 la résistance R8 = 1kΩ. Soudez aux deux points.
  3. entre les languettes de CA 67 et CA 84 le condensateur C19 = 0,5 µF, l’extrémité repérée éventuellement par un cercle noir (armature extérieure) tournée vers CA 67. Soudez aux deux points.
  4. entre les languettes de CA 68 et CA 86 la résistance R31 = 220kΩ. Soudez aux deux points.
  5. entre les languettes de CA 69 et CA 87 la résistance R32 = 4,7kΩ. Ne soudez qu’en CA 69.
  6. entre les languettes de CA 70 et CA 87 le condensateur électrochimique C20 = 100 µF. Sortie positive en CA 70. Soudez aux deux points.
  7. entre les languettes de CA 71 et CA 88 le condensateur C18 = 1 200 pF. Soudez aux deux points.
  8. entre les languettes de CA 72 et CA 89 la résistance R10 = 1,5kΩ. Soudez aux deux points.
  9. entre les languettes de CA 73 et CA 90 la résistance R20 = 18kΩ. Ne soudez qu’en CA 73.
  10. entre les languettes de CA 74 et CA 90 la résistance R33 = 10kΩ. Ne soudez qu’en CA 90.
  11. entre les languettes de CA 74 et CA 91 la résistance R34 = 1kΩ. N’effectuez aucune soudure.
  12. entre les languettes de CA 74 et CA 91 le condensateur électrochimique C7 = 100 µF, sortie positive en CA 74. Soudez aux deux points.
  13. entre les languettes de CA 75 et CA 92 le condensateur électrochimique C8 = 100 µF, sortie positive en CA 92. Ne soudez qu’en CA 75.
  14. entre les languettes de CA 76 et CA 92 la résistance R35 = 10kΩ. Ne soudez qu’en CA 92.
  15. entre les languettes de CA 76 et CA 93 la résistance R29 = 470Ω. N’effectuez aucune soudure.
  16. entre les languettes de CA 76 et CA 93 le condensateur électrochimique C16 = 100 µF, sortie positive en CA 76. Soudez aux deux points.
  17. entre les languettes de CA 77 et CA 94 la résistance R25 = 27kΩ. Soudez aux deux points.
  18. entre les languettes de CA 79 et CA 97 le condensateur électrochimique C15 = 5 µF, sortie positive en CA 79. Ne soudez qu’en CA 79.
  19. entre les languettes de CA 80 et CA 97 la résistance R11 = 1,5kΩ. Ne soudez qu’en CA 80.
  20. entre les languettes de CA 81 et CA 97 la diode avec la cathode (extrémité repérée) en CA 81. Ne soudez qu’en CA 81. Afin d’éviter tout contact accidentel entre les composants avoisinants et les sorties de la diode, protégez celles-ci par du souplisso.
  21. entre les languettes de CA 81 et CA 98 le condensateur électrochimique C17 = 100 µF, avec la sortie positive en CA 98. Soudez aux deux points.

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Vous devez monter maintenant le transformateur T2 sur la plaquette, mais auparavant quelques précisions sont nécessaires.

Dans la présente leçon, T2 ne sera utilisé que partiellement ; ce transformateur est normalement prévu comme transformateur de sortie d’étage final push-pull de deux transistors SFT 322 (ou équivalents) attaquant un haut-parleur. En figure 4 est reporté le schéma électrique du transformateur avec quelques-unes de ses caractéristiques.

En figure 5 sont illustrés divers types de transformateurs de sortie qui peuvent être utilisés indifféremment dans le montage. Notez que les sorties sont numérotées de façon à les distinguer./p>

Vous avez reçu le type C ; vous devrez câbler sur chacun des "picots" de sortie, 60 mm environ de fil isolé rigide comme décrit dans la pratique 7 et illustré en figure 6 de cette leçon.

Prenez soin de ce transformateur qui sera utilisé par la suite pour le récepteur final.

Protégez-les sorties par un souplisso de 30 mm de long environ.

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  1. disposez le transformateur sur la plaquette avec le côté de deux sorties tourné vers le condensateur C16. Il devra être monté au-dessus de la plaquette à 40 mm environ.

Connectez la sortie 1 sur la languette de CA 78, la sortie 2 sur la languette de CA 79 et la sortie 3 sur la languette de CA 96. Soudez aux trois points. Recourbez les sorties 4 et 5 de façon à éviter un contact accidentel avec les éléments voisins.

Soudez maintenant

  1. 85 mm de fil isolé entre la cosse Cde P1 et la languette de CA 88. Soudez aux deux points.
  2. sur les languettes de CA 65 et CA 66, les fils de la torsade rouge terminés par des pinces crocodiles.
  3. sur les languettes de CA 80 et CA 81, les fils de la torsade rouge et noire (noir en CA 80 et rouge en CA 81).
  4. enfin la torsade d’alimentation sur les œillets des cosses CA 81 (fil noir) et CA 98 (fil rouge).

Il ne vous reste plus qu’à câbler les trois transistors sur la plaquette.

    PREMIER TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX (TYPE M)
Sortie C :sur l’œillet de CA 85
Sortie B :sur l’œillet de CA 86
Sortie E :sur l’œillet de CA 87
    SECOND TRANSISTOR POUR MONTAGES EXPERIMENTAUX (TYPE M)
Sortie C :sur l’œillet de CA 89
Sortie B :sur l’œillet de CA 90
Sortie E :sur l’œillet de CA 91
    TRANSISTOR SFT308
Sortie C :sur l’œillet de CA 95
Sortie B :sur l’œillet de CA 94
Sortie E :sur l’œillet de CA 93

Le montage électrique est maintenant terminé. La disposition de tous les éléments est représentée en figure 6.

CONTROLE VISUEL

Le contrôle visuel de ce montage est très important et je vous conseille d’y procéder avec beaucoup d’attention.

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    PLAQUETTE III
CA 65œilletsupport de P1
connexion isolée à CA 67
 languettepremier fil de la torsade rouge vers le générateur
CA 66languettesortie de la résistance R6 = 470Ω
sortie de la résistance R8 = 1kΩ
2ème fil de la torsade rouge vers le générateur
CA 67œilletconnexion isolée à CA 65
connexion isolée à CA 69
 languettesortie du condensateur C19 = 0,5 µF
CA 68œilletconnexion isolée à CA 72
connexion isolée à CA 85
 languettesortie de la résistance R31 = 220kΩ
CA 69œilletconnexion isolée à CA 67
connexion isolée à CA 74
 languettesortie de la résistance R32 = 4,7kΩ
CA 70œilletconnexion isolée à CA 90
 languettesortie positive du condensateur électrochimique C20 = 100 µF
CA 71œilletconnexion isolée à CA 86
 languettesortie du condensateur C18 = 1 200 pF
CA 72œilletconnexion isolée à CA 68
connexion isolée à CA 78
 languettesortie de la résistance R10 = 1,5kΩ
CA 73œilletconnexion isolée à CA 75
connexion isolée à CA 89
 languettesortie de la résistance R20 = 18kΩ
CA 74œilletconnexion isolée à CA 69
connexion isolée à CA 76
 languettesortie de la résistance R33 = 10kΩ
sortie de la résistance R34 = 1kΩ
sortie positive du condensateur électrochimique C7 = 100 µF
CA 75œilletconnexion isolée à CA 73
 languettesortie négative du condensateur électrochimique C8 = 100 µF
CA 76œilletconnexion isolée à CA 74
connexion isolée à CA 98
 languettesortie de la résistance R35 = 10kΩ
sortie de la résistance R29 = 470Ω
sortie positive du condensateur électrochimique C16 = 100 µF
CA 77œilletconnexion isolée à CA 95
 languettesortie de la résistance R25 = 27kΩ
CA 78œilletconnexion isolée à CA 72
connexion isolée à CA 81
 languettesortie 1 du transformateur T2
CA 79languettesortie 2 du transformateur T2
sortie positive du condensateur électrochimique C15 = 5 µF
CA 80languettesortie de la résistance R11 = 1,5kΩ
fil noir de la torsade vers le contrôleur
CA 81œilletconnexion isolée à CA 78
fil noir de la torsade d’alimentation
 languettesortie de cathode (repérée) de la diode
sortie négative du condensateur électrochimique C17 = 100 µF
fil rouge de la torsade vers le contrôleur
CA 82œilletsupport de P1
fil nu étamé allant à I de P1
 languettesortie de la résistance R6 = 470Ω
CA83œilletconnexion isolée à F de P1
 languettesortie de la résistance R8 = 1kΩ
CA 84œilletconnexion isolée à CA 86
 languettesortie du condensateur C19 = 0,5 µF
CA 85œilletconnexion isolée à CA 68
sortie Cdu premier transistor type M
CA 86œilletconnexion isolée à CA 84
connexion isolée à CA 71
sortie B du premier transistor type M
 languettesortie de la résistance R31 = 220kΩ
CA 87œilletsortie E du premier transistor type M
 languettesortie de la résistance R32 = 4,7kΩ
sortie négative du condensateur électrochimique C20 = 100 µF
CA 88languettesortie du condensateur C18 = 1 200 pF
connexion isolée à Cde P1
CA 89œilletconnexion isolée à CA 73
sortie Cdu 2ème transistor type M
 languettesortie de la résistance R10 = 1,5kΩ
CA 90œilletconnexion isolée à CA 70
sortie B du 2ème transistor type M
 languettesortie de la résistance R20 = 18kΩ
sortie de la résistance R33 = 10kΩ
CA 91œilletsortie E du 2ème transistor type M
 languettesortie de la résistance R34 = 1kΩ
sortie négative du condensateur électrochimique C7 = 100 µF
CA 92œilletconnexion isolée à CA 94
 languettesortie positive du condensateur électrochimique C8 = 100 µF
sortie de la résistance R35 = 10kΩ
CA 93œilletsortie E du transistor SFT308
 languettesortie de la résistance R29 = 470Ω
sortie négative du condensateur électrochimique C16 = 100 µF
CA 94œilletconnexion isolée à CA 92
sortie B du transistor SFT308
 languettesortie de la résistance R25 = 27kΩ
CA 95œilletconnexion isolée à CA 77
fil nu étamé allant à CA 96
sortie Cdu transistor SFT308
CA 96œilletfil nu étamé allant à CA 95
 languettesortie 3 du transformateur T2
CA 97languettesortie négative du condensateur électrochimique C15 = 5 µF
sortie de la résistance R11 = 1,5kΩ
sortie d’anode (non repérée) de la diode
CA 98œilletconnexion isolée à CA 76
fil rouge de la torsade d’alimentation
 languettesortie postive du condensateur électrochimique C17 = 100 µF
    POTENTIOMETRE P1
Cosse I :fil nu étamé allant à CA 82
Cosse C :fil nu étamé allant à CA 82
Cosse F :connexion isolée à CA 83
    TRANSFORMATEUR T2
Sortie 1 :sur la languette de CA 78
Sortie 2 :sur la languette de CA 79
Sortie 3 :sur la languette de CA 96
Sortie 4 :libre
Sortie 5 :libre
    PREMIER TRANSISTOR TYPE M
Sortie C :sur l’œillet de CA 85
Sortie B :sur l’œillet de CA 86
Sortie E :sur l’œillet de CA 87
    SECOND TRANSISTOR TYPE M
Sortie C :sur l’œillet de CA 89
Sortie B :sur l’œillet de CA 90
Sortie E :sur l’œillet de CA 91
    TRANSISTOR SFT308
Sortie C :sur l’œillet de CA 95
Sortie B :sur l’œillet de CA 94
Sortie E :sur l’œillet de CA 93

Le contrôle visuel du capacimètre est terminé.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT ET UTILISATION

Pour pouvoir effectuer le contrôle de fonctionnement, connectez les cosses de sortie du générateur (CA 16 et CA 17 de la plaquette I) au capacimètre au moyen de la torsade rouge.

Connectez également la torsade rouge – noire au contrôleur préparé pour la mesure des courants continus 1 mA LM, le fil rouge dans la borne rouge, le fil noir dans la borne noire.

Enfilez un bouton plastique sur l’axe du potentiomètre P1 et tournez-le approximativement vers le milieu de sa course.

Soudez :

Entre les languettes des cosses CA 84 et CA 88, un condensateur étalon, qui peut-être dans votre cas, le condensateur C10 = 50kpf.

Connectez à la batterie de piles (9 V, c’est-à-dire 2 piles de 4 ,5 V en série), les torsades d’alimentation du générateur et du capacimètre.

Tournez lentement le potentiomètre P2 de manière à obtenir une déviation sur le milliampèremètre.

Dès lors, vous devez régler P2 de telle sorte que l’aiguille du milliampèremètre soit très stable ; à ce moment-là votre générateur sera dans la meilleure condition d’oscillation.

Il s’agit maintenant de tarer votre appareil de mesure. Pour cela :

Vous venez d’effectuer le tarage de l’appareil par lequel vous pouvez lire directement sur l’échelle du contrôleur la valeur de la capacité insérée entre les cosses CA 84 et CA 88. Dans votre cas, vous aurez 50kpf comme valeur de fond d’échelle.

Si vous disposez du contrôleur du cours de Radio, la lecture devra être effectuée sur l’échelle noire 10 V mA CC et la valeur obtenue devra être multipliée par 5 000.

Durant l’essai de fonctionnement, vous devrez veiller tout particulièrement à ne pas court-circuiter les cosses CA 98 et CA 97 par un condensateur ou un objet métallique. Un tel court-circuit provoquerait la destruction irrémédiable de la diode, avec comme conséquence, la mise hors service presque certaine du contrôleur.

Dessoudez maintenant le condensateur C10 = 50kpf et remplacez-le par un condensateur de 10kpf. L’aiguille indiquera 2 (environ) ce qui donne pour ce condensateur 2 x 5 000 = 10 000pF. Dessoudez un côté du 10kpf et soudez en série le condensateur de 50kpf. La valeur résultante est :

L’aiguille indiquera maintenant 1,65 environ.

La précision de la mesure obtenue dépend principalement de la valeur réelle du condensateur ayant servi pour le tarage.

Si vous disposiez d’un condensateur étalon de capacité exactement égale à 50 000 pF, vous auriez des indications très précises. Si par contre, vous utilisez pour le tarage un condensateur ayant une tolérance de ± 20 %, ce qui est votre cas en ce moment, cette même tolérance est à appliquer aux valeurs lues.

Par exemple, si le condensateur étalon a une capacité réelle de 60kpf au lieu de 50kpf (+ 20 %), toutes les mesures seront affectées d’une erreur de – 20 %. Si au contraire le condensateur étalon a une capacité réelle de 40kpf (- 20 %) toutes les indications seront erronées de + 20 %.

En vous en tenant aux indications les plus défavorables, vous pouvez admettre que le capacimètre a une précision de ± 20 % (environ).

En pratique, il faut vous rappeler que lorsque vous mesurez un condensateur, vous pouvez lire une valeur supérieure ou inférieure de 40 % à celle inscrite sur l’élément ; en effet, à la tolérance propre de l’élément à mesurer, il faut ajouter la tolérance du capacimètre (20 % + 20 % = 40 %).

En mesurant par exemple le condensateur C14 de 10kpf, vous pourrez obtenir, dans les conditions les plus défavorables, l’indication de 6kpf ou 14kpf.

Toutes les indications comprises entre ces valeurs extrêmes doivent donc être considérées comme valables.

Si par hasard, par le réglage des deux potentiomètres P1 et P2, il ne vous était pas possible d’amener l’aiguille en fin de course, il vous faudra contrôler à l‘ohmmètre l’isolement du condensateur électrochimique C15 = 5µF monté entre CA 79 et CA 97. La gamme de mesures possible s’étend de 2 000 pF à 0,5µF environ ce qui est très suffisant en général.

CIRCUIT DU CAPACIMETRE

Le circuit du capacimètre (figure 7) est constitué essentiellement d’un amplificateur à trois étages, d’un circuit d’entrée particulier et d’un redresseur de sortie pour l’utilisation du contrôleur en calibre 1 mA CC qui est l’instrument indicateur.

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En figure 8, le circuit de l’amplificateur est mis en évidence.

En observant ce schéma, vous pouvez constater qu’il s’agit d’un amplificateur très semblable à celui construit dans la seconde partie de la leçon précédente.

Le premier étage, celui du transistor TR1, est constitué par un circuit en collecteur commun, qui fonctionne comme un amplificateur cathodyne et sert à adapter l’impédance du circuit d’entrée du capacimètre à l’impédance d’entrée du transistor TR2.

L’amplificateur proprement dit est formé de deux étages successifs qui comprennent les transistors TR 2 et TR3 en montage émetteur commun.

A ce propos, il est bon de noter que les résistances R20 et R25, connectées entre base et collecteur, introduisent une contre-réaction dans les circuits respectifs. Cette contre-réaction diminue l’amplitude du signal afin d’éviter qu’en fin de chaine le transistor TR3 ne soit saturé. Il en résulte que le réglage de P1 s’en trouve grandement facilité.

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Le circuit d’entrée du capacimètre (figure 9) est formé des résistances R6 et R8, du potentiomètre P1 et des condensateurs C18 et C19. Le condensateur CX qui est celui à mesurer est connecté en parallèle sur C18.

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La résistance R6 fonctionne comme charge du générateur alors que R8 et P1 forment un pont diviseur de tensions. En réglant P1, vous faites varier l’amplitude du signal qui sera appliquée à l’entrée de l’amplificateur à travers le condensateur C18 ou à travers la capacité résultante de C18 et CX en parallèle.

Le condensateur C18 forme avec C19 un second pont diviseur d’entrée (PONT CAPACITIF) qui sert à corriger la courbe de réponse de la diode redresseuse de façon à obtenir des indications linéaires sur toute l’étendue de l’échelle du contrôleur.

Avec ce circuit, en connectant CX en parallèle sur C18 vous augmentez de la valeur de CX la capacité du bras supérieur du pont capacitif, en diminuant la réactance de ce bras proportionnellement à la valeur de CX et en définitive en augmentant en proportion l’amplitude du signal appliqué à l’entrée de l’amplificateur.

Comme le signal de sortie de l’amplificateur est proportionnel à celui d’entrée, vous aurez dans le circuit de sortie (figure 9) à travers le milliampèremètre, un courant redressé proportionnel à la valeur de la capacité CX que vous voulez mesurer.

Ayant fixé la valeur de capacité correspondante au courant de fond d’échelle, vous pouvez mesurer les condensateurs CX qui ont une capacité inférieure à la valeur de fond d’échelle en lisant leurs valeurs directement sur l’échelle du contrôleur, comme vous l’avez effectué au cours de cet exercice pratique.

Avec la prochaine leçon, vous débuterez un nouveau cycle d’expériences sur le thème très intéressant de la TELECOMMANDE A TRANSISTORS.

Fin du cours 13


PRATIQUE 14

TELECOMMANDE A TRANSISTORS

Par télécommande, il faut entendre tous les dispositifs qui permettent de contrôler à distance des appareils mécaniques, électriques et électroniques.

Dans cette leçon et les suivantes, vous étudierez un système particulier de télécommande basé sur le principe de la radiodiffusion. Le dispositif est constitué d’un EMETTEUR, d’un RECEPTEUR et d’un TRANSDUCTEUR ELECTRONIQUE qui détermine l’allumage et l’extinction d’une ampoule.

Le transducteur a une fonction analogue à celle du haut-parleur d’un radio-récepteur, à l’écran d’un téléviseur ou au relais du récepteur du radio-guidage pour modèles réduits (avions, bateaux, etc …).

Les premières télécommandes radio furent réalisées il y fort longtemps mais de nombreuses difficultés firent obstacle au développement de la nouvelle technique et à cette époque seuls quelques amateurs éclairés s’intéressaient à la question. Durant la dernière guerre mondiale, où apparurent de nouvelles nécessités militaires et grâce au développement notable de la technique des micro-ondes, beaucoup de difficultés qui avaient auparavant empêché l’application des télécommandes furent surmontées ou simplifiées et ainsi il fut possible de construire de nouveaux appareils qui servirent surtout pour le téléguidage des engins militaires. Dans l’après-guerre les applications se sont trouvées nombreuses dans le domaine civil : on peut enfin penser au radio-guidage automatique pour l’atterrissage des avions, aux installations de télécommande des satellites artificiels et, très récemment, quoique plus modestement, à l’ouverture et la fermeture automatique des portes de garages. Généralement, les circuits électroniques de ces appareils utilisent non seulement des tubes à vide, mais aussi des transistors dont l’emploi s’étend de plus en plus, surtout dans le cas des appareils mobiles de faible puissance utilisés à des distances limitées.

Notre radio-commande à transistors est réalisée entièrement par des circuits électroniques : le transducteur, qui est souvent du type électromécanique est dans notre cas constitué par un circuit à transistors qui fonctionne en interrupteur.

Comme émetteur, vous utiliserez un oscillateur à fréquence radio de type particulier dit OSCILLATEUR AUTOMODULE. Le récepteur, spécialement dans la version provisoire de cette leçon, peut être considéré comme un radio-récepteur normal à ondes moyennes.

Le transducteur que vous construirez entièrement dans la prochaine leçon est un type particulier de multivibrateur, que nous appellerons INTERRUPTEUR ELECTRONIQUE en raison de sa fonction particulière dans le dispositif de télécommande.

Traitant d’une radiocommande expérimentale, le projet prévoit une portée limitée à quelques décimètres, mais il est possible d’augmenter cette distance sans modifier totalement le circuit original en remplaçant les transistors par d’autres mieux adaptés : toutefois, compte-tenu de cette limitation, le dispositif peut servir à illustrer dans ses généralités l’application des transistors dans l’un des secteurs les plus actuels de l’électronique.

Vous allez passer maintenant à la réalisation pratique de l’oscillateur automodulé qui servira d’émetteur.

OSCILLATEUR AUTOMODULE – REALISATION

Pour la construction de cet oscillateur vous devrez utiliser un nouvel élément : un transformateur à deux enroulements dont l’un à prise intermédiaire.

CONSTRUCTION DU TRANSFORMATEUR

Vous allez effectuer d’abord le premier enroulement du transformateur sur le mandrin que vous avez reçu avec du fil émaillé de 18/100.

Auparavant, il vous faudra en recouvrir la partie cannelée par plusieurs tours de ruban adhésif afin de la rendre lisse.

Puis en tournant dans la main gauche la partie lisse du mandrin, entourez de quelques tours de fil émaillé l’un des tétons de gauche en laissant 15 cm environ de longueur à l’extrémité libre du fil. Cette extrémité sera votre sortie N°1. Puis débutez votre bobinage en enroulant le fil en partant vers l’avant (figure 1a). Bobinez 15 spires de cette manière en les serrant l’une contre l’autre, sans chevauchement pour réaliser un bel enroulement dit "à spires jointives".

Maintenant, vous allez réaliser la prise intermédiaire. Pour cela, sans couper le fil, faites une boucle de 10 cm environ de longueur que vous maintiendrez en place par un petit bout de ruban adhésif (figures 1b et 1c). Cette prise intermédiaire constitue la sortie N°2.

Terminez maintenant la 2ème partie du premier enroulement en bobinant dans le même sens que précédemment 100 spires jointives (arrivé en bout de mandrin, vous revenez en arrière en bobinant une deuxième couche.

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Vous arrêterez votre enroulement en faisant quelques tours de fil sur le téton du bord situé dans le même axe que le téton du début d’enroulement. La fin de l’enroulement constitue la sortie N°3 et devra avoir 15 cm environ de long (figure 1d).

Vous allez maintenant recouvrir la totalité de l’enroulement par une couche de presspahn que vous maintiendrez en place par du ruban adhésif (figure 2a) (on peut utiliser aussi du ruban "scotch" seul).

Maintenant, en partant du téton côté lisse diamétralement opposé à celui de la sortie 1 et en laissant 15 cm environ de fil libre pour la sortie N°4, bobinez 25 spires toujours dans le même sens que pour le premier enroulement. Arrêtez la 25ème spire par un dernier ruban adhésif et consolidez la sortie N°5 en effectuant quelques tours sur le dernier téton restant libre. Coupez le fil émaillé en laissant 15 cm environ de longueur à la sortie N°5 (figure 2c).

La réalisation du transformateur est terminée et vous allez maintenant pouvoir finir la construction de l’émetteur.

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PREPARATION DE LA PLAQUETTE

Le circuit de l’oscillateur automodulé sera réalisé sur la plaquette III que vous devrez au préalable décâbler entièrement.

Dessoudez tous les éléments en commençant par les transistors et la diode : naturellement, vous veillerez à conserver tous ces éléments qui seront encore utilisés par la suite.

Prenez également la plaquette I de laquelle vous ôterez le potentiomètre P2 de 2MΩ avec son support : vous devrez auparavant dessouder les fils connectés aux cosses du potentiomètre.

Montez le potentiomètre P2 sur la plaquette III en disposant ses supports en CA 72 et CA 89 comme indiqué sur la figure 3. Ne soudez qu’en CA 72

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MONTAGE ELECTRIQUE

Comme à l’habitude vous commencerez le montage électrique en câblant les connexions entre cosses avant de monter les éléments.

Câblez

  1. 50 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 68 et CA 71. Ne soudez qu’en CA 68.
  2. b) 60 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 84 et CA 88. Ne soudez qu’en CA 84.
  3. c) 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 88 et CA 89.Soudez aux deux points.
  4. d) 55 mm environ de fil isolé entre l’œillet de CA 71 et les cosses I et C du potentiomètre P2. Soudez aux trois points.
  5. e) 75 mm environ de fil isolé entre l’œillet de CA 70 et la cosse F de P2. Soudez aux deux points.
  6. Le câblage des connections est terminé, vous allez maintenant monter les éléments.

Câblez

  1. f) entre les languettes de CA 68 et CA 85 le condensateur C 22 = 500 pF (ou 470 pF). Ne soudez qu’en CA 68.
  2. g) entre les languettes de CA 69 et CA 87 le condensateur C 21 = 1 000 pF. Ne soudez qu’en CA 69.
  3. h) entre les languettes de CA 70 et CA 87 la résistance R 31 = 220 kΩ. Soudez aux deux points.

Le câblage ainsi terminé est représenté en figure 3 avec laquelle, vous pouvez faire un rapide contrôle visuel.

Vous pouvez ensuite monter le transformateur que vous avez réalisé en le vissant dans le trou F7 avec les sorties 1, 2 et 3 tournées vers les cosses CA 68 et CA 69.

  1. vissez dans le transformateur le noyau magnétique ainsi que vous pouvez le voir en figure 4.

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  1. soudez enfin les sorties du transformateur après les avoir dénudées et protégées par du soupliso de longueur adéquate.
    • Sortie 1 : sur la languette de CA 68
      Sortie 2 : sur la languette de CA 86
      Sortie 3 : sur la languette de CA 85
      Sortie 4 : sur la languette de CA 69
      Sortie 5 : sur la languette de CA 84

Vous pouvez voir toutes ces connexions en figure 5, sur laquelle n’ont pas été représentés pour simplifier les éléments déjà montés précédemment sur la plaquette.

  1. prenez maintenant la torsade rouge et noire d’alimentation munie de pinces crocodiles, que vous récupérerez sur le précédent montage, et soudez le fil rouge à la languette de CA 72 et le noir à la languette de CA 71.
  2. pour compléter l’oscillateur automodulé, il ne vous reste plus qu’à câbler le transistor SFT 308 en soudant ses sorties dans l’ordre suivant :
    • Sortie C : sur l’œillet de CA 86
      Sortie B : sur l’œillet de CA 87
      Sortie E : sur l’œillet de CA 88

Et voici terminé le montage de l’oscillateur automodulé dont le circuit complet est reporté en figure 5. Vous allez pouvoir en effectuez les contrôles, visuel d’abord puis à l’aide du contrôleur.

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CONTROLE VISUEL

    PLAQUETTE III
CA 68œilletconnexion isolée à CA 71
languette sortie 1 du transformateur
 languettesortie 1 du transformateur
sortie du condensateur C22 = 500pF (ou 470pF)
CA 69languettesortie 4 du transformateur
sortie du condensateur C21 = 1 000pF
CA 70œilletconnexion isolée à F de P2
 languettesortie de la résistance R 31 = 220kΩ
CA 71œilletconnexion isolée à CA 68
connexion isolée à I et C de P2
 languettefil noir de la torsade d’alimentation
CA 72œilletfil nu étamé support de P2
 languettefil rouge de la torsade d’alimentation
CA 84œilletconnexion isolée à CA 88
 languettesortie 5 du transformateur
CA 85languettesortie 3 du transformateur
sortie du condensateur C22 = 500pF
CA 86œilletsortie C du transistor SFT 308
 languettesortie 2 du transformateur
CA 87œilletsortie B du transistor SFT 308
 languettesortie du condensateur C21 = 1 000 pF
sortie de la résistance R31 = 220kΩ
CA 88œilletsortie E du transistor SFT 308
connexion isolée à CA 84
connexion isolée à CA 89
CA 89œilletconnexion isolée à CA 88
fil nu étamé support de P2
    TRANSFORMATEUR
Sortie 1 :à la languette de CA 68
Sortie 2 :à la languette de CA 86
Sortie 3 :à la languette de CA 85
Sortie 4 :à la languette de CA 69
Sortie 5 :à la languette de CA 84
    TRANSISTOR SFT308
Sortie C :à l’œillet de CA 86
Sortie B :à l’œillet de CA 87
Sortie E :à l’œillet de CA 88
    POTENTIOMETRE P2
Cosse I :fil vers cosse C
fil vers cosse CA 71
Cosse C : fil vers cosse I
Cosse F :fil vers cosse CA 70

CONTROLE AVEC L'APPAREIL DE MESURE

Pour effectuer ce contrôle, il vous faudra alimenter le circuit sous 4,5 V que vous pouvez vous procurer en dessoudant les deux piles de la batterie que vous aviez constituée lors des exercices précédents.

En premier lieu, vous allez mesurer le courant absorbé par l’oscillateur au moyen du contrôleur du Cours Radio que vous devrez préparer pour la mesure des courants continus en gamme 1 mA L.M. en insérant la fiche banane rouge dans la borne LM et la noire dans la borne C.C.

Pour éviter que l’insertion de l’instrument ne provoque une contre-réaction qui pourrait empêcher l’accrochage des oscillations, il est nécessaire de connecter aux bornes de l’appareil un condensateur de capacité élevée ; dans ce but vous utiliserez le condensateur électrochimique C20 de 100µF.

Vous devez réaliser le circuit de mesure décrit en figure 6a : connectez la pince crocodile rouge de la torsade d’alimentation au pôle positif de la pile qu’il convient de disposer comme indiqué sur la figure : connectez la pince noire à la fiche rouge du contrôleur en bloquant en même temps la sortie positive du condensateur C20. Approchez l’autre sortie du condensateur de la lame négative de la pile.

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A ce moment, tournez l’axe de commande du potentiomètre complètement à gauche et par l’intermédiaire de la fiche noire du contrôleur établissez le contact entre la sortie négative du condensateur C20 et le pôle négatif de la pile.

En maintenant le contact vous noterez que l’instrument indique un certain courant. En tournant lentement P2 dans le sens direct, vous devez faire augmenter le courant indiqué par l’appareil jusqu’à un débit de 1 mA.

Veillez à ne pas dépasser cette valeur, qui est la mieux adaptée pour obtenir un fonctionnement régulier de l’oscillateur. Vous ferez attention ensuite de ne pas modifier ce réglage.

Après avoir réglé le courant absorbé par l’oscillateur, détachez les deux pinces crocodiles et ôtez le condensateur C20.

Préparez maintenant le circuit de mesure suivant, comme indiqué en figure 6b où n’est représentée que la partie de la plaquette intéressée par les connexions à effectuer qui sont repérées en traits gras.

Prenez la diode détectrice et soudez sa connexion cathode (repérée) sur la languette de CA 71 : prenez le condensateur C24 = 2 000pF et soudez l’une de ses sorties sur la languette de CA 86 et l’autre à la sortie d’anode (non repérée) de la diode.

Alimentez maintenant à nouveau l’oscillateur en branchant les pinces crocodiles à la pile (rouge au positif et noire au négatif).

Pour effectuer la mesure, vous devrez laisser le contrôleur dans la même position que pour la mesure précédente et vous connecterez, pointe rouge à la cathode de la diode, pointe noire à l’anode de la diode.

Si l’aiguille de l’instrument se déplace même légèrement de sa position de repos, vous pouvez en conclure que votre oscillateur automodulé fonctionne normalement. En effet, vous venez de mesurer la tension haute fréquence produite par l’oscillateur, tension qui est prélevée au collecteur par le condensateur C24 de 2 000pF et détectée par la diode aux bornes de laquelle vous avez connecté le contrôleur.

Celui-ci vous indique le passage d’un courant, qui même très petit est la preuve certaine de la présence d’une oscillation.

Si vous n’avez aucun déplacement de l’aiguille, c’est que lors de la réalisation du transformateur, vous vous êtes trompé dans le sens du bobinage du deuxième enroulement. Mais ceci n’est pas grave et vous pouvez facilement y remédier en inversant entre elles les sorties 4 et 5 du transformateur, c’est-à-dire en connectant la sortie 4 à CA 84 et la sortie 5 à CA 69.

Ce test étant terminé, vous devez dessouder la diode et le condensateur C24 de la plaquette qui ne servent qu’à effectuer la mesure. Vous arrêterez ici le contrôle de l’oscillateur automodulé qui ne pourra être complètement vérifié que quand vous aurez réalisé le récepteur.

Auparavant, toutefois, voyons brièvement comment fonctionne cet oscillateur que vous venez de construire.

OSCILLATEUR AUTOMODULE – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

Les oscillateurs à fréquence radio sont, dans leur principe, similaires à ceux étudiés dans les leçons précédentes, c’est-à-dire qu’ils possèdent un réseau de réaction entre la sortie et l’entrée d’un amplificateur.

L’étude de ces circuits ayant été effectuée très largement dans les leçons théoriques, je me bornerai ici à une simple description de l’émetteur qui comme je vous l’ai déjà dit est constitué par un oscillateur H.F. d’un type particulier.

En observant le schéma de la figure 7, vous verrez immédiatement le montage en émetteur commun du transistor : la polarisation de base dépend de la résistance totale du circuit de base déterminée par R31et le rhéostat P2. La charge d’utilisation est représentée par la section S1 du transformateur (T).

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Comme le primaire (P) du transformateur possède une prise intermédiaire (B), cet enroulement fonctionne en autotransformateur dans lequel A est le commun, B l’entrée et Cla sortie. Entre B et A est injecté le signal de sortie de l’amplificateur. Le signal de sortie de l’autotransformateur apparait entre Cet A.

Les deux signaux ont la même forme, mais leurs amplitudes sont différentes : entre Cet A l’amplitude est plus grande en raison du plus grand nombre de spires.

L’enroulement primaire et le condensateur C22 forment un circuit résonnant qui, pour les valeurs de l’inductance et de la capacité, fonctionne à 600 kHz (environ). Ainsi la fréquence de résonnance du circuit est située dans la gamme des Petites ondes. En outre ce même circuit résonnant couple par son enroulement secondaire S et la capacité C21 le collecteur à la base et produit ainsi un système de réaction entre la sortie et l’entrée du transistor.

Le fait de placer le circuit résonnant dans le système de réaction, fait que l’oscillation se produit exclusivement sur la fréquence de ce circuit (600 kHz) c’est-à-dire dans la gamme P.O, alors que l’oscillateur accordé de la 7ème leçon pratique fonctionnait sur la fréquence de son circuit de réaction qui était à basse fréquence.

FONCTIONNEMENT

L’oscillateur que vous avez réalisé dans la leçon pratique 7, fournissait un signal d’amplitude constante ainsi que le prouvait le son constant produit. Au contraire ici, l’oscillateur automodulé produit un signal dont la forme est reproduite en figure 8 où vous voyez apparaître une succession de "trains" d’ondes HF à 600 kHz distants entr’eux d’une période (T) : 0,25 milliseconde (environ).

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La fréquence H.F. qui apparait à chacun des trains d’ondes est celle déterminée par le circuit résonnant mais l’amplitude de ce signal varie périodiquement à partir des instants t1, t2, t3 etc … l’amplitude augmente rapidement en présentant un front raide pour atteindre une valeur maximum de 12 V de crête à crête puis ensuite elle diminue plus lentement et s’annule assez rapidement.

Tout se passe comme si l’onde HF à 600 kHz produite dans l’oscillateur se trouvait modulée par un signal de fréquence acoustique ayant une période de 0,25 ms. Vous pouvez calculer la fréquence de ce signal par la formule :

qui dans notre cas particulier donne :

Comme aucun signal de modulation extérieur à l’oscillateur ne lui est appliqué, vous pouvez en déduire que la modulation se crée dans les circuits mêmes de l’oscillateur ; c’est pour cela qu’il est dit OSCILLATEUR AUTOMODULE.

Ce phénomène particulier de modulation est dû à l’influence exercée sur le circuit de base par la répétition des charges et décharges du condensateur C21.

La fréquence des cycles de charges et de décharges de C21 à travers le circuit de base dépend de la valeur de capacité du condensateur, de la résistance totale R31 et P2 et de la résistance base-émetteur du transistor. En augmentant la résistance de P2 vous augmenterez la durée du cycle de charge et de décharge. Inversement, en diminuant P2, cette durée diminue.

Puisque le signal de modulation tombe dans la gamme des fréquences acoustiques (environ 4 000 Hz) et que la fréquence radio se trouve dans la gamme P.O, il est possible de contrôler le fonctionnement de l’émetteur en se servant d’un récepteur radio normal accordé autour de 600 kHz. Si vous disposez d’un tel récepteur radio, je vous conseille vivement d’effectuer ce contrôle de fonctionnement.

Allumez pour cela le récepteur et recherchez aux environs de 600 kHz, la fréquence modulée produite par votre émetteur. Il vous faut pour cela approchez votre émetteur de la borne antenne du récepteur. Vous pouvez aussi brancher un fil dans la borne antenne et le mettre à proximité de la bobine de l’oscillateur.

Dans la prochaine leçon, vous réaliserez un récepteur de contrôle.

Fin du cours 14


PRATIQUE 15

Vous avez réalisé dans la dernière leçon, un émetteur de télécommande. Vous avez certainement eu la possibilité de le vérifier à l’aide d’un récepteur radio.

Aujourd’hui, vous réaliserez un récepteur BF à 3 étages comprenant un étage détecteur.

RECEPTEUR POUR LE CONTROLE DE L’EMETTEUR - REALISATION

La construction du récepteur pour le contrôle de l’oscillateur automodulé comprendra 3 phases qui sont : la réalisation de la bobine nécessaire pour la réception, le montage du circuit détecteur sur une plaquette et la réalisation de l’amplificateur basse fréquence qui consistera en une modification du circuit actuellement monté sur la plaquette I.

CONSTRUCTION DE LA BOBINE

  1. PREPARATION DU SUPPORT DE BOBINE

Avant toute chose, enlevez les 2 bobines (PO et GO) du ferrite et rangez-les soigneusement. Elles vous serviront ultérieurement pour le récepteur superhétérodyne. Maintenant, prenez une feuille de carton mince et découpez un rectangle de 100 x 40 mm. Enroulez le carton autour du bâtonnet ferrite (deux à trois tours doivent suffire) de façon à réaliser un support de 40 mm de long. Enroulez autour de ce support, un ruban adhésif (type scotch) de façon à obtenir un mandrin pouvant coulisser sur le bâtonnet ferrite (figure 1a)

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  1. REALISATION DE LA BOBINE

Vous réaliserez la bobine sur le tube de carton avec du fil émaillé de 18/100 que vous avez déjà utilisé dans la construction du transformateur de l’oscillateur automodulé. Dans ce cas encore, vous fixerez le fil avec du ruban adhésif.

Fixez le fil à environ 6 mm d’une extrémité du tube de carton, comme vous pouvez le voir en figure 1a. Notez qu’avant le ruban adhésif vous devez laisser environ 70 mm de fil pour constituer la sortie 1 de la bobine.

Enroulez maintenant 24 spires dans le même sens que celui adopté pour le transformateur en ayant soin de les ranger bien régulièrement sans chevauchement, à spires jointives.

A la fin de la 24ème spire effectuez la sortie 2 pour la prise intermédiaire de façon que sa longueur soit de 70 mm : procédez ici comme en pratique 14.

Complétez enfin le transformateur en bobinant 72 spires que vous devrez enrouler dans le même sens que l’enroulement précédent.

A la fin de la dernière spire, fixez le fil par du ruban adhésif avant de le couper de façon à laisser 70 mm pour la sortie 3.

La construction de la bobine est terminée et vous ne devez pas oublier de dénuder sur 10mm et d’étamer l’extrémité de chaque sortie pour pouvoir aisément la souder par la suite.

MONTAGE DU CIRCUIT DETECTEUR

Au préalable, vous devez préparer la plaquette sur laquelle vous monterez le circuit détecteur. Pour cela vous prendrez la plaquette II et la couperez, comme indiqué en figure 1b entre les cosses CA 40, CA 41 et CA 55, CA 56 en utilisant une cisaille si possible à larges becs (ou à l’aide d’une scie).

Pour le montage, vous utiliserez la plaquette munie de 12 cosses numérotées ce CA 35 à CA 40 et de CA 50 à CA 55 que nous appellerons la plaquette II’.

En premier lieu, rabattez parallèlement à la plaquette les languettes de CA 35 et CA 50.

Vous allez maintenant pouvoir effectuez les premières connexions du circuit de détection d’après les indications suivantes :

  1. câblez 40 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 51 et CA 53. Soudez aux deux points.
  2. câblez 30 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 37 et CA 38. Soudez aux deux points.

Les deux connections effectuées sont indiquées à la figure 1b. Vous allez monter maintenant les éléments électriques des circuits indiqués en figure 2.

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Câblez maintenant :

  1. entre les languettes CA 38 et CA 53 la résistance R 38 = 47 kΩ. N’effectuez aucune soudure.
  2. entre les mêmes languettes CA 38 et CA 53 le condensateur C 24 = 2 000 pF. Soudez aux deux points.
  3. entre les languettes CA 37 et CA 52 la diode détectrice, cathode (repérée) en CA 52. Ne soudez qu’en CA 37.
  4. entre les languettes de CA 36 et CA 51 le condensateur C 23 = 100 pF. Ne soudez qu’en CA 36.

Maintenant, vous pouvez monter sur la plaquette II’, la bobine précédemment réalisée. Pour la fixer vous pouvez opérer comme suit :

  1. à l’aide d’une pointe à tracer percer un petit trou comme sur la figure 2. (attention à ne pas vous percer le doigt !).
  2. coupez environ 60 mm de fil de cuivre étamé que vous recouvrirez entièrement de souplisso.
  3. disposez la bobine sur la plaquette II’ entre les cosses CA 35 et CA 50 de façon que sa sortie 1 se trouve du côté de la cosse 50.
  4. repliez en U le fil de cuivre nu recouvert de soupliso et enfilez ses extrémités de part et d’autre de la bobine et dans le trou ainsi que vous pouvez le voir en figure 2 ; pour fixer la bobine, il ne vous reste plus qu’à replier contre la plaquette les bouts de fil étamé qui dépassent sous la face externe de la plaquette.
  5. vous pouvez aussi tout simplement maintenir la bobine contre la plaquette, à l’aide de deux morceaux de ruban adhésif.
  6. Soudez enfin les sorties de la bobine dans l’ordre suivant :
    • Sortie 1 : sur la languette de CA 51
      Sortie 2 : sur la languette de CA 52
      Sortie 3 : sur la languette de CA 36

Le montage du circuit détecteur est terminé et vous allez pouvoir passer au montage de l’amplificateur basse-fréquence, les contrôles seront effectués ensuite.

MONTAGE DE L’AMPLIFICATEUR BASSE-FREQUENCE

Ainsi que je vous l’ai déjà dit, cet amplificateur sera réalisé sur la plaquette I, dont vous allez modifier le circuit qui s’y trouve actuellement monté. Pour cela, prenez cette plaquette et commencez la préparation en décâblant les éléments indiqués ci-après :

Dessoudez :

  1. la résistance R 21 = 6,8 kΩ des cosses CA 2 et CA 20.
  2. le condensateur C5 = 20 kpF des cosses CA 3 et CA 20.
  3. le condensateur C9 = 20 kpF des cosses CA 5 et CA 22.
  4. la résistance R 26 = 4,7 kΩ des cosses CA 7 et CA 23.
  5. le condensateur C2 = 40 kpF des cosses CA 7 et CA 24.
  6. la résistance R 18 = 3,9 kΩ des cosses CA 13 et CA 29.
  7. la connexion des cosses CA 12 et CA 34.
  8. les sorties du transformateur T 1 des cosses CA 16, CA 17, CA 33 et CA 34.
  9. la connexion des cosses CA 15 et CA 33.

A ce point, vous avez terminé le travail de préparation et la plaquette doit se présenter comme en figure 3 dans laquelle les éléments et les connexions supprimés sont représentés en pointillés.

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Vous allez passer maintenant à la réalisation de l’amplificateur en complétant le circuit resté sur la plaquette par l’adjonction de connexions et d’éléments nouveaux, suivant les instructions suivantes :

Câblez :

  1. 75 mm environ de fil isolé entre les languettes de CA 4 et CA 19. Soudez aux deux points.
  2. 75 mm environ de fil isolé entre les languettes de CA 13 et CA 29. Soudez aux deux points.
  3. 50 mm environ de fil isolé entre les languettes de CA 12 et CA 15. Soudez aux deux points.
  4. 75 mm environ de fil isolé entre les œillets de CA 15 et CA 34. Soudez aux deux points.
  5. entre les mêmes languettes CA 6 et CA 23 le condensateur électrochimique C7 = 100µF, sortie positive en CA 6. Soudez aux deux points.
  6. si vous n’avez pas déjà monté lors de la leçon pratique sur le capacimètre, le condensateur C6 = 100µF entre les languettes de CA 10 et CA 27, câblez-le maintenant sur ces cosses, sortie positive en CA 10, Soudez aux deux points.
  7. câblez entre les languettes de CA 14 et CA 31 le condensateur électrochimique C16 = 100µF, sortie positive en CA 14. Soudez aux deux points.
  8. montez le transformateur T 2 sur la plaquette de façon que son côté à 3 sorties se trouve vers les cosses CA 33 et CA 34. Soudez ses sorties.
      Sortie 1 : sur la languette de CA 33
      Sortie 3 : sur la languette de CA 34
      Sortie 4 : sur la languette de CA 17
      Sortie 5 : sur la languette de CA 16

    La sortie 2 restant libre, vous devrez éviter de la mettre en contact avec quoi que ce soit.

  9. prenez le haut-parleur et soudez-en le fil rouge de la torsade à la languette de CA 16 et le fil noir à la languette de CA 17.

Le circuit de l’amplificateur est ainsi terminé et doit se présenter comme indiqué en figure 4 sur laquelle les nouvelles connexions ont été représentées en traits gras.

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REALISATION DU RECEPTEUR

Vous allez maintenant pouvoir effectuer la réalisation du récepteur en réunissant, mécaniquement et électriquement les plaquettes I et II’.

Rapprochez pour cela les deux plaquettes comme indiqué en figure 5, c’est-à-dire de façon que la cosse CA 40 de la plaquette II’ soit à côté de la cosse CA 1 de la plaquette I et la cosse CA 55 de II’ à côté de la cosse CA 18 de I.

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Pour réunir mécaniquement les deux plaquettes, procédez comme suit :

  1. câblez 15 mm de fil nu étamé entre les œillets de CA 1 et CA 40. Soudez aux deux points.
  2. câblez 15 mm de fil nu étamé entre les œillets de CA 18 et CA 55. Soudez aux deux points.
Il ne vous reste plus maintenant qu’à effectuer les connexions électriques entre les deux plaquettes. Dans ce but procédez comme suit :

  1. câblez 70 mm environ de fil isolé entre les languettes de CA 1 et CA 53. Soudez aux deux points.
  2. câblez entre les languettes de CA 2 et CA 38 le condensateur C4 = 40kpF (ou 50kpF). Soudez aux deux points.

Ces connexions sont repérées en trait gras sur la figure 5.

Le récepteur est terminé et vous allez pouvoir passer au contrôle visuel puis avec l’appareil de mesure.

CONTROLE VISUEL

En ce qui concerne la plaquette I le contrôle n’intéressera que les connexions et éléments montés au cours de cette leçon.

    PLAQUETTE II'
CA 36languettesortie 3 de la bobine
sortie du condensateur C23 = 100pF
CA 38œilletconnexion isolée à CA 38
 languetteanode (non repérée) de la diode détectrice
CA 38œilletconnexion isolée à CA 37
 languettesortie de la résistance R38 = 47kΩ
sortie du condensateur C24 = 2 000pF (ou 2200pF)
sortie du condensateur C4 = 40kpF (ou 50kpF)
CA 40œilletfil nu étamé allant à CA 1
CA 51œilletconnexion isolée à CA 53
 languettesortie 1 de la bobine
sortie du condensateur C23 = 100pF
CA 52languettesortie 2 de la bobine
cathode (repérée) de la diode détectrice
CA 53œilletconnexion isolée à CA 51
 languettesortie de la résistance R 38 = 47 kΩ
sortie du condensateur C24 = 2 000pF
connexion isolée à CA 1
CA 55œilletfil nu étamé allant à CA 18
    BOBINE DU RECEPTEUR
Sortie 1 :à la languette de CA 51
Sortie 2 :à la languette de CA 52
Sortie 3 :à la languette de CA 36
    PLAQUETTE I
CA 1œilletfil nu étamé allant à CA 40
 languetteconnexion isolée à CA 53
CA 2languettesortie du condensateur C4 = 40 kpF (ou 50 kpF)
CA 4languetteconnexion isolée à CA 19
CA 6languettesortie positive du condensateur C7 = 100µF
CA 10languettesortie positive du condensateur C6 = 100µF
CA 12languetteconnexion isolée à CA 15
CA 13languetteconnexion isolée à CA 29
CA 14languettesortie positive du condensateur C16 = 100µF
CA 15œilletconnexion isolée à CA 34
 languetteconnexion isolée à CA 12
CA 16languettefil rouge de la torsade du haut-parleur
sortie 5 du transformateur T2
CA 17languettefil noir de la torsade du haut-parleur
sortie 4 du transformateur T2
CA 18œilletfil nu étamé allant à CA 55
CA 19languetteconnexion isolée à CA 4
CA 23languettesortie négative du condensateur C7 = 100µF
CA 27languettesortie négative du condensateur C6 = 100µF
CA 29languetteconnexion isolée à CA 13
CA 31languettesortie négative du condensateur C16 = 100µF
CA 33languettesortie 1 du transformateur T2
CA 34œilletconnexion isolée à CA 15
 languettesortie 3 du transformateur T 2
    TRANSFORMATEUR T2
Sortie 1 :à la languette de CA 33
Sortie 2 :libre
Sortie 3 :à la languette de CA 34
Sortie 4 :à la languette de CA 17
Sortie 5 :à la languette de CA 16

Ayant ainsi terminé le contrôle visuel et éliminé les éventuelles erreurs de connexion, vous pouvez passer au contrôle à l’aide de l’appareil de mesure.

CONTROLE AVEC L’APPAREIL DE MESURE

Ce contrôle consiste en la mesure des tensions sur les sorties des trois transistors employés dans le récepteur. Pour cela commutez votre contrôleur en gamme 10 volts continus et connectez le récepteur à une pile de 4,5V au moyen des fils torsadés munis de pinces crocodiles (la rouge au pôle positif et la noire au pôle négatif).

Dans le tableau de la figure 6, sont indiquées les cosses où vous devez placer les pointes de touche du contrôleur et les valeurs de tensions correspondantes que vous devrez trouver. Vous vous rappellerez comme d’habitude qu’une tolérance de ± 20 % est acceptable.

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Si vous trouvez des valeurs nettement différentes, cela serait dû à quelque élément défectueux du circuit ou à une erreur de câblage. Dans le premier cas, vous devrez vérifier à l’ohmmètre les différents éléments après les avoir dessoudés du circuit.

Ayant terminé ce contrôle, vous pouvez passer au contrôle de fonctionnement.

CONTROLE DE FONCTIONNEMENT

Pour effectuer ce contrôle, vous utiliserez d’une part les deux circuits montés au cours de cette leçon et d’autre part l’émetteur réalisé dans la précédente leçon.

En premier lieu, disposez sur votre table de travail le récepteur dans la bobine duquel vous enfilerez le bâtonnet de ferrite, comme indiqué en figure 7 et connectez sa torsade d’alimentation à une pile de 4,5V (rouge au pôle positif et le noir au négatif). Prenez alors l’oscillateur automodulé et connectez sa torsade d’alimentation à une seconde pile de 4,5V (rouge au + et noir au -).

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Disposez maintenant la plaquette de l’oscillateur automodulé à proximité du récepteur comme indiqué en figure 7 de façon à présenter le transformateur de l’oscillateur horizontalement et parallèle à la bobine du récepteur, à une distance de 10 cm environ de celle-ci. La plaquette III devra pour cela être disposée verticalement et tenue avec une main.

A ce moment, le haut-parleur du récepteur émettra un son continu et en déplaçant le bâtonnet ferrite dans la bobine, vous trouverez une position pour laquelle vous obtiendrez un maximum d’intensité du son.

Si maintenant vous éloignez lentement l’oscillateur du récepteur, vous pourrez constater que l’intensité du son produit diminue de plus en plus pour finalement s’annuler totalement pour une certaine distance entre les deux appareils.

Cette distance n’est pas très grande mais je vous rappelle que ce test n’avait pour seul but que de vérifier le fonctionnement correct de l’oscillateur automodulé et de prouver ainsi qu’il émet une succession de trains d’ondes à 600kHz qui rayonnent dans l’espace avoisinant. Le récepteur a pour but de capter ces trains d’ondes, de les détecter pour obtenir des impulsions de tension avec une fréquence de 4 000Hz environ qui sont enfin amplifiées pour que le haut-parleur les rende audibles sous forme d’une note continue.

Remarquez enfin que l’intensité du son diminue également lorsque, en maintenant constante la distance entre les deux appareils, vous tournez l’oscillateur de façon que son transformateur ne soit plus parallèle à la bobine du récepteur. Vous pouvez même trouver une position pour laquelle le son s’annule complètement.

Vous trouverez plus loin l’explication de ce comportement, dans la description du récepteur.

RECEPTEUR DE CONTROLE DE L’EMETTEUR – CIRCUIT ET FONCTIONNEMENT

En figure 8 est dessiné le schéma électrique du récepteur, la partie du dessin en traits fins représente l’AMPLIFICATEUR B.F. tel qu’il se trouve après la modification apportée à l’oscillateur de la 13ème leçon pratique ; la partie en pointillé indique les éléments décâblés de l’oscillateur et la partie en traits gras représente le CIRCUIT DE DETECTION

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AMPLIFICATEUR

L’amplificateur BF est formé de trois étages : deux de ceux-ci, le premier et le troisième sont stabilisés en courant continu par pont de base (R14, R15 et R9, R19) et par résistance d’émetteur (R7 et R3) ; l’étage intermédiaire est stabilisé par la seule résistance R1. Les condensateurs C7, C6 et C16 servent à supprimer en alternatif la contre-réaction introduite respectivement par les résistances R7, R1 et R3 ; les condensateurs C1, C3 et C4 servent à la liaison entre les étages. A la différence de l’amplificateur de la pratique 8, l’utilisation est prélevée dans le circuit de collecteur comme on le fait généralement dans les amplificateurs à tubes.

DETECTEUR – ANTENNE A FERRITE

Le circuit d’entrée est constitué par la bobine L et le condensateur C23 qui forment un circuit résonnant, accordable sur la fréquence de l’émission. L’accord s’effectue par le réglage de la position du bâtonnet de ferrite dans la bobine qui fait ainsi varier son inductance et par conséquent la fréquence d’accord du circuit résonnant.

La diode, la résistance R38 et le condensateur C24 sont les éléments du circuit de détection, qui est semblable à celui du récepteur bien connu, à galène.

Le signal BF détecté par la diode et présent aux bornes du circuit de détection R38 – C24 a la forme représentée en figure 9. En comparant ce graphique à celui de la figure 8, de la pratique 14, vous noterez que pour chaque train d’ondes, vous avez une impulsion de tension négative. L’amplitude de ces impulsions qui se succèdent avec la même fréquence que le signal de modulation, est de l’ordre du millivolt et de plus dépend de la distance entre émetteur et récepteur. La valeur de 60 mV, notée sur ce graphique n’est donnée qu’à titre indicatif.

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La sensibilité d’antenne est déterminée presqu’exclusivement par les propriétés magnétiques du bâtonnet de ferrite, qui avec la bobine L du circuit résonnant forme un type particulier d’antenne de grande sensibilité : l’ANTENNE A FERRITE appelée également CADRE A FERRITE du fait de sa grande directivité.

Comme ce type d’antenne est très utilisé dans les récepteurs de poche et les portables à transistors afin d’en accroître la sensibilité, tout en gardant un encombrement réduit, je vais vous en indiquer le principe de fonctionnement.

FONCTIONNEMENT DE L’ANTENNE FERRITE

L’onde électromagnétique rayonnée dans l’espace produit en chaque point de cet espace deux champs de forces variables : l’un électrique et l’autre magnétique. Si une bobine est soumise à l’action d’une onde de façon que les lignes de forces du champ magnétique soient parallèles à son axe, elle sera le siège d’une force électromotrice qui, par le phénomène connu de l’induction électromagnétique variera alternativement avec le champ magnétique et aura la même fréquence que l’onde radio. La valeur de la force électromotrice (Fém) induite dépend du flux des lignes de forces du champ électromagnétique et de l’inductance de la bobine : en outre elle est maximum, quand l’axe de la bobine est parallèle aux lignes de forces et nulle lorsque l’axe de la bobine est perpendiculaire à ces mêmes lignes de forces.

Dans les positions intermédiaires, la Fém induite aura des valeurs intermédiaires entre le maximum et le zéro.

Imaginons de placer la bobine dans la position la plus favorable par rapport à la direction du champ électromagnétique de l’onde, c’est-à-dire comme en figure 10.

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Pour mettre en évidence que le champ varie dans le temps, les phénomènes ont été représentés à deux instants : t1 quand les lignes de forces sont orientées de haut en bas juste avant que la demi-onde n’atteigne sa valeur maximale : t2 quand les lignes de forces sont orientées de bas en haut, juste avant que la demi-onde suivante n’atteigne sa valeur maximale.

Le flux des lignes de force est représenté par le nombre de flèches qui sont équidistantes. Notez que le flux magnétique reste quasiment invariable dans le vide ou dans l’air, alors qu’il augmente notablement dans le ferrite.

Ceci est dû aux propriétés magnétiques du milieu de transmission : le vide et l’air ont la même perméabilité magnétique alors que les ferrites ont une perméabilité très supérieure. L’action du matériau magnétique (le ferrite) est de "ramasser" dans son volume les lignes de forces éparses aux alentours et qui de ce fait sont obligées de passer à l’INTERIEUR de la bobine y produisant ainsi une Fém plus importante. On obtient ainsi une amplitude de signal suffisante qui permet de se passer d’une antenne extérieure au récepteur.

Ainsi qu’il a été montré plus haut, il est toutefois nécessaire de placer l’axe de la bobine parallèlement aux lignes de forces et donc d’orienter le récepteur de façon à obtenir le maximum de rendement ainsi que vous avez pu vous-même le constater pendant le contrôle de fonctionnement.

Dans la prochaine leçon, vous terminerez l’expérience de télécommande en construisant un récepteur approprié (détecteur lumineux).

Fin du cours 15


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