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Dipôles
Enseignement d’électronique de Première Année
IUT de l’Indre
Eric PERONNIN
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Dipôles usuels
Résistance
 Symbole - Unité
 Unité : l’Ohm (W)
 Relation courant / tension
 Loi d’Ohm :
 Diagramme de Fresnel
 U et I sont en phase
2
R
U
I
IRU 
U
I
www.geii.eu 3
Dipôles usuels
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 Symbole - Unité
 Unité : le Farad (F)
 Relations
 impédance (régime harmonique) :
 en régime harmonique :
 en régime transitoire (temporel) :
 énergie stockée :
 Diagramme de Fresnel
 U est en retard de p/2 sur I
3
U
CI I(t)C
U(t)
I
Cj
U 



1
   
dt
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CtI 
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2
1
UCEC 


Cj
ZC
1
U
I
www.geii.eu 4
Dipôles usuels
Inductance
 Symbole - Unité
 Unité : le Henry (H)
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 impédance (régime harmonique) :
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 en régime transitoire (temporel) :
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 U est en avance de p/2 sur I
4
U U(t)
I L LI(t)
IjLU  
   
dt
tdI
LtU 
2
2
1
ILEL 
 LjZL
U
I
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Dipôles réels
Introduction
 Les dipôles réels peuvent se comporter différemment de leurs
homologues parfaits.
 Le modèle équivalent d’un dipôle renseigne sur ses réelles
aptitudes :
 fréquence maximale de fonctionnement,
 tenue en charge (pour les capacités),
 pertes actives (pour les capacités et inductances).
5
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Résistance réelle axiale
3 Technologies
 Carbone composite et film carbone
 Caractéristiques typiques
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» R = R0(1+Tc T) où T est la température et R0 la résistance de référence de R.
» bruit élevé.
– grande plage de valeurs possible, tolérance de 2% à 10%.
– très faible coût (0.03 € pièce / 1000).
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 Utilisation
– circuit de polarisation,
– circuit de décharge pour capacité,
– tirage en logique.
6
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Résistance réelle axiale
3 Technologies (suite)
 Film métallique
 Caractéristiques typiques
– faible coefficient de température (de 10 à 100 ppm/°C),
– bonne tolérance (de 0.1% à 1%),
– valeurs de 10.0 à 301k,
– très bonnes caractéristiques jusqu’à 100MHz,
– faible bruit.
 Utilisation
– pont de mesure,
– circuit oscillateur,
– filtre actif.
7
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Résistance réelle axiale
3 Technologies (suite)
 Wirewound resistor (résistance à enroulement)
 Caractéristiques types
– grande précision (0.01%),
– grande stabilité en température (<10 pppm/°C),
– utilisable jusqu’à 50kHz (forte capacité parasite en HF),
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 Utilisation
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– atténuateur de précision.
8
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Résistance réelle
Modèle équivalent
 L : inductance série parasite
 C : capacité parallèle parasite
 Eth1, Eth2 : effet thermocouple aux extrémités
 Notes :
 L et C affectent la résistance en hautes fréquences.
 Eth1, et Eth2 nécessitent de placer les 2 bornes de la
résistance à des températures égales pour voir leur effet
annuler dans les applications nécessitant une forte précision
(précision requise de l ’ordre du mV).
9
E th2
C
L
Eth1
R
BonFlux
Flux Mauvais
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Résistance réelle
Remarque :
 En dissipant de la puissance, la résistance élève sa température
(auto réchauffement)
 la datasheet indique ce pouvoir à l’aide du paramètre
« thermal resistance » ou « thermal derating » (Rth en °C/W)
 exemple pour une résistance métallique de 9.9k
– datasheet donne Rth = 125°C/W et Tc = 75ppm/°C
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10
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Capacité réelle
Modèle équivalent d’une capacité réelle :
 LESR : inductance série.
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diélectrique.
11
R
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R
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L
R
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Capacité réelle
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l ’énergie.
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12
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Capacité réelle
Inductance série (LESL)
 Peut impliquer des comportements oscillatoires dans les
amplificateurs HF.
 Limite l’aptitude de la capacité à fournir rapidement de l’énergie.
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 Caractérise l’effet mémoire d’une capacité :
 on charge C sous une tension V = E = cte pendant DT1
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d ’un phénomène de charge de C vers une valeur plus petite
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13
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Technologie des capacités
Titredu diagramme
C<10nF
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Polystyrène
Volumineux
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Faibles pertes HF
Faible inductance
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Mica
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14
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Dipôles

  • 1. Dipôles Enseignement d’électronique de Première Année IUT de l’Indre Eric PERONNIN
  • 2. www.geii.eu 2 Dipôles usuels Résistance  Symbole - Unité  Unité : l’Ohm (W)  Relation courant / tension  Loi d’Ohm :  Diagramme de Fresnel  U et I sont en phase 2 R U I IRU  U I
  • 3. www.geii.eu 3 Dipôles usuels Capacité  Symbole - Unité  Unité : le Farad (F)  Relations  impédance (régime harmonique) :  en régime harmonique :  en régime transitoire (temporel) :  énergie stockée :  Diagramme de Fresnel  U est en retard de p/2 sur I 3 U CI I(t)C U(t) I Cj U     1     dt tdU CtI  2 2 1 UCEC    Cj ZC 1 U I
  • 4. www.geii.eu 4 Dipôles usuels Inductance  Symbole - Unité  Unité : le Henry (H)  Relations usuelles  impédance (régime harmonique) :  en régime harmonique :  en régime transitoire (temporel) :  énergie stockée :  Diagramme de Fresnel  U est en avance de p/2 sur I 4 U U(t) I L LI(t) IjLU       dt tdI LtU  2 2 1 ILEL   LjZL U I
  • 5. www.geii.eu 5 Dipôles réels Introduction  Les dipôles réels peuvent se comporter différemment de leurs homologues parfaits.  Le modèle équivalent d’un dipôle renseigne sur ses réelles aptitudes :  fréquence maximale de fonctionnement,  tenue en charge (pour les capacités),  pertes actives (pour les capacités et inductances). 5
  • 6. www.geii.eu 6 Résistance réelle axiale 3 Technologies  Carbone composite et film carbone  Caractéristiques typiques – fort coefficient de température (Tc = 5000 ppm/°C) » R = R0(1+Tc T) où T est la température et R0 la résistance de référence de R. » bruit élevé. – grande plage de valeurs possible, tolérance de 2% à 10%. – très faible coût (0.03 € pièce / 1000). – bon respect des caractéristiques jusqu’au MHz.  Utilisation – circuit de polarisation, – circuit de décharge pour capacité, – tirage en logique. 6
  • 7. www.geii.eu 7 Résistance réelle axiale 3 Technologies (suite)  Film métallique  Caractéristiques typiques – faible coefficient de température (de 10 à 100 ppm/°C), – bonne tolérance (de 0.1% à 1%), – valeurs de 10.0 à 301k, – très bonnes caractéristiques jusqu’à 100MHz, – faible bruit.  Utilisation – pont de mesure, – circuit oscillateur, – filtre actif. 7
  • 8. www.geii.eu 8 Résistance réelle axiale 3 Technologies (suite)  Wirewound resistor (résistance à enroulement)  Caractéristiques types – grande précision (0.01%), – grande stabilité en température (<10 pppm/°C), – utilisable jusqu’à 50kHz (forte capacité parasite en HF), – valeurs de 0.1 à 1.2M.  Utilisation – circuit accordé, – atténuateur de précision. 8
  • 9. www.geii.eu 9 Résistance réelle Modèle équivalent  L : inductance série parasite  C : capacité parallèle parasite  Eth1, Eth2 : effet thermocouple aux extrémités  Notes :  L et C affectent la résistance en hautes fréquences.  Eth1, et Eth2 nécessitent de placer les 2 bornes de la résistance à des températures égales pour voir leur effet annuler dans les applications nécessitant une forte précision (précision requise de l ’ordre du mV). 9 E th2 C L Eth1 R BonFlux Flux Mauvais
  • 10. www.geii.eu 10 Résistance réelle Remarque :  En dissipant de la puissance, la résistance élève sa température (auto réchauffement)  la datasheet indique ce pouvoir à l’aide du paramètre « thermal resistance » ou « thermal derating » (Rth en °C/W)  exemple pour une résistance métallique de 9.9k – datasheet donne Rth = 125°C/W et Tc = 75ppm/°C – le circuit impose 9.9v aux bornes de la résistance – puissance dissipée : P = 9.9mW – élévation de la température : DT = P x Rth = 1.24°C – variation de R : DR = R0 Tc DT = (9900 . 75.10-6 . 1.24) soit 0.0093% 10
  • 11. www.geii.eu 11 Capacité réelle Modèle équivalent d’une capacité réelle :  LESR : inductance série.  RESR : résistance série.  RL : résistance de fuite.  RDA, CDA : résistance et capacité du modèle d’absorption diélectrique. 11 R DACDA R C L R ESLLESR
  • 12. www.geii.eu 12 Capacité réelle Résistance de fuite (RL)  Provoque la décharge lente d’une capacité chargée (mauvais pour un stockage précis).  Permet au courant continu de passer au travers de la capacité (mauvais pour les applications de couplage AC). Résistance série (RESR)  Limite l’aptitude de la capacité à fournir rapidement de l ’énergie.  Est responsable des pertes dans la capacité. 12
  • 13. www.geii.eu 13 Capacité réelle Inductance série (LESL)  Peut impliquer des comportements oscillatoires dans les amplificateurs HF.  Limite l’aptitude de la capacité à fournir rapidement de l’énergie. Absorption diélectrique (RDA, CDA)  Caractérise l’effet mémoire d’une capacité :  on charge C sous une tension V = E = cte pendant DT1  on court-circuite instantanément C pendant DT2  on place la capacité à vide : on observe alors l’apparition d ’un phénomène de charge de C vers une valeur plus petite que E mais proportionnelle à E. 13
  • 14. www.geii.eu 14 Technologie des capacités Titredu diagramme C<10nF Bonmarché Bonnestabilité Faible inductance Peuvolumineux <0.1% NPOCeramic Volumineux T<+85°C Forte inductance Bonmarché Bonnestabilité 0.001%à0.02% Polystyrène Volumineux C<10nF Coûteux Trèsstable Faibles pertes HF Faible inductance Faible toléarance >0.003% Mica Asser couteux Volumineux Forte inductance Bonnestabilité T>125°C Nombreuses valeurs 0.003%à0.02% Teflon Petites valeurs Peudisponible Petite T>125°C Faible inductance 0.01% MOS Volumineuse Forte inductance Bonnestabilité Faiblecoût Timportante 0.1% Polycarbonate Volumineuse Forte inductance Stabilitémoyenne Faiblecoût Timportante Faible inductance 0.3%à0.5% Polyester Technologies des condensateurs Valeursde quelques µFauplus 14 InconvénientsAvantagesDA
  • 15. www.geii.eu 15 Technologie des capacités Tmaxde105°C Volumineux Forteinductance FaibleDA 0.001%à 0.02% Polypropylène Fuiteimportante Polarisé Mauvaisetoléranceet mauvaisestabilité Forteinductance Fortscourants Fortestensions Fortecapacité/volumique Elevé ElectrolytiqueAluminium Fuiteimportante Polarisé Mauvaisetolérance Mauvaisestabilité Petitetaille Inductancemoyenne Elevé ElectrolytiqueTantale Technologiesdescondensateurs ValeurssupérieuresauµF 15 InconvénientsAvantagesDA