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L'électronique de zéro Par Basil1402 , olyte , Polinichon et uknow www.openclas

L'électronique de zéro Par Basil1402 , olyte , Polinichon et uknow www.openclassrooms.com Licence Creative Commons 6 2.0 Dernière mise à jour le 2/12/2012 Sommaire 2 Sommaire ........................................................................................................................................... 3 Lire aussi ............................................................................................................................................ 5 L'électronique de zéro ........................................................................................................................ 6 Partie 1 : [Théorie] Bases et notions élémentaires ............................................................................. 6 Présentation et mise en garde .......................................................................................................................................... 6 Présentation ................................................................................................................................................................................................................ 6 Pourquoi choisir d'apprendre l'électronique ? ............................................................................................................................................................. 8 Risques de l'électricité sur le corps humain ................................................................................................................................................................ 8 Les effets du courant électrique sur le corps humain .................................................................................................................................................. 10 Comment s'en protéger ? .......................................................................................................................................................................................... 10 Responsabilité : qui ? ................................................................................................................................................................................................ 11 L'électricité ....................................................................................................................................................................... 12 Analogie .................................................................................................................................................................................................................... 12 La source d'énergie ................................................................................................................................................................................................... 12 Le générateur ............................................................................................................................................................................................................ 13 Le récepteur .............................................................................................................................................................................................................. 13 L'essentiel ................................................................................................................................................................................................................. 14 Le courant ................................................................................................................................................................................................................. 14 Les charges électriques ............................................................................................................................................................................................ 16 La notion de conductibilité ......................................................................................................................................................................................... 16 Sens du courant ........................................................................................................................................................................................................ 18 Intensité du courant ................................................................................................................................................................................................... 20 Notions avancées : l'intensité, ça se calcule ! ........................................................................................................................................................... 21 La tension .................................................................................................................................................................................................................. 23 La masse : une référence ......................................................................................................................................................................................... 23 Notion de référentiel .................................................................................................................................................................................................. 23 La masse ................................................................................................................................................................................................................... 24 La puissance ............................................................................................................................................................................................................. 24 Effet joule .................................................................................................................................................................................................................. 25 Puissance .................................................................................................................................................................................................................. 27 Application ....................................................................................................................................................................... 27 Lecture et écriture d'un schéma ................................................................................................................................................................................ 27 Un peu de vocabulaire .............................................................................................................................................................................................. 28 Courant et tension ..................................................................................................................................................................................................... 28 Branchement en série et en parallèle ....................................................................................................................................................................... 30 Les générateurs ........................................................................................................................................................................................................ 31 Générateurs continus ................................................................................................................................................................................................ 32 Générateurs non continu ........................................................................................................................................................................................... 33 Générateurs périodiques ........................................................................................................................................................................................... 34 Les formes connues de signaux ............................................................................................................................................................................... 36 Les récepteurs ........................................................................................................................................................................................................... 37 Les récepteurs passifs .............................................................................................................................................................................................. 37 Les récepteurs actifs ................................................................................................................................................................................................. 37 Lois fondamentales ......................................................................................................................................................... 38 Introduction ................................................................................................................................................................................................................ 39 La loi d'Ohm .............................................................................................................................................................................................................. 39 La loi des mailles ....................................................................................................................................................................................................... 41 La loi des nœuds ....................................................................................................................................................................................................... 41 Généralités et énoncé de la loi .................................................................................................................................................................................. 41 Application à un circuit électrique : ............................................................................................................................................................................ 43 Exercice d'application ................................................................................................................................................................................................ 46 Partie 2 : [Théorie] Les composants fondamentaux passifs de l'électronique ................................... 47 Les composants électroniques ........................................................................................................................................ 47 « Que vont-ils bien pouvoir nous raconter ? » .......................................................................................................................................................... 47 Quelques définitions .................................................................................................................................................................................................. 48 Et ça ressemble à quoi, concrètement ? ................................................................................................................................................................... 52 C'est fini ? .................................................................................................................................................................................................................. 52 Actifs ou passifs ? ..................................................................................................................................................................................................... 52 Les composants passifs ............................................................................................................................................................................................ 53 Des composants actifs .............................................................................................................................................................................................. 53 Les composants passifs fondamentaux .................................................................................................................................................................... 54 Introduction aux régimes ........................................................................................................................................................................................... 54 La notion de régime .................................................................................................................................................................................................. 55 Les différents régimes ............................................................................................................................................................................................... 55 Notre régime de travail .............................................................................................................................................................................................. 57 Le spectre d'un signal ............................................................................................................................................................................................... 59 Les propriétés du signal sinusoïdal ........................................................................................................................................................................... 61 Résistance et résistor ...................................................................................................................................................... 61 Débutons simplement... ............................................................................................................................................................................................ 61 La résistance ............................................................................................................................................................................................................. 63 Le résistor .................................................................................................................................................................................................................. 65 La pratique ................................................................................................................................................................................................................ 65 Utiliser un résistor ..................................................................................................................................................................................................... 67 Exercices ................................................................................................................................................................................................................... 2/171 www.openclassrooms.com 69 Les associations ........................................................................................................................................................................................................ 69 Montage série ............................................................................................................................................................................................................ 70 Montage en dérivation ............................................................................................................................................................................................... 72 Pont diviseur de tension ............................................................................................................................................................................................ 75 Les résistors variables .............................................................................................................................................................................................. 75 Le potentiomètre ....................................................................................................................................................................................................... 82 Les autres résistors variables ................................................................................................................................................................................... 83 Code couleur ............................................................................................................................................................................................................. 88 Le condensateur en régime continu ................................................................................................................................ 88 Introduction et principes ............................................................................................................................................................................................ 89 Commençons par les principes ................................................................................................................................................................................. 89 Charge d'un condensateur ........................................................................................................................................................................................ 91 Décharge d'un condensateur .................................................................................................................................................................................... 91 Capacité d'un condensateur ...................................................................................................................................................................................... 92 Notion de temps ........................................................................................................................................................................................................ 92 Charge et décharge d'un condensateur à travers un résistor ................................................................................................................................... 96 Calcul de la charge accumulée ................................................................................................................................................................................. 97 Les associations ........................................................................................................................................................................................................ 97 Association parallèle ................................................................................................................................................................................................. 98 Association série ....................................................................................................................................................................................................... 99 Exercice ..................................................................................................................................................................................................................... 100 Technologies ........................................................................................................................................................................................................... 100 Plus de propriétés ! ................................................................................................................................................................................................. 102 Les condensateurs non polarisés ........................................................................................................................................................................... 103 Condensateurs à électrolytes chimiques (polarisés). .............................................................................................................................................. 105 Les condensateurs variables .................................................................................................................................................................................. 106 La bobine ....................................................................................................................................................................... 106 Généralités .............................................................................................................................................................................................................. 106 Qu'est ce qu'une bobine ? ....................................................................................................................................................................................... 106 A quoi ça ressemble ? ............................................................................................................................................................................................. 107 Symbole .................................................................................................................................................................................................................. 107 Où est-ce qu'on en trouve ? .................................................................................................................................................................................... 107 Influence d'une bobine dans un circuit .................................................................................................................................................................... 109 Propriétés d'une bobine .......................................................................................................................................................................................... 109 L'inductance ............................................................................................................................................................................................................ 112 La bobine réelle ....................................................................................................................................................................................................... 113 Les associations de bobines ................................................................................................................................................................................... 114 La bobine en régime continu ................................................................................................................................................................................... 114 Le soft-start .............................................................................................................................................................................................................. 114 Les relais ................................................................................................................................................................................................................. 115 La bobine en régime variable .................................................................................................................................................................................. 115 L'impédance d'une bobine ....................................................................................................................................................................................... 116 Retard de phase ...................................................................................................................................................................................................... 117 Comportement fréquentiel ....................................................................................................................................................................................... 117 Pour aller plus loin ................................................................................................................................................................................................... 117 Le phénomène d'induction ...................................................................................................................................................................................... 119 Exemples d'applications du phénomène d'induction ............................................................................................................................................... 121 Partie 3 : [Théorie] L'amplificateur opérationnel ou AOP ................................................................. 122 L'amplification d'un signal ............................................................................................................................................. 122 Rappels sur les signaux .......................................................................................................................................................................................... 123 Notions sur l'amplification ........................................................................................................................................................................................ 123 Principe de l'amplification ........................................................................................................................................................................................ 124 Les types d'amplifications ....................................................................................................................................................................................... 125 L'amplification par l'exemple ................................................................................................................................................................................... 126 Généralités sur les amplificateurs ........................................................................................................................................................................... 126 Un amplificateur, c'est quoi ? .................................................................................................................................................................................. 128 Fonctionnement d'un amplificateur quelconque ...................................................................................................................................................... 129 Caractéristiques universelles .................................................................................................................................................................................. 133 Partie 4 : [Théorie] Les composants à base de semi-conducteur ................................................... 134 Introduction aux semi-conducteurs ............................................................................................................................... 134 Un semi... quoi ? ..................................................................................................................................................................................................... 134 Un tout petit peu de physique quantique ................................................................................................................................................................. 135 Isolant, conduteur, semiconducteur ........................................................................................................................................................................ 136 Les éléments semi-conducteurs ............................................................................................................................................................................. 138 Les semi-conducteurs intrinsèques et extrinsèques ............................................................................................................................................... 138 Semi-conducteurs intrinsèques ............................................................................................................................................................................... 139 Le dopage chez les semi-conducteurs extrinsèques .............................................................................................................................................. 139 Propriétés des dopants ........................................................................................................................................................................................... 140 Les différents dopages ............................................................................................................................................................................................ 141 La jonction PN ......................................................................................................................................................................................................... 141 Que se passe-t-il à une jonction PN ? ..................................................................................................................................................................... 142 Polarisation d'une jonction et application ................................................................................................................................................................ 145 La diode ......................................................................................................................................................................... 145 La diode ................................................................................................................................................................................................................... 145 Avant de commencer .............................................................................................................................................................................................. 145 Symbole .................................................................................................................................................................................................................. 146 Polarité .................................................................................................................................................................................................................... 146 Régime continu ....................................................................................................................................................................................................... 146 Utilisation ................................................................................................................................................................................................................. 147 Caractéristiques ...................................................................................................................................................................................................... 149 Régime variable ...................................................................................................................................................................................................... Sommaire 3/171 www.openclassrooms.com 149 Suppression d'alternance ........................................................................................................................................................................................ 152 La diode Zener ........................................................................................................................................................................................................ 153 Fonctionnement ...................................................................................................................................................................................................... 156 Équivalence ............................................................................................................................................................................................................. 157 Diversité des diodes ................................................................................................................................................................................................ 157 Cas d'utilisation de la diode ..................................................................................................................................................................................... 159 Autres diodes .......................................................................................................................................................................................................... 159 Le transistor en régime de saturation ........................................................................................................................... 160 Présentation ............................................................................................................................................................................................................ 160 Le transistor ............................................................................................................................................................................................................. 161 Le transistor bipolaire .............................................................................................................................................................................................. 163 Régime de saturation .............................................................................................................................................................................................. 163 Fonctionnement en régime de saturation ................................................................................................................................................................ 166 Utilité du montage ................................................................................................................................................................................................... 167 Conclusion .............................................................................................................................................................................................................. 168 Le transistor PNP .................................................................................................................................................................................................... Lire aussi 4/171 www.openclassrooms.com L'électronique de zéro Par olyte et Basil1402 et uknow et Polinichon Mise à jour : 02/12/2012 Difficulté : Intermédiaire Durée d'étude : 2 mois Bonjour à toutes et à tous ! Si vous êtes ici, même s'il s'agit d'un hasard, c'est qu'il y a une très grande probabilité que vous ayez envie de vous documenter ou d'apprendre l'électronique. Quels sont les principes de base ? Comment connaître les composants et pouvoir les utiliser pour faire des montages ? Comment faire ses propres montages ? Telles sont les questions auxquelles nous vous amèneront des réponses afin de satisfaire vos besoins sur le sujet. Nous commencerons le cours "en douceur" par les formules et les lois nécessaires et fondamentales à connaitre en électronique. Ce sera peut-être un peu long au début, mais dès que vous aurez assez de maniabilité avec ces lois et formules, vous pourrez ensuite vous divertir par l'apprentissage de l'utilisation des composants fondamentaux de l'électronique. Nous vous proposerons aussi quelques exercices qui vous permettrons de mettre en application ce que vous aurez appris au fil de votre lecture. Puis viendra le moment où vous serez fin prêt à pénétrer plus en profondeur dans le milieu de l'électronique en apprenant à utiliser des composants très polyvalent tels les Amplificateurs OPérationnels (AOP) et qui permettent, non pas de faire des miracles, mais de rendre vos montages électronique intelligent, dans le sens où ils seront en mesure de traiter des signaux dans le but de réagir à un "événement" donné. Ensuite, nous continuerons à voyager vers des domaines très utilisés de l'électronique (filtres, semi- conducteurs) qui vous permettront d'améliorer vos montages. Pour terminer, nous nous attaquerons à un domaine spécifique très intéressant que sont les infrarouges. Enfin, pour ne pas nous quitter sur de long chapitres plein de théorie, mais aussi d'éléments pratiques, nous terminerons le cours par une bonne dose de pratique essentielle à l'électronicien. Nous aborderons l'outillage et les appareils de mesures nécessaire à la fabrication et au dépannage de cartes électronique, puis nous enchainerons sur des exemples d'utilisations de composants de bases afin de vous montrer leur fonctionnement réel et les pièges à éviter lors de tests de mise en œuvre. Sachez toutefois que le domaine de l'électronique est tellement vaste que nous ne pouvons pas vous présenter toutes les facettes de cette science. Nous allons cependant vous expliquer l'essentiel afin que vous puissiez rapidement réaliser vos propres montages. Le but de ce tutoriel n'est pas de vous former pour un métier, mais de vous enseigner l'utilisation de l'électronique. Il ne remplace pas les cours traités par les enseignants en milieu scolaire et n'a pas pour but de suivre un programme scolaire en particulier. Il est écrit pour tout le monde. Nous ne ferons à aucun moment de l'électronique programmée dans ce tutoriel. Si cela vous intéresse vraiment, vous pouvez aller lire cet autre tutoriel. Avis donc à tous les amateurs, les hobbyistes, les professionnels et les étudiants : vous venez de dénicher la perle rare ! Avant de poursuivre, sachez qu'il y a quelques prérequis : il faut avoir un minimum de connaissances mathématiques et savoir ce que sont des équations et lire des graphiques. Pas plus, ni moins. Lire aussi 5/171 www.openclassrooms.com Partie 1 : [Théorie] Bases et notions élémentaires Il est, avant toutes choses, primordial de uploads/Litterature/ l-electronique-de-zero 1 .pdf