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A. Objectifs de la séquence:à l'issue de la séquence, il faut être capable de:
•Déterminer à partir de l’équation de charge et de décharge d’un condensateur la fréquence de sortie d’un montage astable.
•Etablir les chronogrammes des signaux d’entrée et de sortie.
•Savoir décrire le fonctionnement d’un astable et d’un monostable.
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B) Etude du générateur d’horloge
Dans le projecteur de diapositive, la fonction cadenceur a été créée pour permettre de faire défiler les diapositives soit en mode automatique soit en mode manuel.
En mode automatique la fonction cadenceur a besoin d’un signal d’horloge C’est lui que nous allons étudier.
B.1.Schéma structurel
P
C
R100K 10K
VO
UC100F
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B.2) Astable à trigger de SCHMITTB.2) Astable à trigger de SCHMITT
0.8V 1.6V
vs
ve
VCC
Caractéristique d’hystérésis de la porte inverseuse
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B.3) Allure des signaux aux bornes d’un condensateur
Lorsque le condensateur se charge , on a le circuit suivant:
Vcc
Uc
UcR
•Représenter l’allure de la tension Uc aux bornes du condensateur
•Quelle est la constante de temps ζ1 du circuit ?
Vcc
63%Vmax
= R.C
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Lorsque le condensateur se décharge on a le circuit équivalent suivant:
Uc
UcR
37%
•Représenter l’allure de la tension Uc aux bornes du condensateur
•Quelle est la constante de temps ζ2
du circuit?
= R.C
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B.4) Représenter graphiquement l'allure des signaux Uc(t) et Vo(t)
VO
Uc
T=0, Uc=0 et V0=VCCP
C
R100K 10K
VO
UC100F
0.8V 1.6V
vs
ve
VCC
5
0
0.8
1.6
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C) Equation de charge et de décharge du condensateur
Démonstration
C.1. Equation de charge ,décharge
BeAtUct
)1()(
Détermination des constantes A et B ?
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BeAtUct
)1()(
On fait tendre t vers 0 puis vers ∞
Ainsi:
AUc )0(
BAUc )(
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D) Retour à la fonction étudiée
P=10K, Déterminer la durée de charge, la durée de décharge, la fréquence du signal d’horloge en régime établi.
P
C
R100K 10K
VO
UC100F VO
Uc
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E) Elargissement de l’étude
E.1) Temporisation à base de NE555
Quand il est utilisé en astable ou en oscillateur, sa fréquence nominale et son rapport cyclique sont également fonction de deux résistances et d'un condensateur extérieur. Sa sortie peut délivrer jusqu'à 200mA ou commander directement une charge TTL
NE555Fonctionnement en Astable
Fonctionnement en monostable
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F) Structure interne du NE555VCC CONTROL
Trigger
Threshold
Output
Discharge
Reset
Gnd
R1
R 1
S
R
R
R
Symbole8 4
-
+
-
+
R
S
R 1
3
7
1
2
5
6
AOP
AOP
BasculeBasculeRSRS
Inverseur de
puissance
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F.1) Etude des comparateurs
Il se compose de deux entrées:
V
V
+
- S
-
+
•Une entrée non inverseuse notée V+•Une entrée inverseuse notée V-
Si V+ > V- S=1= Vcc
Si V+ < V- S=0= Gnd
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F.1.1.) Complétez les chronogrammes suivants:
V+
V-
S
t
t
t
0
0
0
Vcc
Vcc
Vcc
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F.2) Soit le montage suivant:
1
2
VR
VS
VO
V
Reset
discharge
R
R
R
R
S
R1
VCC Control
GND
•Quelle est la valeur de la tension V+ du comparateur 2 ?
•Quelle est la tension V- du comparateur 1 ?
VCC3
1
VCC3
2
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Complétez les chronogrammes suivant lorsque la tension V varie comme représenté ci-dessous:
V
VR
VS
VO
t
t
t
t
Vcc2/3 Vcc
1/3Vcc
•Indiquer pour chaque état de la tension VO l'état du transistor?
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G) Etude du NE555 Fonctionnement en astable.
Reset
Disch
NE555Threshold
Trigger
RB
C
RA
Output
84
7
6
2
1
VCC
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Représentez l'allure de la tension Uc aux bornes du condensateur.
On supposera qu'à t=0 la tension Uc aux bornes de C=0
Lorsque le condensateur se charge,on a le circuit équivalent suivant:
Vcc
Uc
UcRB
•Quelle est la constante de temps ζ1 du circuit ? CRBRA ).(
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•Lorsque le condensateur se décharge, on a le circuit équivalent suivant:
Uc
Uc
T1
RB
•Quelle est la constante de temps ζ2 du circuit ?
Représentez l'allure de la tension Uc aux bornes du condensateur.
CRB.
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G.1) Représentez l'allure théorique du signal de sortie (Voutput) et du signal Uc
Uc
VO
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Le constructeur donne :
Durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 0
CRBRAF
)..2(
44.1
Durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 1
Fréquence du signal de sortie
TH = 0.693 (RA + RB).C
TL = 0.693.(RB).C
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•Exprimer la période du signal T en fonction de T1 et de T2:
•Le rapport cyclique est défini par
(durée pendant laquelle le signal est au niveau logique 1 sur une période)
T
TH
Exprimer le rapport cyclique Exprimer le rapport cyclique αα en fonction de T1,T2en fonction de T1,T2
Exprimer le rapport cyclique Exprimer le rapport cyclique αα en fonction de RA et RBen fonction de RA et RB
Uc
VO
21
1
TT
T
RBRA
RBRA
.2
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H) Exercices
•On désire à l'aide d'un NE555 générer un signal astable de fréquence 1KHZ et de rapport cyclique 0.9
Déterminez la valeur des différents éléments :RA,RB,C ?
•Même question mais pour un rapport cyclique de 0.5 ? est-ce possible?si non proposez une solution permettant de le réaliser.(SCHEMA + VALEUR DES ELEMENTS).
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I. Etude du NE555 Fonctionnement en monostable.
reset
Disch
Trigger
Threshold
NE555 Output
INPUT
C
RA84
3
7
6
2
1
Voutput
input
T1
Vcc
2/3 VccUne impulsion négative (dont l'amplitude passe sous le seuil 1/3 Vcc) sur l'entrée trigger entraîne la charge du condensateur jusqu'au seuil de 2/3 Vcc
Lorsque ce seuil de 2/3 Vcc est atteint aux bornes du condensateur, il y décharge du condensateur
•Donner l'expression de T1 en fonction de RA,C ?
T1=...........................