Apprendre l Electronique en Partant de Zero - Niveau 1

LE COURS Figure 254 : Comment calculer le 12 V 25 W courant consommé par une ampoule, en connaissant sa 2,08 A Solution : pour calculer la valeur du puissance en watts. courant absorbé par cette ampoule, 12 34 on utilise cette formule : 05 ampère = watt : volt AMPÈRE 25 : 12 = 2,08 ampères Comment faire pour savoir com- 12 volts bien d'ampères sont absorbés par Cette ampoule absorbe donc 2,08 une ampoule de 12 volts - 25 ampères. watts ? Figure 255 : Comment calculer la 3 300 ohms 1/4 watt valeur maximale du courant pouvant parcourir une résistance. √ 0,25 : 3 300 = 0,0087 ampère 28,71 volts 8,7 mA Pour savoir à combien de milliam- Comment faire pour connaître la 2 46 8 pères cela correspond, il suffit de valeur maximale du courant pou- 0 10 multiplier les ampères par 1 000 : vant passer à travers une résis- mA tance de 3 300 ohms 1/4 de watt, 0,0087 x 1 000 sans la griller ? mais on doit avant tout savoir à quoi = 8,7 milliampères correspond 1/4 de watt : Solution : pour calculer la valeur Si on voulait connaître la tension maximale du courant que cette 1 : 4 = 0,25 watt maximale pouvant être appliquée résistance peut suppor ter sans sur les broches de cette résis- être endommagée, on utilise cette On peut à présent insérer 0,25 dans tance, il faudrait utiliser cette for- formule : la formule : mule : ampère = √ watt : ohm 0,0087 x 3 300 = 28,71 volts Figure 256 : Comment calculer 1,93 A 8 ohms l'intensité sur l'entrée d'une enceinte acoustique. 1234 Solution : pour connaître la valeur 05 de ce courant, on peut utiliser cette Comment faire pour connaître le formule : courant R.M.S. parvenant sur les AMPÈRE haut-parleurs d'une enceinte de 8 ampère = √ watt : ohm ohms alimentée par un amplifica- AMPLI BF 30 watts teur hi-fi de 30 watts R.M.S. ? √ 30 : 8 = 1,93 ampère (R.M.S. = Root Mean Square = Pour alimenter cette enceinte valeur efficace) acoustique, on doit utiliser un fil conducteur capable de supporter un courant de 2 ampères. Figure 257 : Comment calculer la COMPTEUR Solution : pour commencer, on consommation sur le secteur 220 additionne les watts absorbés par volts. 07893 le fer à repasser et par les deux ampoules : KWh 800 + 100 + 60 Comment faire pour connaître la FER AMPOULE AMPOULE = 960 watts au total, valeur du courant que nous préle- 800 watts 100 watts 60 watts vons de notre ligne 220 volts lors- puis on calcule les ampères en uti- qu'on branche un fer à repasser lisant la formule : de 800 watts plus une ampoule de 100 watts et une autre de 60 ampère = watt : volt watts ? 960 : 220 = 4,36 ampères 101ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 258 : Comment calculer la 180 mA 180 : 1 000 = 0,18 ampère capacité des piles rechargeables. 100 200 300 400 on doit ensuite diviser 1,3 Ah par Comment faire pour savoir après 500 0,18 ampère : combien d'heures une pile de 12 CHARGE 0 volts 1,3 Ah se décharge, si on 180 mA 1,3 : 0,18 = 7,22 heures l'utilise pour alimenter un circuit mA absorbant un courant d'une valeur Le nombre décimal 22 ne corres- de 180 milliampères ? Batterie 12 V pond pas aux minutes, mais aux 1,3 A/h centièmes d'heure. Pour connaître Solution : pour savoir en combien les minutes, on doit diviser 60 d'heures se décharge cette pile, on minutes par 100 puis multiplier le doit convertir les 180 mA en résultat par 22 : ampères, en les divisant par 1000 : (60 : 100) x 22 = 13 minutes ohm ohm = volt : ampère ohm = (volt : milliampère) x 1 000 ohm = (millivolt : ampère) : 1 000 ohm = watt : (ampère x ampère) ohm = (mW : (ampère x ampère)) : 1 000 ohm = (watt : (mA x mA)) x 1 000 000 ohm = (volt x volt) : watt ohm = ((volt x volt) : mW) x 1 000 ohm = ((mV x mV) : mW) : 1 000 Figure 259 : Comment calculer la 0,12 A 150 ohms 0,5 watt valeur d'une résistance pour réduire une tension. 1 234 05 Comment savoir quelle résistance relier en série à un relais de 6 volts pour pou- AMPÈRE voir abaisser la tension de 15 volts uti- lisée pour l'alimenter sous 6 volts ? RELAIS 6 V Solution : pour commencer, il faut cal- 15 volts 10 20 30 40 150 ohms 0,5 watt 10 20 30 40 culer la valeur de tension à faire chu- 0 50 6V 0 50 ter pour passer de 15 volts à 6 volts. VOLT VOLT 15 – 6 = 9 volts, 12 V puis il faut mesurer la valeur ohmique de la bobine du relais et, en admet- connaissant le nombre d'ampères qui watt = volt x ampère tant que le résultat obtenu est 50 doivent s'écouler dans la bobine, on 9 x 0,12 = 1,08 watt ohms, il faut calculer la valeur du cou- peut calculer la valeur de la résistance rant absorbé, en utilisant la formule : pour obtenir une chute de 9 volts, en Etant donné que nous avons relié utilisant la formule : deux résistances de 150 ohms en ampère = volt : ohm parallèle, elles devront pouvoir sup- ohm = volt : ampère porter chacune au moins la moitié on saura ainsi qu'il absorbe : 9 : 0,12 = 75 ohms de la puissance, comme nous le démontre également cette for- 6 : 50 = 0,12 ampère, Etant donné que 75 ohms ne corres- mule : pondent pas à une valeur standard, on peut relier en parallèle deux résistances watt = (volt x volt) : ohm de 150 ohms, comme nous l'avons déjà (9 x 9) : 150 = 0,54 watt vu dans la leçon numéro 2. Deux résistances de 150 ohms Pour connaître la puissance en watt d'une puissance de 0,5 watt, c’est- que devra avoir cette résistance, on uti- à-dire de 1/2 watt, sont donc néces- lise la formule suivante : saires. 102ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 260 : Comment calculer 10 000 ohms R1 10 V la valeur de R2 dans un pont pour connaître la tension à ses 10 20 30 40 bornes. 0 50 On veut réaliser un pont de résis- VOLT tances en mesure d'abaisser une tension de 30 volts à 10 volts seu- 30 Vcc VR2 on obtiendra donc : lement. Comment faire pour connaître la valeur de la résistance R2 10 000 : (30 – 10)] x 10 de R2, sachant que celle de la résis- = 5 000 ohms tance R1 est de 10 000 ohms ? 5 000 ohms Etant donné que 5 000 ohms ne Solution : pour calculer la valeur ohm R2 = correspondent pas à une valeur ohmique de la résistance R2, on [R1 : (Vcc – volt sur R2)] standard, on peut relier en paral- peut utiliser cette formule : lèle deux résistances de 10 000 x volt sur R2 ohms, et obtenir ainsi 5 000 ohms. Figure 261 : Comment calculer la 0,5 A 3V valeur d'une résistance, en connaître sa valeur ohmique connaissant la chute de tension à 12 34 10 20 30 40 exacte ? ses bornes. 05 0 50 Solution : pour connaître la valeur Ayant relié en série une résistance AMPÈRE VOLT de la résistance reliée en série, on d'une valeur inconnue à un circuit peut utiliser la formule : absorbant un courant de 0,5 6 ohms ampère et étant donné que l'on ohm = volt : ampère trouve sur ses bornes une tension de 3 volts, comment faire pour 3 : 0,5 = 6 ohms Figure 262 : Comment transformer un milliampèremètre en voltmètre. 1 mA 0,2 0,4 0,6 0,8 1 mA 0,2 0,4 0,6 0,8 TRIMMER 01 01 mA mA 50 volts 50 volts 10 000 ohms 50 000 ohms 47 000 ohms Disposant d'un instrument de Solution : pour calculer la valeur de quer en série sera toujours infé- mesure de 1 milliampère à fond cette résistance, on peut utiliser la for- rieure aux 50 000 ohms calculés. d'échelle, comment faire pour le mule suivante : transformer en un voltmètre per- Pour amener l'aiguille à fond mettant de lire une tension maxi- ohm = (volt : mA) x 1 000 d'échelle avec une tension de 50 male de 50 volts à fond d'échelle volts, il est conseillé de choisir une 10 000 ? Quelle résistance faut-il (50 : 1) x 1 000 valeur standard inférieure à 50 000 lui relier en série ? = 50 000 ohms ohms, par exemple 47 000 ohms et, ensuite, de relier en série à Etant donné que dans ce calcul on ne cette résistance un trimmer de tient pas compte de la résistance 10 000 ohms qui servira au cali- interne de l'instrument, la valeur à appli- brage du fond d'échelle. 103ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

watt LE COURS watt = volt x ampère watt = (volt x milliampère) : 1 000 watt = (millivolt x ampère) : 1 000 watt = (ampère x ampère) x ohm watt = ((ampère x ampère) x kilohm ) : 1 000 watt = (mA x mA) x kilohm x 1 000 watt = (volt x volt) : ohm watt = ((volt x volt) : kilohm) : 1 000 watt = ((mV x mV) : ohm) : 1 000 000 Figure 263 : Comment calculer la C 12 34 Solution : pour calculer la puis- puissance d'une résistance en B 05 sance en watts de cette résistance, connaissant le courant qui la il faut utiliser cette formule : parcourt. E AMPÈRES watt = On veut relier une résistance de 1,5 ohm 2A (ampère x ampère) x ohm 1,5 ohm sur l'émetteur d'un tran- sistor qui absorbe un courant de 2 6 watts On obtient donc : ampères. Comment faire pour connaître la puissance en watts de (2 x 2) x 1,5 = 6 watts cette résistance ? Figure 264 : Comment calculer la 1,8 A 10,63 V puissance d'un amplificateur, AMPLIFICATEUR EFFICACES connaissant volts et ampères. 1234 05 ALIMENTATION 30 V AMPÈRE Ayant un amplificateur hi-fi alimenté tude ne pourra jamais dépasser la 10,63 x 1,8 avec une tension de 30 volts et valeur de la tension d'alimentation de = 19,13 watts maximaux absorbant, à la puissance maximale, 30 volts, pour obtenir les volts efficaces, un courant de 1,8 ampère, comment on doit diviser cette valeur par 2,82 : Ne connaissant pas le rendement faire pour savoir combien de watts de notre amplificateur, il est pré- sonores on peut en obtenir ? 30 : 2,82 = 10,63 volts efficaces férable de multiplier ces watts par le coefficient de pondération 0,75. Solution : étant donné que dans On peut donc multiplier les 10,63 volts Ainsi, la puissance maximale que l'enceinte entre un signal de basse par les ampères, et ainsi obtenir les l'on obtiendra ne dépassera jamais fréquence alternatif, dont l'ampli- watts sonores : les 14,34 watts effectifs. Quand une inductance et un conden- à les traverser. Cette résistance n'a influencée par la fréquence, est appe- sateur sont soumis à une tension pas une valeur ohmique fixe, on ne lée réactance et est indiquée par les alternative, ils se comportent comme peut donc pas la mesurer avec un sigles : une résistance et donc, plus leur multimètre ordinaire car sa valeur valeur ohmique est importante, plus varie selon les variations de la fré- XL si la réactance est inductive la tension rencontre des difficultés quence. Cette valeur ohmique, XC si la réactance est capacitive 104ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Une inductance (voir les figures 265 - une importante valeur XL si la - une importante valeur XC si la et 266) présente : fréquence est importante. fréquence est faible, - une faible valeur XL si la fréquence Un condensateur (voir les figures 268 - une faible valeur XC si la fréquence est faible, et 269) présente : est importante. La réactance de la capacité et de l'inductance LL Figure 265 : En appliquant un signal alternatif basse Figure 266 : En appliquant un signal alternatif haute fréquence fréquence sur l'entrée d'une inductance, on retrouvera, sur sur l'entrée d'une inductance, on retrouvera, sur sa sortie, sa sortie, un signal de même amplitude car, pour ces un signal très atténué car, pour ces fréquences, l'inductance fréquences, l'inductance présente une faible résistance XL. présente une résistance XL très importante. valeur XL d'une INDUCTANCE L FORMULES pour convertir XL (ohm) = 6,28 x Hz x Henry une valeur d’inductance : XL (ohm) = 6,28 x KHz x milliHenry henry x 1 000 = millihenry XL (ohm) = 6,28 x MHz x microHenry microhenry : 1 000 = millihenry XL (ohm) = 0,00628 x Hz x milliHenry millihenry x 1 000 = microhenry XL (ohm) = 0,00628 x KHz x microHenry C Figure 267 : Formules à utiliser pour calculer la valeur XL d'une inductance. C Figure 268 : En appliquant un signal alternatif basse Figure 269 : En appliquant un signal alternatif haute fréquence fréquence sur l'entrée d'un condensateur, on retrouvera, sur sur l'entrée d'un condensateur, on retrouvera, sur sa sortie, sa sortie, un signal très atténué car, pour ces fréquences, un signal de même amplitude car, pour ces fréquences, la la capacité présente une résistance XC très importante. capacité présente une faible résistance XC. valeur XC d'un CONDENSATEUR C Calculer XL et XC en fonction XC (ohm) = 159 000 : (Hz x microFarad) de la fréquence XC (ohm) = 159 000 : (KHz x nanoFarad) XC (ohm) = 159 000 : (MHz x picoFarad) Exemple : quelle est la valeur ohmique XC (ohm) = 159 : (KHz x microFarad) XL d'une inductance de 100 microhen- XC (ohm) = 159 : (MHz x nanoFarad) rys traversée par un signal basse fré- quence de 4 kHz, ou bien par un signal Figure 270 : Formules à utiliser pour calculer la valeur XC d'un condensateur. haute fréquence de 20 mégahertz ? FORMULES FORMULES Solution : pour calculer la valeur pour convertir une valeur de capacité : pour convertir une valeur de fréquence : ohmique XL, pour une fréquence de 4 kHz, on utilise la formule suivante : picofarad : 1 000 = nanofarad hertz : 1 000 = kilohertz picofarad : 1 000 000 = microfarad hertz : 1 000 000 = mégahertz XL ohm = 0,00628 x kHz x microhenry nanofarad : 1 000 = microfarad kilohertz x 1 000 = hertz nanofarad x 1 000 = picofarad kilohertz : 1 000 = mégahertz NON LES FORMULES NE SONT PAS FAUSSES ! En effet, si vous divisez 1000 Hz par microfarad x 1 000 = nanofarad mégahertz x 1 000 = kilohertz 1000, vous obtenez bien 1 kHz ! Ceci mégahertz x 1 000 000 = hertz s’applique également pour les ohms, les henrys, les picofarads, etc. 105ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS On aura donc, pour une fréquence de 159 000 : (4 x 2,2) condensateur car il laissera passer 4 kHz, une valeur XL de : = 18 068 ohms toutes les fréquences audio, mais pas les tensions continues présentes sur 0,00628 x 4 x 100 Donc, une capacité de 2,2 nanofarads la base ou sur le collecteur (voir les = 2,51 ohms se comporte, pour une fréquence de figures 271 et 272). 4 kHz, comme s'il s'agissait d'une Pour calculer la valeur ohmique XL, pour résistance de 18 068 ohms. Etant donné que nous savons que les une fréquence de 20 mégahertz, on uti- fréquences audio sont des tensions lise la formule : En présence d'une tension continue, alternatives pouvant aller d'un mini- tous les condensateurs se comportent mum de 25 Hz (fréquences des notes XL ohm = comme des isolateurs. graves), à un maximum de 20 000 Hz 6,28 x MHz x microhenry (fréquences des notes aiguës), pour Pour calculer la valeur ohmique XC d'un éviter que ce condensateur n'affaiblisse Donc, pour une fréquence de 20 MHz, condensateur de 2 200 picofarads pour considérablement le signal de BF, il on aura une valeur XL de : une fréquence de 20 MHz, on utilise la faut choisir une valeur de capacité formule : d'une faible valeur XC pour la plus 6,28 x 20 x 100 basse fréquence devant passer, c’est- = 12 560 ohms XC ohm = à-dire les 25 Hz. 159 000 : (MHz x picofarad) Comme vous pouvez le constater, pour En admettant que l'on utilise un un signal basse fréquence de 4 kHz, Donc, pour une fréquence de 20 MHz, condensateur de 0,1 microfarad, il la valeur ohmique de l'inductance de on obtient une valeur de : aura, pour la fréquence de 25 Hz, une 100 microhenrys est de 2,51 ohms, valeur XC que nous pouvons calculer tandis que si on applique sur cette 159 000 : (20 x 2 200) grâce à la formule : même inductance un signal de haute = 3,61 ohms fréquence de 20 mégaher tz, cette XC ohm = valeur devient 12 560 ohms. Vous remarquerez que pour 4 kHz, on 159 000 : (Hz x microfarad) obtient une valeur ohmique de 18 068 Exemple : calculer la valeur ohmique ohms, tandis que pour 20 MHz, on On obtiendra donc, pour la fréquence de XC d'un condensateur de 2 200 pico- obtient seulement une valeur de 3,61 25 Hz (notes graves), une valeur XC de : farads pour une fréquence de travail ohms. de 4 kHz et de 20 mégahertz. 159 000 : (25 x 0,1) Grâce à ces deux exemples, vous aurez = 63 600 ohms Solution : pour calculer la valeur compris que les inductances présen- ohmique XC d'un condensateur de tent une faible valeur XL pour les basses tandis que pour la fréquence des 2 200 picofarads, pour une fréquence fréquences et une valeur XL importante 20 000 Hz (notes aiguës), on obtien- de 4 kHz, on utilise la formule sui- pour les fréquences élevées. dra une valeur XC de : vante : Les condensateurs, par contre, se com- 159 000 : (20 000 x 0,1) XC ohm = portent de façon inverse, c’est-à-dire = 79,5 ohms 159 000 : (kHz x nanofarad) qu'ils présentent une importante valeur XC pour les basses fréquences et une Comme vous pouvez le remarquer, les Etant donné que dans cette formule la faible valeur XC pour les fréquences fréquences les plus basses considèrent capacité doit être exprimée en nano- élevées. cette capacité de 0,1 microfarad comme farads, on doit tout d'abord convertir s'il s'agissait d'une résistance de les 2 200 picofarads en nanofarads en Comment 63600 ohms, tandis que les fréquences les divisant par 1 000 : transférer un signal BF les plus hautes considèrent cette capa- cité comme s'il s'agissait d'une résis- 2 200 : 1 000 Pour transférer un signal BF d'une tance de 79,5 ohms seulement. = 2,2 nanofarads source vers la base d'un transistor ou pour le transférer du collecteur d'un Il semble donc évident que les fré- Une fois cette conversion effectuée, premier transistor vers la base d'un quences basses subiront une atté- on peut insérer nos données dans la second, il est nécessaire d'utiliser un nuation plus importante que les fré- formule pour obtenir : quences hautes. 1,5 V 1,5 V 6V C B C C B B E E E 1,5 V TR2 TR1 TR1 Figure 271 : Si on ne place pas un condensateur entre la Figure 272 : Pour éviter que la tension présente sur le base du transistor et le microphone, la tension présente sur collecteur du premier transistor ne se retrouve sur la base la base sera court-circuitée vers la masse. du second, on doit insérer un condensateur. 106ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS 25 Hz 25 Hz 0,1 mF C 4,7 mF C E E B B R1 XC R1 1 353 ohms XC 63 600 ohms Figure 273 : Si on place un condensateur de 0,1 microfarad Figure 274 : Si on remplace le condensateur de 0,1 microfarad sur l'entrée d'un transistor, pour une fréquence de 25 Hz, il par un condensateur d'une capacité de 4,7 microfarads, il présentera une valeur XC de 63 600 ohms. présentera une valeur XC de 1 353 ohms seulement. Pour éviter que les fréquences les plus Si la valeur de la résistance R1 est de sentera, pour cette fréquence, une basses ne subissent une atténuation 10 000 ohms, on peut alors choisir un faible réactance. trop importante, il suffit de choisir une condensateur d'une valeur XC inférieure valeur de capacité permettant d'ob- pour une fréquence de 25 Hz : En effet, si l'on calcule sa valeur XC tenir, avec une fréquence de 25 Hz, pour une fréquence de 12 MHz, en uti- une valeur XC d'au moins 10 fois infé- 10 000 : 10 lisant la formule : rieure à la valeur de la résistance R1, = 1 000 ohms reliée entre la base et la masse du XC ohm = transistor. Pour connaître la valeur en microfarads 159 000 : (MHz x picofarad) de la capacité à utiliser pour ce cou- Si la valeur de la résistance R1 était plage, on peut encore utiliser cette On obtient seulement une valeur de : de 47 000 ohms (voir figure 275), on même formule : devrait alors choisir un condensateur 159 000 : (12 x 100) d'une valeur XC inférieure pour une fré- microfarad = = 132,5 ohms quence de 25 Hz : 159 000 : (25 x 1 000) = 6,3 On trouvera donc toujours dans les 47 000 : 10 = 4 700 ohms Etant donné que cette valeur n'est pas étages amplificateurs haute fréquence, standard, on pourra utiliser une capa- des condensateurs de couplage avec Pour connaître la valeur en microfa- cité supérieure, par exemple 10 micro- des capacités rarement supérieures à rads de la capacité à utiliser pour ce farads. 100 picofarads. couplage, on peut utiliser cette for- mule : Comment Comment transférer éliminer le signal HF microfarad = un signal HF d'un signal redressé 159 000 : (25 x 4 700) = 1,3 Pour transférer les signaux haute fré- Un signal haute fréquence modulé en Etant donné que 1,3 microfarad n'est quence, qui commencent à environ AM et capté par un récepteur, a tou- pas une valeur standard, on pourra uti- 0,5 MHz et atteignent jusqu'à jours le signal de basse fréquence liser une capacité supérieure, par 1000 MHz, on peut utiliser des conden- superposé, à la fois sur les demi-ondes exemple 1,5 microfarad ou 2,2 micro- sateurs de faible capacité. positives et sur les demi-ondes néga- farads. tives (voir figure 277). Si l'on veut transférer un signal de Si l'on remplaçait cette capacité par 12 MHz sur l'entrée d'un transistor Pour prélever la BF seulement de ce un condensateur de 4,7 microfarads amplificateur (voir figure 275), ayant signal modulé, on doit tout d'abord le (voir figure 274), on obtiendrait une une résistance de 47 000 reliée entre faire passer à travers une diode de valeur XC de : la base et la masse, on pourra tran- redressement afin d'obtenir sur sa sor- quillement utiliser un condensateur de tie une seule demi-onde HF, avec la BF 159 000 : (25 x 4,7) 100 picofarads car cette capacité pré- superposée (voir figure 278). = 1 353 ohms 25 Hz 25 Hz 1,3 mF C 4,7 mF C B B XC XC 4 700 ohms E 1 000 ohms E R1 R1 47 000 ohms 10 000 ohms Figure 275 : En fonction de la valeur ohmique de la résistance Figure 276 : Si la valeur de la résistance R1, reliée entre la base R1, on devrait toujours choisir une capacité qui, à 25 Hz, et la masse, était de 10000 ohms, on devrait choisir une capacité présenterait une valeur XC dix fois inférieure. qui présenterait une valeur XC inférieure à 1 000 ohms. 107ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS BF HF + BF des récepteurs AM complets, vous HF remarquerez qu'après la diode de redressement se trouve toujours ce Figure 277 : Dans tous les émetteurs modulés en AM (modulation d'amplitude), condensateur relié à masse destiné le signal BF provenant d'un microphone, ou d'un magnétophone, se superpose au à éliminer le signal de haute fré- signal haute fréquence. Ainsi, on retrouve sur les deux extrémités opposées du quence du signal redressé (voir figure signal HF, c’est-à-dire sur la supérieure et sur l'inférieure, un \"double\" signal BF. 278). HF + BF Le signal basse fréquence, ne pouvant pas se décharger à masse en raison SIGNAL BF SIGNAL BF SEUL de l'importance de la valeur XC du REDRESSÉ condensateur, pourra atteindre les étages amplificateurs BF successifs 1 000 pF sans aucune atténuation. Figure 278 : En réception, pour séparer le signal BF du signal HF, on doit les faire Comment passer à travers une \"diode de redressement\", de façon à éliminer les demi-ondes ne pas atténuer positives ou négatives du signal HF. Après la diode, il faut placer un condensateur un signal HF qui, grâce à sa faible valeur XC, pourra décharger vers la masse le signal HF redressé seulement en laissant intact le signal BF. Pour prélever du collecteur d'un tran- sistor amplificateur haute fréquence Pour éliminer la HF du signal afin de ne 159 000 : (0,0015 x 1 000) (voir TR1) le signal HF maximal, il faut conser ver que le signal BF, il suffira = 106 000 ohms relier, en série, une impédance à la d'appliquer, entre la sortie de la diode résistance. et la masse, un condensateur de faible Note : la formule veut que la valeur capacité, par exemple de 1 000 pF. de la fréquence soit exprimée en En effet, si le collecteur de TR1 était MHz, donc, 0,0015 correspond aux alimenté par une résistance de 1 000 En admettant que le signal HF soit de 1 500 Hz exprimés en MHz. En effet, ohms et si le signal amplifié avait une 2 MHz et que la fréquence du signal en le divisant par 1 000 000, on fréquence de 88 MHz, une partie du BF soit de 1 500 Hz, on pourra calcu- obtient : signal se déchargerait sur la tension ler la valeur XC de cette capacité de positive d'alimentation. 1 000 picofarads pour la fréquence de 1 500 : 1 000 000 2 MHz et pour la fréquence de = 0,0015 MHz L'impédance de 220 microhenrys reliée 1 500 Hz, en utilisant la formule : en série à cette résistance (voir figure Le signal de HF de 12 MHz considérera 281), offrira, avec sa valeur XL, une XC ohm = cette capacité de 1 000 pF comme s'il valeur ohmique que l'on pourra calcu- 159 000 : (MHz x picofarad) s'agissait d'une résistance de seule- ler en utilisant cette formule : ment 79,5 ohms, et par conséquent Pour la fréquence des 2 MHz, ce se déchargera vers la masse pour être XL ohm = 6,28 x MHz x microhenry condensateur présentera une valeur automatiquement éliminé. XC de : 6,28 x 88 x 220 = 121 580 ohms Le signal BF considérera cette capa- 159 000 : (2 x 1 000) cité comme une résistance de 106 000 Le réglage = 79,5 ohms ohms, et ne réussira donc pas à se de la tonalité décharger à masse (voir figure 279). Pour la fréquence des 1 500 Hz, ce Dans un étage BF, la réactance d'un condensateur présentera une valeur Dans les prochaines leçons, lorsque condensateur peut être exploitée pour XC de : nous vous proposerons de réaliser atténuer uniquement les notes des aigus, c’est-à-dire toutes les fréquences supérieures à 10 000 Hz, en reliant à masse un condensateur de 22 000 pF ou d'une valeur différente (voir figure 282). HF + BF 1 000 pF HF BF 79,5 ohms 106 000 ohms Figure 279 : Quand le signal HF sortant de la diode de redressement rencontre une capacité de 1 000 picofarads reliée à \"masse\", il considère le condensateur comme une résistance de 79,5 ohms et donc se décharge à masse, tandis que le signal BF, le considérant comme une résistance de 106 000 ohms ne sera pas atténué. 108ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Pour comprendre comment un conden- 1 000 OUI1 000 sateur peut atténuer seulement les fré- ohms quences des aigus de 12 000 Hz et ohms non pas celles des notes moyennes de NON 800 Hz, il suffit de calculer la valeur 121 580 220 µH XC pour les deux fréquences citées, en C ohms utilisant la formule suivante : B C XC ohm = E B 159 000 (kHz x nanofarad) TR1 E Etant donné que la formule veut que la valeur de la fréquence soit expri- Figure 280 : Si une résistance de faible TR1 mée en kHz, on doit tout d'abord valeur ohmique (1000 ohms) est reliée convertir en kHz les fréquences don- au collecteur d'un transistor Figure 281 : Si on relie en série une nées en hertz, en les divisant par amplificateur, la haute fréquence se impédance de 220 microhenrys à ces 1 000 : déchargera sur la ligne positive 1 000 ohms, le signal HF considérera d'alimentation. ce composant comme s'il s'agissait 800 Hz : 1 000 = 0,8 kHz d'une résistance de 121 580 ohms et ne parviendra pas à le traverser. 12 000 Hz : 1 000 = 12 kHz 800 Hz 800 Hz 22 000 pF 22 000 pF 47 000 ohms 9 034 ohms Figure 282 : Un condensateur d'une capacité adéquate relié à masse est capable d'atténuer les fréquences audio. Pour une fréquence de 800 Hz, une capacité de 22 000 pF aura une valeur XC de 9 034 ohms. Si on relie en série un potentiomètre au condensateur, il faudra ajouter la valeur XC du potentiomètre à celle du condensateur. Dans ce cas, les fréquences moyennes et basses subiront une atténuation faible. 12 000 Hz 12 000 Hz 22 000 pF 22 000 pF 47 000 ohms 602 ohms Figure 283 : Lorsqu'une fréquence élevée de 12 000 Hz parviendra sur ce condensateur, la valeur XC descendra vers les 602 ohms. Cette fréquence subira donc une atténuation plus importante par rapport à la fréquence des 800 Hz. En tournant le curseur du potentiomètre, on parviendra à augmenter la valeur ohmique XC du condensateur, et on pourra donc doser à volonté l'atténuation des fréquences aiguës uniquement. Etant donné que la valeur de la capa- 159 000 : (12 x 22) de 12 kHz et de 9 034 ohms pour celle cité doit être exprimée en nanofarad, = 602 ohms de 0,8 kHz, toutes les notes aiguës on divise 22 000 picofarads par 1 000, seront davantage atténuées que les obtenant ainsi : La fréquence de 0,8 kHz considérera notes graves. donc ce condensateur comme une 22 000 : 1 000 = 22 nanofarads résistance de 9 034 ohms reliée à Dans les réglages de tonalité, le masse, tandis que la fréquence de condensateur est toujours relié en En introduisant les valeurs déjà conver- 12 kHz considérera ce condensateur série à un potentiomètre pour pouvoir ties dans la formule précédente, on comme une résistance de 602 ohms régler la valeur de l'atténuation (voir obtient : reliée à masse. figure 283). 159 000 : (0,8 x 22) Etant donné que la valeur XC est seu- N G. M. = 9 034 ohms lement de 602 ohms pour la fréquence 109ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LEÇON LE COURS N°10 Apprendre l’électronique en partant de zéro Couches ionisées Dans cette leçon, nous vous expliquerons comment les ondes radio- de l’atmosphère électriques se propagent dans l’espace. Vous découvrirez ainsi que et propagation certaines gammes de fréquences, telles que les ondes moyennes, des ondes radio les ondes courtes et les ondes très courtes, ne parviennent pas à atteindre de longues distances pendant le jour, tandis que, pendant Les signaux des fréquences radio rayon- la nuit, étant réfléchies vers la terre par les couches ionisées de l’at- nent de l’antenne émettrice dans mosphère, elles parviennent à atteindre des distances se chiffrant toutes les directions, c’est pourquoi en milliers de kilomètres. certains signaux suivent la superficie terrestre et d’autres se dirigent vers le D’autres gammes de fréquences, comme celles appelées VHF(1) et ciel (voir figure 284). UHF(2), lorsqu’elles rencontrent les couches ionisées, ne sont ni absorbées ni réfléchies et, donc, poursuivent librement leur course Les ondes qui s’éloignent de l’antenne vers l’espace. C’est pour cette raison que ces gammes sont choi- en se propageant en suivant la sur- sies pour communiquer avec les navettes spatiales et également face de la terre sont communément pour recevoir sur terre tous les signaux transmis par les satellites appelées “ondes de sol” ou “de sur- géostationnaires. face”. Nous compléterons la leçon en vous expliquant ce qu’est l’AM, ou Les ondes qui se propagent vers l’es- modulation d’amplitude, ainsi que la FM, ou modulation de fréquence. pace, en se détachant nettement de la surface de la terre, sont appelées Vous apprendrez aussi que le mot “modulation” signifie appliquer “ondes spatiales”, et celles qui, réflé- un signal audio basse fréquence (BF) sur un signal porteur haute chies par des couches ionisées de l’at- fréquence (HF) et que cette opération permet de “transporter” un mosphère, reviennent vers la terre, sont son à une distance considérable et à une vitesse de 300 000 km généralement appelées “ondes réflé- par seconde. chies”. Pour séparer, en réception, le signal BF du signal HF modulé, vous Les ondes réfléchies sont générées à verrez que l’on utilise une simple diode de redressement pour l’AM cause de l’ionosphère qui se trouve à et un transformateur moyenne fréquence associé à deux diodes de environ 60 km de la terre et est com- polarité opposée pour la FM. posée de nombreuses couches pou- vant atteindre jusqu’à 300 km (voir figure 285). Ces couches présentent la caractéristique de pouvoir réfléchir certaines gammes de fréquences radio, comme un miroir frappé d’un rayon de lumière. La hauteur des couches ionisées com- prises entre 60 km minimum et 300 km maximum n’est pas constante car les différents gaz qui composent l’ionosphère absorbent de Figure 284 : Les ondes radio rayonnent de l’antenne émettrice dans toutes les (1) VHF = Very High Frequency, quelquefois directions. Les ondes radio qui suivent la surface terrestre sont appelées “ondes appelées THF pour Très Hautes Fréquences de sol” ou “de surface”, tandis que celles qui rayonnent vers le ciel sont appelées ou hyperfréquences - 30 à 300 MHz. “ondes spatiales”. (2) UHF = Ultra High Frequency, Ultra Hautes Fréquences - 300 à 3 000 MHz. 110ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS manière différente les radiations solaires. Comme vous pouvez le voir sur la figure 285, pendant les heures du jour les rayons ultraviolets émis par le soleil forment autour de notre globe 4 cein- tures de couches ionisées appelées D, E, F1 et F2. La couche D : c’est la couche se trou- Figure 285 : Pendant les heures du jour, on trouve autour de notre planète 4 vant à environ 60-80 km. couches ionisées situées à différentes hauteurs appelées D, E, F1 et F2. La ceinture La couche E : c’est la couche se trou- de la couche D, à 60-80 km, absorbe totalement les ondes moyennes, courtes et vant à environ 100-120 km. très courtes qui, ne réussissant pas à atteindre les couches réfléchissantes E, F1 La couche F1 : c’est la couche se et F2, ne sont pas renvoyées vers la terre pendant le jour. trouvant à environ 160-200 km. La couche F2 : c’est la couche se trouvant à environ 260-300 km. Pendant la nuit, la couche D disparaît et la couche F2 descend jusqu’à rejoindre la couche inférieure F1 (voir figure 286). Cette unique couche noc- turne, née de la fusion de F1 et F2, est tout simplement appelée F. Les couches ionisées capables de refléter les ondes radio vers la surface terrestre sont les couches E et F seu- lement. La couche la plus basse de l’iono- sphère, c’est-à-dire D, présente seu- lement pendant le jour, absorbe tota- lement toutes les fréquences des ondes moyennes, courtes et très cour tes. Ces ondes radio ne pouvant pas Figure 286 : Pendant la nuit, la couche D disparaît et les couches F1 et F2 s’unissent atteindre les couches réfléchissantes en formant une seule couche appelée F. La couche D, qui absorbait les ondes radio E et F, ne peuvent pas être renvoyés étant absente, celles-ci réussissent à atteindre les couches réfléchissantes E et vers la terre. C’est pour cette raison F. Les fréquences VHF, UHF et SHF, traversant les couches D, E et F, poursuivent que la propagation à longue distance librement leur course dans l’espace. de ces ondes ne s’effectue pas durant les heures du jour, mais commence uni- quement quelques heures après le cou- cher du soleil, lorsque la couche D dis- paraît. Pendant le jour, la propagation des ondes moyennes, courtes ou très courtes s’effectue uniquement par ondes de sol qui ne permettent toute- fois pas de couvrir de grandes dis- tances (voir figure 287). Pendant la nuit, lorsque la couche D Figure 287 : Pendant le jour, les émetteurs sur ondes moyennes, courtes et très disparaît, ces ondes radio, pouvant courtes peuvent être captés par l’intermédiaire des “ondes de sol” seulement. rejoindre les couches E et F, sont à Par contre, on peut recevoir, même pendant le jour et sans aucune atténuation, nouveau réfléchies vers la sur face de les émetteurs des satellites TV qui utilisent les fréquences VHF, UHF et SHF, car la terre et peuvent ainsi atteindre des elles traversent les couches D, E, F1 et F2. distances remarquables (voir figure 288). Les ondes réfléchies présentent tou- tefois l’inconvénient de ne pas être très stables car les couches ionisées chan- gent continuellement de hauteur, en 111ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS tions étrangères situées à des milliers de kilomètres de nous. Nous avons expliqué comment les ondes moyennes, les courtes et les très courtes se propagent, mais nous n’avons pas encore évoqué le com- portement des fréquences supé- rieures à 100 MHz appelées VHF, UHF et SHF, ou plus simplement ondes métriques, ondes décimétriques et micro-ondes. Figure 288 : Quand la couche D disparaît pendant la nuit, toutes les fréquences Quand ces fréquences rencontrent les des ondes courtes et très courtes, parvenant à atteindre la couche réfléchissante couches ionisées D, E, F1 et F2, elles F, sont renvoyées vers la terre et atteignent ainsi des distances remarquables. ne sont ni absorbées ni réfléchies, Seules les ondes moyennes sont réfléchies par la première couche E et rarement mais elles continuent librement leur par la couche F. course vers l’espace. S’il en allait autrement, nous ne pourrions pas rece- provoquant ainsi le phénomène très La zone dans laquelle il est presque voir de la terre les signaux provenant rapide et typique de l’évanescence du impossible de recevoir ces signaux est des satellites placés en orbite dans signal capté. L’évanescence, égale- appelée “zone de silence” ou “zone l’espace, ni même parler avec les ment appelée “fading”, se manifeste d’ombre”. astronautes voyageant dans une par une variation lente et constante de navette spatiale. l’intensité du signal capté. La gamme des ondes moyennes ne subit pas ce phénomène. En effet, Toutes les fréquences VHF, UHF et SHF Ce phénomène provoque l’affaiblisse- contrairement aux ondes courtes et émise par un émetteur terrestre ne peu- ment continu du signal de l’émetteur très courtes, les ondes moyennes sont vent être captées par voie directe, et capté pour lui rendre ensuite, en réfléchies vers la terre par la première puisque la terre est ronde, leur portée quelques secondes, son intensité couche ionisée E, qui se trouve à une est dite “optique” ou “à vue” (voir figure maximale. Ce phénomène se produit hauteur de seulement 100-120 km. 289). normalement durant les premières De ce fait, la zone couverte par les heures du soir et les premières heures ondes de sol se termine là où com- Afin, justement, d’augmenter leur por- du jour, lorsque les rayons du soleil mence la zone couverte par les ondes tée optique, toutes les antennes émet- commencent à influencer les couches réfléchies. trices sont installées sur des points D, E, F1 et F2 présentes dans l’iono- hauts. sphère. C’est justement parce qu’on peut les recevoir de jour comme de nuit que les Les fréquences VHF et SHF rayonnées Sachez aussi que les couches ionisées ondes moyennes ont été choisies par par des satellites placés dans l’espace sont également influencées par les de nombreux pays pour la diffusion de sont captées de façon directe en orien- taches solaires et les orages magné- leurs programmes nationaux. tant la parabole réceptrice vers ces tiques, c’est-à-dire des variations du satellites. champ magnétique terrestre qui pro- De nuit, ces ondes sont réfléchies tant voquent ce que l’on appelle les par la couche E que par la couche F. Les ondes UHF, VHF et SHF, qui sui- “aurores boréales”. vent la voie terrestre, sont caractéri- C’est pour cette raison qu’il est alors sées par leur capacité à être facilement Certaines fréquences de la gamme des possible de capter de nombreuses sta- réfléchies ou réfractées (voir figure ondes très courtes et, précisément 291), et sont, pour cette raison, celles comprises entre 20 et 40 MHz, capables d’atteindre des zones où se comportent de façon complètement l’onde directe ne réussirait pas à arri- différente des autres fréquences. En ver. effet, elles ne réussissent pas à dépas- ser les 30 km. Ces fréquences peuvent ensuite réap- Figure 289 : Les fréquences VHF ou UHF rayonnées par un émetteur TV terrestre paraître, par l’intermédiaire des ondes ne peuvent être captées que par l’intermédiaire des “ondes de sol”. Comme la réfléchies, à une distance de plus de terre est ronde, leur portée peut dépasser la portée “optique”. C’est pour cette 1 000 km. En supposant donc qu’il y raison que les antennes émettrices sont installées au sommet des points hauts ait une antenne émettrice rayonnant afin de pouvoir atteindre de plus grandes distances. un signal sur ces fréquences à Paris, on ne pourra pas le recevoir en grande banlieue, mais, par contre, on le cap- tera parfaitement, que l’on se trouve à Madrid, Berlin ou à New York. 112ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 290 : Les “ondes de sol” ne suivent jamais une ligne droite, car elles sont Pour la faire parvenir à son but en peu attirées vers le sol par le champ magnétique terrestre. Une antenne émettrice de temps, il n’existe qu’un seul moyen : placée à 300 m au-dessus du niveau de la mer, a un “horizon optique” d’environ la mettre à bord d’un véhicule très 60 km, mais, sous l’effet de l’attraction du champ magnétique terrestre ces ondes rapide tel qu’un avion à réaction (signal radio réussissent à atteindre de plus grandes distances. HF). De la même façon, pour faire en sorte qu’un signal basse fréquence atteigne rapidement une distance remarquable, on a pensé à le “mettre à bord” d’un signal rapide tel qu’un signal haute fré- quence, capable de parcourir 300 000 km par seconde. Le signal haute fréquence qui “trans- porte” le signal basse fréquence est appelé “signal HF modulé”. En simplifiant, un signal haute fré- quence peut être modulé de deux façons différentes : en amplitude, comme on le fait normalement pour les ondes moyennes et courtes, ou bien en fréquence, pour les gammes VHF et UHF. Figure 291 : Les ondes VHF et UHF ont pour caractéristique de pouvoir être Modulation d’amplitude réfléchies, diffractées et réfractées si elles rencontrent un obstacle. En pratique, elles se réfléchissent ou se diffractent comme le fait la lumière avec un miroir et Pour moduler un signal en amplitude, c’est pour cette raison qu’elles peuvent atteindre des zones que l’onde directe on superpose le signal basse fréquence n’atteindrait jamais. (voir figure 292) sur le signal haute fré- quence, obtenant ainsi un signal HF Modulation A présent, vous vous demanderez com- d’amplitude variable, qui reproduit fidè- des signaux HF ment il est possible qu’un signal haute lement la sinusoïde du signal basse fréquence se transforme en un signal fréquence. Comme vous pouvez le voir Les signaux HF peuvent atteindre des audible basse fréquence. La réponse sur les figures 292 et 293, le signal distances de centaines ou de milliers est simple : les signaux HF ne sont uti- HF se trouve sur les deux extrémités de kilomètres et être captés par l’in- lisés, dans les transmissions radio ou du signal de haute fréquence. termédiaire d’une antenne, mais nous télé, que comme “véhicule porteur” ne réussirons jamais à les entendre pour transporter n’importe quel signal Lorsqu’un récepteur reçoit un signal parce que notre oreille ne réussit pas basse fréquence à une vitesse de haute fréquence modulé en amplitude, à percevoir des fréquences supérieures 300 000 km à la seconde. il doit le “couper” à la moitié pour pou- à 20 000 hertz. voir ensuite extraire le signal BF uni- Pour mieux expliquer le concept de quement. Pour cela, il utilise une simple Et pourtant, si nous allumons une radio “véhicule porteur”, voici un exemple. diode de redressement (voir figure nous réussissons à entendre musique 295). et paroles, c’est-à-dire tous les signaux Si on voulait faire arriver à New York basse fréquence compris dans la une tortue (signal BF) partant de France La diode, reliée comme sur la figure gamme acoustique allant de 20 hertz par ses propres moyens, cela prendrait 296, ne laisse passer que les demi- à 20 000 hertz. des années. ondes positives. Si l’on inverse sa pola- rité (voir figure 297), seules les demi- ondes négatives passeront. BF HF + BF HF Figure 292 : Pour moduler un signal HF (Haute Fréquence) en AM (Modulation d’Amplitude), il faut superposer le signal sinusoïdal BF (Basse Fréquence) sur sa porteuse. Comme vous pouvez le remarquer, la sinusoïde BF se superpose automatiquement sur les deux extrémités du signal HF en augmentant ainsi l’amplitude (voir partie de droite du dessin). 113ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 293 : Si l’on regarde un signal superposé le signal BF, est appliqué à Par rapport à l’AM, la FM présente HF modulé en AM sur un oscilloscope, un condensateur chargé d’envoyer à l’avantage d’être exempte de pertur- on peut voir sur ses extrémités masse les éventuels résidus du signal bations électriques. En effet, un récep- supérieure et inférieure, la sinusoïde haute fréquence. De cette façon, on teur FM ne tient compte que des varia- du signal BF modulant. retrouve un signal basse fréquence tions de fréquences du signal et identique à celui que l’on a utilisé pour n’importe quelle perturbation pouvant Figure 294 : Si l’on regarde ce même moduler l’émetteur. faire varier l’amplitude du signal HF est signal HF modulé en AM avec un automatiquement ignoré. analyseur de spectre, on verra une Ce type de modulation, appelé “AM” grande raie centrale (la HF) et les deux (Amplitude Modulation), maintient la Un signal HF peut se moduler en fré- petites raies latérales (le signal BF). fréquence du signal HF fixe, mais pas quence en partant d’une fréquence Le signal de redressement composé son amplitude. La modulation AM pré- minimale de 20 hertz jusqu’à atteindre d’une demi-onde positive, ou bien d’une sente l’inconvénient d’être très sen- un maximum de 20 000 hertz. demi-onde négative, HF à laquelle est sible aux perturbations électriques ainsi qu’aux décharges atmosphériques et Seul ce type de modulation est capable de ne pas être à haute fidélité, car la de reproduire fidèlement toute la fréquence audio maximale, pouvant bande audio et c’est pour cette raison être superposée au signal HF, ne peut qu’il est utilisé pour les transmissions pas dépasser 5 000 hertz. hi-fi. C’est ainsi que toutes les fréquences, On se demande alors pourquoi, mal- captées par un microphone ou préle- gré tous ces avantages, la modulation vées sur un disque, supérieures à FM n’est utilisée que dans les 5 000 hertz sont éliminées et c’est gammes VHF et non pas dans les pourquoi nous ne parviendrons jamais gammes d’ondes moyennes ou à reproduire les fréquences très aiguës courtes. La raison est très simple : la de 10 000 à 15 000 hertz. fréquence porteuse HF, lorsqu’elle est modulée en fréquence, couvre une Modulation bande beaucoup plus large que celle de fréquence occupée par un signal modulé en amplitude. Donc, si elle était utilisée La modulation de fréquence, commu- sur les ondes moyennes ou sur les nément appelée “FM” (Frequency ondes courtes, il faudrait réduire d’au Modulation), est ainsi nommée car le moins 70 % le nombre des stations signal basse fréquence est utilisé pour émettrices déjà présentes pour éviter faire varier la fréquence du signal HF que le signal d’un émetteur n’inter- et non son amplitude. fère sur le signal de l’émetteur voisin. Impossible, bien sûr ! DIODE CONDENSATEUR DESTINÉ DE REDRESSEMENT À ENVOYER LA HF À LA MASSE HF + BF SIGNAL HF SIGNAL BF REDRESSÉ SEUL Figure 295 : Pour extraire le signal BF d’un signal HF modulé en AM, on utilise une diode qui redresse une seule demi-onde HF avec le signal BF superposé, puis on élimine le signal HF avec un condensateur de faible capacité. De cette façon, on obtient un signal BF identique à celui utilisé pour la modulation. SIGNAL HF NÉGATIF HF + BF HF + BF SIGNAL HF POSITIF Figure 296 : Si on relie la diode de détection dans ce sens, Figure 297 : Si on relie la diode de détection dans ce sens, on récupérera, sur sa sortie, les demi-ondes positives du on récupérera, sur sa sortie, les demi-ondes négatives du signal HF + BF uniquement. Le condensateur placé après signal HF + BF uniquement. Le condensateur placé après la diode (voir figure 295) éliminera le signal HF seulement la diode (voir figure 295) éliminera le signal HF seulement en laissant intacte l’information BF. en laissant intacte l’information BF. 114ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS BF HF HF + BF Figure 298 : Pour moduler en FM (Modulation de Fréquence) un signal HF, les ondes sinusoïdales BF sont additionnées et soustraites de la “fréquence porteuse”. De cette façon, la fréquence varie mais l’amplitude reste constante (ce que l’on constate sur la figure 299). Si on module un émetteur qui transmet 90 000 + 1 = 90 001 kHz En simplifiant, on peut donc considé- en AM sur une fréquence de 90 MHz, 90 000 – 1 = 89 999 kHz rer que cet émetteur occupera une avec un signal BF de 1 000 Hz, sa fré- place d’environ 40 kHz dans la bande. quence restera fixe sur 90 MHz et seule La bande occupée sera donc de : l’amplitude variera. Il en sera de même Le récepteur, pour extraire le signal BF si la fréquence HF était modulée avec 90 001 – 89 999 = 2 kHz d’un signal haute fréquence modulé en un signal BF de 5 000 Hz. FM, utilise un discriminateur composé Si on module le même émetteur avec d’un pot moyenne fréquence, équipé En simplifiant, on peut donc considé- un signal BF de 20 000 Hz (20 kHz), sa d’un secondaire avec prise centrale, et rer que cet émetteur occupera une fréquence se déplacera de plus ou de deux diodes de redressement. place d’environ 5 kHz dans la bande. moins 20 kHz et couvrira donc une bande comprise entre : Si on module un émetteur qui transmet en FM sur cette même fréquence de 90 000 + 20 = 90 020 kHz 90 MHz (90 000 kHz), avec un signal 90 000 – 20 = 89 980 kHz HF de 1 000 Hz (1 kHz), sa fréquence porteuse se déplacera de plus ou La bande occupée sera donc de : moins 1 000 Hz, et couvrira alors une gamme comprise entre : 90 020 – 89 980 = 40 kHz Figure 299 : Si l’on regarde un signal Figure 300 : Si l’on observe le même Figure 301 : Si on se déplace en HF modulé en FM sur un oscilloscope, signal HF modulé en FM avec un voiture avec la radio sur AM, réglée on verra que le signal BF resserre et analyseur de spectre, on verra une pour la réception d’un émetteur ondes élargit la fréquence de l’onde porteuse fréquence centrale qui s’élargira et se moyennes, on parviendra à le recevoir mais ne modifie pas son amplitude. resserrera au rythme du signal BF. pendant plusieurs centaines de kilomètres grâce aux “ondes de sol”. Si on se règle en FM sur un émetteur qui transmet dans la bande 88 à 108 MHz (communément appelée “bande FM”), c’est-à-dire dans la gamme VHF, on ne parviendra à le recevoir que jusqu’à la limite de sa portée “optique”. C1 MF1 DS1 C2 R1 SIGNAL BF JAF1 R2 C4 TR1 C3 C DS2 B E Figure 302 : Pour extraire le signal BF d’un signal modulé en FM, on relie deux diodes de polarité opposée sur le secondaire, muni d’une prise centrale, d’un pot moyenne fréquence. En l’absence de modulation, les deux diodes, en redressant la HF, chargent le condensateur électrolytique C4 avec une tension. En présence de modulation, les deux diodes font varier cette tension de façon à reproduire fidèlement la sinusoïde du signal BF. 115ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS R1 PILE R1 PILE 4,5 volts 9 volts 4,5 volts 9 volts POTENTIOMÈTRE4,5 volts 0 R2 9 volts 0 R2 POTENTIOMÈTRE Figure 303 : Pour comprendre comment le condensateur Figure 304 : Si l’on tourne le curseur du potentiomètre à fond vers le positif de la pile, l’aiguille de l’instrument déviera C4 peut fournir une tension variable, vous pouvez réaliser vers la droite, car on trouve 9 volts sur la borne reliée au potentiomètre, c’est-à-dire une tension supérieure à celle ce montage simple. Quand le curseur du potentiomètre (20 de 4,5 volts se trouvant à la jonction des résistances R1 kΩ) est à mi-course, l’aiguille de l’instrument reste au centre et R2. car à la jonction du pont diviseur formé par les résistances R1 et R2 (10 kΩ) on trouvera la même tension que sur le curseur du potentiomètre. Sur l’une des extrémités du condensateur électrolytique secondaire de la moyenne C4 avec le signal de la por- fréquence, on relie la POTENTIOMÈTRE PILE teuse HF, on utilise les sché- cathode d’une diode et sur R1 9 volts mas électriques des figures l’autre, l’anode de la seconde diode (voir figure 0 303, 304 et 305. 4,5 volts 302). Si on relie la borne positive d’un voltmètre à 0 central La prise centrale de cette 0 volt R2 sur le curseur d’un potentio- moyenne fréquence, comme mètre de 20 kΩ et sa borne vous pouvez le voir sur le négative sur la jonction des schéma électrique de la deux résistances R1 et R2 figure 302, se trouve reliée Figure 305 : Si l’on tourne le curseur du potentiomètre à de 10 kΩ, et si on alimente sur l’enroulement primaire fond vers le négatif de la pile, l’aiguille de l’instrument le tout à l’aide d’une pile de par l’intermédiaire du déviera vers la gauche, car sur la borne reliée au 9 volts, assumant, dans condensateur C1. potentiomètre, on trouve 0 volt, c’est-à-dire une tension notre exemple, la fonction du inférieure à celle de 4,5 volts se trouvant à la jonction des condensateur électrolytique En l’absence de modulation, résistances R1 et R2. C4, on obtient les trois pos- les deux diodes redressent sibilités suivantes : la porteuse du signal haute fréquence sinusoïdale BF utilisée pour moduler en chargeant ainsi le condensateur en FM la porteuse de l’émetteur. - En plaçant le curseur du potentiomètre électrolytique C4 placé entre les deux à mi-course, on trouvera sur la borne sorties, avec une tension proportion- Pour expliquer comment les deux positive du voltmètre une tension égale nelle à l’amplitude du signal capté. diodes parviennent à fournir une ten- à la moitié de celle fournie par la pile, sion variable, après avoir chargé le c’est-à-dire 4,5 volts (voir figure 303). En admettant que le conden- Comme la borne négative du sateur électrolytique C4 ait voltmètre est reliée à la jonc- été chargé avec une tension tion des deux résistances R1 de 1 volt, entre la diode DS1 et R2, où se trouve la moitié et la masse, on trouvera une de la tension, c’est-à-dire 4,5 tension de 0,5 volt positif et volts également, le voltmètre entre la diode DS2 et la ne remarquera aucune dif- masse, une tension de 0,5 férence de potentiel et dans volt négatif, car la jonction ces conditions, l’aiguille res- des deux résistances R1 et tera immobile sur le 0 cen- R2 est reliée à masse. tral. En présence de modulation, - Si l’on déplace le curseur les deux diodes additionnent du potentiomètre à fond vers ou soustraient à la tension le positif de la pile (voir figure présente sur le condensateur 304), on trouvera sur la électrolytique C4, les varia- borne positive du voltmètre tions de fréquence, et on une tension de 9 volts. retrouve ainsi sur la sortie Comme cette tension est une tension variable qui, en supérieure aux 4,5 volts se atteignant un maximum posi- trouvant sur la borne néga- tif et un maximum négatif, tive reliée à la jonction des reproduit fidèlement l’onde résistances R1 et R2, l’ai- 116ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 306 : A l’intérieur d’un même satellite, on trouve plusieurs types de récepteurs Russes mirent en orbite Spoutnik 2, et d’émetteurs. Des programmes TV ainsi que des communications téléphoniques un satellite long de 8 mètres pesant sont envoyés vers le satellite, par les opérateurs habilités, à l’aide d’émetteurs et 508 kg, à l’intérieur duquel ils avaient de grandes antennes paraboliques. Le satellite “arrosera” ensuite toute sa zone placé le premier voyageur de l’espace : de couverture avec les programmes TV qu’il aura reçus et retransmettra les Laika, une chienne sibérienne. communications téléphoniques aux opérateurs chargés de les faire parvenir au client final. La réponse des Américains à ces deux événements ne se fit pas attendre et, guille de l’instrument déviera brus- appelé “Spoutnik”, qui commença à dès le 31 janvier 1958, ils lancèrent quement vers la droite. tourner autour de la terre comme un de Cap Canaveral, un satellite appelé satellite, utilisant les mouvements de “Explorer 1”. - Si l’on déplace le curseur du poten- l’espace et le principe de gravitation tiomètre à fond vers le négatif de la universelle. Au début, tous ces satellites furent pile (voir figure 305), on retrouvera sur utilisés pour de simples expériences la borne positive du voltmètre une ten- La nouvelle qu’un satellite artificiel était spatiales, puis vers 1962-1963, on sion de 0 volt. Comme cette tension en orbite autour de la terre a surpris et commença à lancer les premiers satel- est inférieure aux 4,5 volts se trouvant émerveillé l’humanité toute entière. On lites géostationnaires actifs, capables sur la borne négative reliée à la jonc- comprit alors immédiatement que ce de recevoir et de transmettre simul- tion des résistances R1 et R2, l’aiguille “Spoutnik” inaugurait une aire nouvelle. tanément des conversions télépho- de l’instrument déviera brusquement niques, des programmes de télévision, vers la gauche. Encouragés par le succès du premier etc. lancement, le 3 novembre 1957, les Donc, si l’on tourne rapidement l’axe Par la suite, de nombreux satellites de du potentiomètre dans le sens des télévision furent mis en orbite. L’émis- aiguilles d’une montre puis dans le sion et la réception se per fectionnè- sens inverse, l’aiguille de l’instrument rent tellement rapidement qu’aujour- oscillera vers la valeur maximale posi- d’hui, avec une simple antenne tive ou négative, en simulant fidèlement parabolique, nous avons accès à des la forme d’une onde sinusoïdale qui, programmes de télévision en prove- comme nous le savons, est une ten- nance de pays si lointains que nous sion alternée composée d’une demi- n’aurions jamais imaginé, il y a onde positive et d’une négative. quelques années à peine, pouvoir rece- voir. Lorsqu’une chaîne de télévision vou- lait couvrir la totalité d’un pays, il lui fallait avoir recours à des centaines de répéteurs. En effet, les signaux VHF et UHF ayant une portée optique, ils ne peuvent pas franchir une col- line ou une montagne, ni même atteindre de grandes distances en rai- son de la rotondité de la terre. La Aujourd’hui, la détection d’un signal FM n’est plus effectuée par l’intermédiaire de deux diodes car les nouvelles tech- nologies nous ont donné des circuits intégrés spécifiquement conçus pour remplir cette fonction. Transmission Figure 307 : Les satellites “géostationnaires”, comme le satellite Météosat, par par satellite exemple, placés à une distance de 36 000 km, sont normalement utilisés pour les communications téléphoniques, pour diffuser des programmes TV et pour surveiller Le 4 septembre 1957, les Russes lan- les conditions météorologiques de la planète. cèrent dans l’espace une sphère de 58 cm de diamètre et de 83,6 kg 117ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS parcourir des orbites de plus en plus larges et ainsi, il échapperait à l’at- traction terrestre pour se perdre dans l’espace. Si la vitesse était inférieure à celle nécessaire, la force de gravité l’attirerait vers la surface de la terre et il finirait par s’y écraser. La théorie, tout d’abord, puis la pra- tique, ont démontré qu’un satellite par- vient à se maintenir en orbite pendant des dizaines d’années uniquement si on le place à une distance de 300 km minimum de la terre. Figure 308 : Les satellites “polaires” sont généralement utilisés à des fins militaires. C’est pour cette raison que tous les Sur cette photo, on parvient à distinguer le nombre de bateaux sur le point de satellites “polaires” tournent autour de sortir ou d’entrer dans un port. Les performances des satellites militaires sont, notre globe à une distance comprise bien entendu, tenues secrètes. On estime toutefois, qu’à l’heure actuelle, compte entre 800 et 1 000 km, et les satel- tenu de l’état de la technologie, il est possible, depuis un satellite, de lire les lites “géostationnaires” à une distance petits caractères d’un journal. d’environ 36 000 km. ligne d’horizon s’abaissant d’environ Si le ballon était en métal, on ne pour- Rappelons que la vitesse d’un satellite 63 m tous les 100 km, une onde sui- rait plus utiliser les pieds pour pouvoir se calcule en fonction de la distance vant une ligne droite se perdrait dans le lancer. Il faudrait un canon, par qui le sépare de la terre et non en fonc- l’espace. exemple, pour pouvoir lui fournir une tion de son poids. Donc, un satellite vitesse suffisante. de 1 kilogramme et un autre de 900 kg, On comprend ainsi beaucoup mieux l’in- placés à égale distance de la terre, doi- térêt des opérateurs pour le satellite On sait toutefois que, même en tirant un vent se déplacer à la même vitesse et la vitesse d’évolution de ce mode boulet en l’air à l’aide d’un canon, après pour se maintenir en orbite. de retransmission ! quelques kilomètres, il retombera au sol. Les satellites “polaires”, placés à une Plus de répéteurs, plus de mainte- Si l’on installait le canon sur un avion distance comprise entre 800 et nance desdits répéteurs, une couver- pouvant monter à 1 000 km d’altitude, 1 000 km, tournent autour de notre ture largement plus importante, une où le frottement de l’air ne pourrait pas globe à une vitesse d’environ qualité indépendante de la propaga- influencer la trajectoire du boulet, il par- 30 000 km à l’heure, tandis que les tion, etc. courrait un grand nombre de kilomètres satellites “géostationnaires”, placés à mais il finirait par retomber au sol. une distance de 36 000 km tournent Les satellites polaires autour de notre globe à une vitesse et géostationnaires Si l’on donnait à ce boulet une impul- d’environ 11 000 km/h. sion suffisamment puissante pour qu’il On entend souvent parler des satellites parcoure, en ligne droite, plusieurs mil- Figure 309 : Les satellites “polaires” polaires et géostationnaires (voir figures liers de kilomètres, il poursuivrait sa utilisés en météorologie et à des fins 309, 310 et 311), mais tout le monde course vers l’espace, car la terre est militaires, tournent autour de la terre ne sait pas quelle est la différence ronde. avec une orbite circulaire qui passe entre l’un et l’autre. au-dessus des pôles Nord et Sud. Ces Pour parvenir à faire tourner ce boulet satellites, qui se déplacent à une Nombreux sont ceux, encore aujour- autour de la terre, il faut lui imprimer vitesse d’environ 30 000 km/h, se d’hui, qui se demandent comment ces une vitesse soigneusement calculée, maintiennent à une distance située satellites peuvent se maintenir sus- de façon à ce que la force de gravité entre 800 et 1 000 km. pendus dans l’espace sans tomber sur parvienne à le faire descendre d’envi- la terre, en défiant les lois de la gra- ron 0,63 m tous les kilomètres. vité. C’est seulement à cette condition qu’il Pour répondre à cette question, la solu- se placerait en orbite circulaire autour tion la plus simple est de prendre un de la terre sans jamais retomber à sa exemple. sur face. Si l’on donne un coup de pied dans un De la même manière, pour maintenir ballon et qu’on l’envoie vers le haut, en orbite un satellite, il faut lui impri- on sait qu’il retombera à terre, attiré mer une vitesse bien précise. En effet, par la force de gravité. si la vitesse était supérieure à celle nécessaire, la force centrifuge lui ferait 118ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS APOGÉE PÉRIGÉE Figure 310 : Il existe des satellites qui tournent autour Figure 311 : Les satellites “géostationnaires” TV et de notre globe avec une orbite elliptique - ne passant météorologiques sont tous situés sur la ligne de l’Equateur, à jamais au-dessus des deux pôles. Le point le plus éloigné une distance de 36 000 km. Ces satellites, bien qu’ils se de notre globe où passe le satellite est appelé “Apogée” déplacent à une vitesse de 11 000 km/h, semblent immobiles tandis que le point le plus proche est appelé “Périgée”. car ils tournent à la même vitesse que la terre. Les orbites immobile en un point fixe du ciel, son Toutefois, pendant 44 jours, de mars des satellites orbite subit des variations lentes et à avril, et 44 autres jours, de sep- continues, causées par la force gravi- tembre à octobre, c’est-à-dire pen- Un satellite peut être en orbite autour tationnelle de la lune et du soleil. Pour dant les périodes des équinoxes de de la terre avec des mouvements révo- le maintenir sur une position fixe, printemps et d’automne, le satellite lutionnaires différents mais respec- chaque satellite est donc équipé d’ap- est continuellement sujet à des tant toujours la loi de gravitation uni- pareils de contrôle automatique qui éclipses partielles ou totales d’envi- verselle. commandent la correction de la vitesse ron 1 heure. Lorsque l’ombre de la par de tout petits jets de gaz propulsif, terre masque la lumière aux cellules Les satellites “polaires”, utilisés en dans le cas où elle augmente ou dimi- solaires, les batteries se mettent météorologie et à des fins militaires, nue. automatiquement en fonction pour ali- tournent autour de la terre en passant menter tous les appareils électro- au-dessus des deux pôles (voir figure Une fois qu’un satellite est lancé, il niques de bord. 309), ou bien sur une orbite inclinée reste perpétuellement sous contrôle par rapport à l’équateur, comme on le car, si sa vitesse diminuait, il rentre- La température voit sur la figure 310. rait en peu de temps dans l’atmo- du satellite sphère et se désagrégerait. Si, au Puisque les satellites “polaires” contraire, sa vitesse augmentait, la Quand un satellite passe de la lumière accomplissent un tour complet en 2 force centrifuge l’éloignerait de la terre du soleil à l’ombre projetée par la terre heures environ, on ne peut les recevoir et il se perdrait alors dans l’espace. ou vice-versa, la température de sa que deux ou trois fois par jour seule- coque passe de +100 degrés centi- ment. En effet, comme vous le savez, L’éclipse grades à –60. la terre tourne sur elle-même, en des satellites accomplissant un tour complet en 24 géostationnaires Vous pouvez donc facilement imaginer heures. quels effets désastreux pourraient avoir Tous les appareils électroniques pré- ces brusques variations thermiques sur Les satellites “géostationnaires”, sur- sents dans un satellite, c’est-à-dire les les appareils électroniques si ceux-ci tout utilisés pour les transmissions récepteurs, les émetteurs, les circuits n’étaient pas protégés en conséquence télévisées et en météorologie (par de contrôle, sont alimentés par des cel- grâce à un circuit de conditionnement exemple, le satellite Météosat), sont lules solaires et des batteries de maintenant une température interne tous placés sur la ligne de l’équateur réserve qui se mettent automatique- constante. et, comme ils tournent à une vitesse ment en fonction chaque fois que le identique à celle de la terre, on les satellite entre dans la zone d’ombre Nous espérons que grâce à cet exposé voit toujours dans la même position, de la terre. vous aurez compris quels problèmes même s’ils se déplacent à ont dû être résolus par les scienti- 11 000 km/h. Contrairement à ce que l’on pourrait fiques et les techniciens pour lancer supposer, le satellite “géostationnaire” dans l’espace les satellites qui aujour- La correction reçoit la lumière du soleil même pen- d’hui nous permettent de voir les pro- de la vitesse dant les heures de la nuit. Vous pou- grammes télévisés et de connaître les d’un satellite vez vous rendre compte par vous-même conditions météorologiques de notre du phénomène, en regardant tout sim- globe. Même si, vu de la terre, un satellite plement la lune durant la nuit : elle est “géostationnaire” semble toujours toujours illuminée. N G. M. 119ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LEÇON LE COURS N°11 Apprendre l’électronique en partant de zéro Basse fréquence Pour sélectionner un seul émetteur parmi tous ceux qui transmet- et haute fréquence tent sur la gamme d’ondes moyennes, courtes, VHF et UHF, on uti- lise un circuit d’accord composé d’une inductance et d’une capacité. Une tension alternative peut partir Dans cette leçon, vous trouverez toutes les formules pour calculer d’une fréquence de quelques her tz la valeur de l’inductance et de la capacité afin d’accorder un circuit mais atteindre également une fré- sur une fréquence bien précise. quence de plus d’un milliard de hertz. En fonction de leur fréquence, les ten- Nous vous expliquerons, par ailleurs, la relation existant entre “fré- sions alternatives se comportent de quence” et “longueur d’onde”, et vous trouverez les formules néces- façon totalement différente les unes saires pour pouvoir convertir une fréquence exprimée en Hz, kHz, par rapport aux autres. MHz ou GHz en une longueur d’onde en mètres ou en centimètres, et vice-versa. Les fréquences inférieures à 30 000 Hz peuvent se transférer à distance en uti- Nous avons inclus dans cette leçon de nombreux exemples de cal- lisant deux fils seulement. Le premier cul, car c’est là la seule façon de comprendre comment les formules exemple qui vient à l’esprit est la ten- doivent être utilisées pour résoudre des problèmes différents. sion alternative de 220 volts utilisée Puis, nous avons considérablement simplifié les formules pour le calcul des inductances et des capacités, de façon à pouvoir les effec- tuer avec une calculatrice de poche ordinaire. Même si nos formules sont critiquables, nous pouvons vous assu- rer qu’en pratique vous obtiendrez des valeurs réalistes et c’est ce que souhaite un débutant qui n’apprécie pas toujours les mathéma- tiques complexes. pour l’installation électrique domes- quence à transmettre. Le signal haute tique, qui a une fréquence de 50 Hz. fréquence parvient à se propager à par- On peut également citer les tensions tir de cette antenne dans toutes les utilisées pour faire fonctionner les télé- directions à la vitesse de la lumière, phones, qui ont une fréquence variable c’est-à-dire à 300 000 km par seconde. allant de 100 à 3 000 Hz, ou encore celles utilisées pour faire fonctionner les enceintes d’un amplificateur Hi-Fi, qui ont une fréquence variable allant de 20 à 20 000 Hz. Figure 312 : L’émetteur utilisé par Les fréquences supérieures à 30 000 Figure 313 : C’est de cette fenêtre de Marconi pour ses expériences était peuvent être transférées à une distance la “Villa Griffone” à Pontecchio, petite une simple bobine de Ruhmkorff, reliée considérable sans utiliser de fil, comme ville située près de Bologne, que à une plaque métallique servant le découvrit Marconi en 1895 lorsqu’il Marconi envoya son premier signal d’antenne. réussit à transmettre le premier signal radio au printemps 1895. La ville fut radio à une distance d’environ 2 km en par la suite rebaptisée et appelée utilisant une antenne rudimentaire fabri- “Sasso Marconi”. quée à l’aide d’un bidon de pétrole. Pour diffuser un signal haute fréquence dans l’espace, il faut l’appliquer à une antenne rayonnante constituée d’un simple fil de cuivre accordé sur la fré- 120ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Pour recevoir de l’espace les signaux Figure 314 : Une radio moderne est capable de recevoir les émetteurs qui de haute fréquence, on utilise un fil de transmettent sur les fréquences grandes ondes, les ondes moyennes et les ondes cuivre que l’on appelle “antenne récep- courtes en AM et ceux qui transmettent en FM dans la gamme VHF. Il n’est pas trice”. rare de trouver dans ces récepteurs un magnétophone à cassettes ou un lecteur de “compact disk”. Tous les signaux captés par l’antenne sont envoyés à un circuit d’accord qui Circuits d’accord Concrètement, l’inductance est une sélectionne une seule fréquence parmi bobine composée d’un certain nombre toutes celles captées dans l’espace. Si on allume la radio sur les ondes de spires. Plus il y a de spires enrou- moyennes et que l’on s’accorde sur lées sur cette bobine, plus l’inductance, En admettant que l’antenne soit par- une fréquence de 650 kHz, le circuit exprimée en microhenry (µH), est impor- venue à capter plusieurs centaines interne de notre radio ne sélectionnera tante et plus les fréquences sur les- d’émetteurs et que l’on ne soit inté- que cette fréquence en excluant toutes quelles nous pouvons nous accorder ressé que par la musique de l’émet- les autres (voir figure 316). sont basses. teur B, transmettant sur la fréquence de 520 000 Hz (520 kHz), on devra Si on prend une radio FM et que l’on Moins il y a de spires enroulées sur la régler le circuit d’accord sur s’accorde sur la fréquence 101,5 MHz, bobine, plus son inductance, toujours 520 000 Hz. Si, par contre, on veut le circuit interne de notre radio ne cap- exprimée en microhenry, est faible et écouter le match de foot de l’émetteur tera que l’émetteur qui transmet sur plus les fréquences sur lesquelles A, transmettant sur une fréquence de cette fréquence de 101,5 MHz (voir nous pouvons nous accorder sont 2400000 Hz (2,4 MHz), on devra régler figure 317). hautes. le circuit d’accord sur 2 400 000 Hz. Si les signaux haute fréquence ne pos- sédaient pas ces capacités de propa- gation dans toutes les directions à tra- vers l’espace, de pouvoir être captés par l’intermédiaire d’une antenne et enfin de pouvoir être sélectionnés grâce à un circuit d’accord, aujourd’hui, nous n’aurions ni la radio, ni la télévi- sion, pas plus que les téléphones por- tables. Figure 316 : Lorsqu’on règle le curseur d’une radio AM sur 650 kHz, à l’intérieur un circuit composé d’une bobine et d’une capacité s’accorde exactement sur cette fréquence. Figure 317 : Lorsque l’on règle le curseur d’une radio FM sur 101,5 MHz, une autre bobine reliée en parallèle avec une capacité différente s’accorde sur cette nouvelle fréquence de 101,5 MHz. Figure 315 : Les premières radios Il en va de même lorsqu’on allume un INDUCTANCE CAPACITÉ (1930-1938) ne pouvaient recevoir téléviseur et que l’on veut recevoir l’un que les émetteurs qui transmettaient des nombreux émetteurs qui diffusent Figure 318 : Un circuit d’accord est en AM sur les ondes longues et des programmes télé. On règle le cir- composé d’une inductance et d’une moyennes. Toutes ces vieilles radios cuit d’accord, qui se trouve à l’inté- capacité reliée en parallèle. avaient besoin d’une antenne et d’une rieur du téléviseur, sur la même fré- bonne prise de terre. quence que celle utilisée par l’émetteur. Comme nous l’avons déjà écrit plus haut, pour pouvoir s’accorder sur la fré- quence désirée, il faut un circuit com- posé d’une inductance et d’une capa- cité (voir figure 318). 121ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Même s’il existe des formules pour Solution : Si on veut connaître la fré- INDUCTANCE CAPACITÉ calculer la valeur théorique d’une quence en kilohertz, on peut utiliser la inductance par rapport au nombre de première formule : 100 µH 220 pF spires, souvenez-vous qu’elles ne sont toutefois pas suffisamment fiables, 159 000 : √ 220 x 100 = 1 071,97 kHz Figure 319 : Une inductance de 100 la valeur en microhenry étant variable microhenrys reliée en parallèle avec selon le diamètre du support, le dia- Si on veut connaître cette même fré- un condensateur de 220 pF, s’accorde mètre du fil de cuivre, l’espacement quence en mégahertz, on peut utiliser sur 1 071,97 kHz. entre spires et le type de noyau fer- la seconde formule : romagnétique placé dans l’éventuel INDUCTANCE CAPACITÉ mandrin. 159 : √ 220 x 100 = 1,07197 MHz Comme il existe dans le commerce des Exemple : En reliant en parallèle une inductances de presque toutes les inductance de 100 microhenrys et un valeurs, il suffit de choisir celle ayant condensateur variable (voir figure 320), la valeur la plus proche de celle dési- présentant une capacité minimale de rée. 20 picofarads complètement ouvert et de 500 picofarads complètement 100 µH Pour la capacité à appliquer en paral- fermé, on veut savoir sur quelle gamme lèle à cette bobine, on utilisait un de fréquence en kiloher tz ce circuit 20/500 pF condensateur variable. Ce dernier est s’accordera. maintenant remplacé par une diode Figure 320 : Si l’on relie en parallèle une capacité variable sur la bobine, on varicap qui, en raison de ses petites Solution : On commence par calculer pourra s’accorder sur différentes fréquences. dimensions, permet de réaliser des la fréquence sur laquelle s’accorde le Connaissant récepteurs miniaturisés. circuit en utilisant la capacité minimale la fréquence et l’inductance, de 20 picofarads : calculer la capacité Connaissant l’inductance 159 000 : √ 100 x 20 = 3 555 kHz Connaissant la valeur d’une inductance et la capacité, et la valeur de la fréquence sur laquelle on veut s’accorder, on peut calculer la calculer la fréquence On calcule ensuite la fréquence sur valeur de la capacité en picofarads que l’on veut relier en parallèle sur la self, laquelle s’accorde le circuit en utilisant en utilisant cette formule : Connaissant la valeur de l’inductance la capacité maximale de 500 picofa- et de la capacité, nous pouvons cal- rads : culer sur quelle fréquence un circuit 159 000 : √ 100 x 500 = 711 kHz s’accorde, en utilisant l’une de ces deux formules : En tournant le condensa- teur variable de la posi- CALCUL DE LA FRÉQUENCE tion “complètement ouvert” à la position kHz = 159 000 “complètement fermé”, CALCUL DE LA CAPACITÉ MHz = pF x µH on peut s’accorder 25 300 d’une fréquence 159 maximale de pF = pF x µH 3 555 kHz jusqu’à (MHz x MHz) x µH une fréquence minimale de 711 kHz. Note : Toutes les formules que vous Si on voulait connaître la longueur Note : pour rendre trouverez ne tiennent pas compte de d’onde en mètres, on devrait la formule plus com- la tolérance des composants (qui utiliser la formule suivante : préhensible, on a préféré écrire “MHz tourne en général autour de 5 %), ni x MHz”, plutôt que “MHz au carré”. des capacités parasites des fils de rac- Longueur d'onde cordement ou des pistes en cuivre gra- (en mètre) Exemple : En admettant que l’on ait vées sur un circuit imprimé. De ce fait, une inductance de 0,4 microhenry et il apparaîtra donc toujours des diffé- 300000 : kHz que l’on veuille réaliser un circuit d’ac- rences entre le calcul théorique et le cord capable de capter un émetteur FM résultat pratique. On pourrait donc recevoir les émetteurs transmettant sur une fréquence de transmettant sur des longueurs d’onde 89 MHz, on voudrait savoir quelle capa- Exemple : On veut savoir sur quelle fré- comprises entre 84,38 et 421,94 cité relier en parallèle à l’inductance. quence s’accordera un circuit composé mètres. d’une inductance de 100 microhenrys Solution : En incluant les données que et un condensateur de 220 picofarads 300 000 : 3 555 = 84,38 m nous avons dans la formule du calcul (voir figure 319). 300 000 : 711 = 421,94 m de la capacité, on obtient : 122ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS 25 300 : [(89 x 89) x 0,4] Etant donné qu’il n’est pas possible de En admettant que l’on trouve une = 7,98 picofarads trouver cette valeur de capacité, on inductance de 15 microhenr ys, on Comme nous l’avons déjà vu, il faut commencer par élever au carré la valeur peut utiliser un condensateur ajustable devra ensuite s’assurer que notre de la fréquence : pouvant varier d’un minimum de 40 pF condensateur ajustable nous permette 89 x 89 = 7 921 à un maximum de 100 pF. de nous accorder sur la fréquence de On multiplie ensuite le chiffre obtenu par la valeur de l’inductance, c’est-à- 7 MHz. dire 0,4 microhenry : Connaissant 25 300 : [(7 x 7) x 15)] = 7 921 x 0,4 = 3 168 34,42 picofarads la fréquence On divise ensuite 25 300 par ce résul- et la capacité, tat : calculer l’inductance Etant donné que la capacité maximale 25 300 : 3 168 = 7,98 picofarads de ce condensateur ajustable est de Etant donné qu’il n’est pas possible de trouver une capacité de 7,98 picofa- Connaissant la valeur d’une capacité 60 picofarads, on ne rencontrera pas rads, on pourra relier en parallèle sur l’inductance un condensateur ajustable et la valeur de la fréquence sur laquelle de problèmes pour s’accorder sur la de 3 à 20 picofarads, puis on tournera le curseur, jusqu’à ce que l’on capte nous voulons nous accorder, on peut fréquence désirée de 7 MHz. l’émetteur transmettant sur 89 MHz. calculer la valeur de l’inductance en Ce condensateur ajustable placé en parallèle de la bobine (voir l’exemple microhenry, en utilisant cette formule : Rapport de la figure 320), nous permet, en outre, de corriger toutes les tolérances inductance/ et les capacités parasites du circuit. CALCUL DE L'INDUCTANCE capacité Exemple : Ayant une inductance de 180 microhenrys, on veut savoir quelle capa- µH = 25 300 Bien que les calculs théo- cité lui relier en parallèle pour pouvoir riques nous confirment nous accorder sur la gamme des ondes (MHz x MHz) x pF qu’en utilisant une toute moyennes de 1 250 kilohertz. petite valeur d’inductance Solution : Etant donné que notre for- mule exige que la valeur de la fré- et une valeur de capacité quence soit exprimée en MHz, nous devons d’abord convertir les 1 250 kHz très importante, ou vice- en MHz, en les divisant par 1 000 : versa, il est possible de 1 250 : 1 000 = 1,25 MHz s’accorder sur n’importe quelle fré- On inclut ensuite cette valeur dans la formule du calcul de la capacité pour quence. En pratique, si l’on ne respecte obtenir : pas une certaine proportion entre l’in- 25 300 : [(1,25 x 1,25) x 180] = 89,95 pF ductance et la capacité, on ne par- viendra jamais à obtenir un circuit d’ac- Exemple : En admettant que l’on ait un cord qui fonctionne. condensateur variable présentant, com- plètement ouver t, une capacité de Si, par exemple, on prenait une bobine 10 pF et, complètement fermé, une de 0,5 microhenry, pour calculer, grâce capacité de 60 pF, on veut connaître à la formule : la valeur de l’inductance à utiliser pour pouvoir s’accorder sur la fréquence pF = ondes courtes de 7 MHz. 25 300 : [(MHz x MHz) x microhenry] Solution : Pour calculer la valeur de l’in- la valeur de la capacité à relier en ductance, nous devons prendre la parallèle à cette bobine pour s’accor- valeur moyenne du condensateur ajus- der sur 3 MHz, on obtiendrait une table, qui est de : valeur de 5 622 picofarads, c’est-à-dire une valeur disproportionnée (voir (60 – 10) : 2 = 25 picofarads figure 321). En incluant dans la formule les don- Si l’on calculait la capacité qu’il faut nées que nous avons, on obtient : relier en parallèle à une bobine de 3 microhenrys pour s’accorder sur 25 300 : [(7 x 7) x 25] 90 MHz, on obtiendrait 1 picofarad, = 20,65 microhenrys c’est-à-dire une valeur dérisoire. MAUVAIS MAUVAIS BON BON 5 620 pF 1 pF 1 pF 40 pF 0,5 µH 3 µH 0,5 µH 3 µH Figure 321 : Même si les calculs théoriques nous confirment que les circuits composés d’une petite bobine ayant une capacité élevée ou bien d’une grande bobine de petite capacité peuvent s’accorder sur n’importe quelle fréquence, pour obtenir un circuit efficace et très sélectif, il faut respecter un certain rapport entre la fréquence, la valeur de la self et la valeur du condensateur. 123ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS ANTENNE 650 kHz 650 KHz ÉMETTEUR RÉCEPTEUR Figure 322 : Pour capter un émetteur, on devra accorder notre récepteur composé d’une bobine et d’une capacité, sur la fréquence exacte utilisée pour la transmission. Pour obtenir un circuit accordé qui fonc- sur 20 MHz. On veut donc savoir quelle élevées, elles s’additionneraient à celle tionne, il est nécessaire de respecter inductance choisir parmi les trois pour du condensateur variable et modifie- un certain rapport entre la valeur de pouvoir ensuite calculer la valeur de la raient le rapport inductance/capacité. l’inductance et celle de la capacité, par capacité à lui relier en parallèle. rapport à la fréquence sur laquelle on L2 désire s’accorder. Solution : En regardant le tableau 17, C1 on remarque que l’inductance la plus Pour vous expliquer pourquoi le respect appropriée est celle qui a une valeur L1 L1 de ce rapport est absolument néces- de 5 microhenrys. L2 saire, prenons l’exemple du sel, de l’eau et du cuisinier. Pour calculer la valeur de la capacité, Figure 323 : En enroulant quelques on utilise la formule : spires (voir L1) sur la bobine L2, on Si un cuisinier met sur le feu une cas- parvient à transférer le signal présent serole contenant 1 litre d’eau pour faire pF = sur la bobine L1 vers la bobine L2 ou la soupe, il y mettra seulement une 25 300 : [(MHz x MHz) x microhenry] vice-versa. Ce couplage s’appelle petite quantité de sel, car il sait qu’une “inductif” car il se produit entre deux plus grande quantité de sel rendrait sa Il faut commencer par élever au carré inductances. soupe trop salée et donc, immangeable. la valeur des MHz : 20 x 20 = 400. S’il met une marmite contenant 20 En introduisant le résultat dans notre C1 C1 litres d’eau sur le feu pour préparer le formule, on obtient la valeur de la capa- L1 repas d’un groupe, il y versera beau- cité : C2 L1 coup plus de sel car il sait que s’il en utilise la même quantité que dans 1 25 300 : (400 x 5) litre, la soupe sera fade. = 12,65 picofarads Pour choisir une valeur d’inductance Couplage Figure 324 : On obtient un couplage adéquate à la fréquence sur laquelle inductif et capacitif “capacitif” en reliant une petite on veut s’accorder, on peut utiliser capacité (voir C1) sur les extrémités de la bobine L1. Si la capacité de C1 approximativement les valeurs données est très élevée, elle s’ajoutera à celle de C2 en modifiant le rapport dans le tableau 17. Pour transférer le signal capté de l’an- inductance/capacité. tenne à la bobine, on peut utiliser un cou- Exemple : Nous avons trois inductances plage inductif ou un couplage capacitif. ayant pour valeurs respectives 2, 5 et 10 microhenrys. On veut en utiliser une Pour faire un couplage inductif (voir pour réaliser un circuit qui s’accorde figure 323), il suffit d’enrouler 2, 3 ou 4 spires sur la bobine d’accord, Fréquence Valeur de l’inductance du côté des spires reliées vers C1 L1 d’accord en microhenry la masse (point froid). C2 de 150 à 100 MHz 0,1 min - 0,3 max Pour faire un couplage capaci- C1 de 100 à 80 MHz 0,2 min - 0,4 max tif (voir figure 324), il suffit de de 80 à 50 MHz 0,4 min - 1,0 max relier le signal sur le côté de L1 de 50 à 30 MHz 1,0 min - 3,0 max l’enroulement supérieur (point de 30 à 15 MHz 3,0 min - 7,0 max chaud), en utilisant une capa- Figure 325 : Pour empêcher la de 15 à 7 MHz cité de quelques picofarads capacité du condensateur C1 de 7 à 3 MHz 10 min - 20 max seulement (2, 4,7 ou 10). Dans d’influencer les caractéristiques du de 3 à 1 MHz 20 min - 80 max le cas contraire, si on utilisait circuit d’accord, on le relie sur une de 1 à 0,5 MHz 60 min - 100 max des capacités de valeurs trop prise placée sur la partie inférieure de 150 min - 500 max L1. De cette façon, le rapport L1/C2 est moins influencé. Tableau 17. 124ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS C2 C2 C1 C2 L1 L4 C1 C3 L2 L1 L1 L2 L3 L4 L2 L3 L1 L2 Figure 326 : Un signal HF se trouvant sur la bobine L1, peut Figure 327 : Pour transférer par voie capacitive un signal HF le transférer par voie inductive sur la bobine L4 grâce aux de la bobine L1 vers la bobine L2, on peut relier sur leurs deux bobines L2 et L3, composées de deux ou trois spires. extrémités un condensateur de quelques pF. Prise Pour pouvoir exploiter toute intermédiaire sur la bobine la puissance disponible sur C2 la bobine, on doit appliquer C1 C3 L1 L2 sur ces prises une “charge Dans les schémas élec- L1 C2 L2 résistive” d’une valeur bien triques de différents récep- précise que l’on calcule teurs (nous vous propose- grâce à cette formule : rons tout au long de ce cours Figure 328 : Pour éviter que le condensateur de couplage plusieurs circuits), le signal C2 n’influence le rapport L/C des deux bobines, il est ohm = volt : ampère est souvent prélevé par une préférable de le relier sur une prise inférieure. prise intermédiaire de la Si l’on compare la bobine bobine ou bien à son extrémité. trois prises de 100, 50 et 10 volts, on au transformateur d’alimentation uti- peut prélever : lisé précédemment comme exemple, Mais quel avantage peut-on tirer en pre- c’est-à-dire d’une puissance de 5 watts nant le signal par une prise intermé- 5 watts : 100 volts = 0,05 ampère et avec un secondaire de 100, 50 ou diaire ou à son extrémité ? 5 watts : 50 volts = 0,1 ampère 10 spires, la “charge résistive” la plus 5 watts : 10 volts = 0,5 ampère appropriée à appliquer sur les sorties Pour vous l’expliquer, nous allons com- de ces enroulements devrait avoir cette parer la bobine d’accord à l’enroule- Donc, plus on prélèvera de tension, valeur ohmique : ment secondaire d’un transformateur moins on disposera de courant et d’alimentation (voir figure 329). moins on prélèvera de tension, plus on 100 volts : 0,05 ampère = 2 000 ohms disposera de courant. 50 volts : 0,1 ampère = 500 ohms Si, par exemple, un transformateur 10 volts : 0,5 ampère = 20 ohms d’une puissance de 5 watts est capable Cette règle vaut également dans le cas de nous fournir une tension de 1 volt d’une bobine d’accord, bien qu’il n’y Si on relie sur la prise des 100 volts sur le secondaire pour chaque spire ait sur celle-ci ni volts, ni ampères, ni une résistance de 2 000 ohms, on pré- enroulée, il est évident qu’en enroulant watts, mais des valeurs considérable- lèvera une puissance égale à : 100 spires, on pourra prélever une ten- ment inférieures évaluées en micro- sion de 100 volts à ses bornes. volts, microampères et microwatts. watt = (ampère x ampère) x ohm Note : la valeur de 1 volt par spire est Donc, si l’on prélève le signal sur l’ex- c’est-à-dire : théorique et sert uniquement à sim- trémité supérieure de l’enroulement plifier les calculs et à rendre ainsi on aura une tension élevée et un cou- (0,05 x 0,05) x 2 000 = 5 watts l’exemple plus simple. Pour savoir rant dérisoire, tandis que si on le pré- comment calculer le nombre de spires lève là où il y a peu de spires, on aura Si on relie à cette prise une résistance par volt, vous pouvez lire la leçon une tension basse et un courant impor- de 500 ohms, on prélèvera une puis- numéro 8. tant. sance inférieure : Si l’on fait deux prises sur l’enroule- 100 volts 0,05 ampère 2.000 ment de 100 spires, une à la 50ème ohms spire et une autre à la 10ème, il est 50 volts 0,1 ampère évident que l’on y prélèvera une ten- 10 volts 0,5 ampère 500 sion de 50 volts et de 10 volts (voir ohms figure 329). 20 Etant donné que la puissance du trans- ohms formateur est de 5 watts, lorsque la tension subit une variation, le courant maximal varie également, comme nous le confirme la Loi d’Ohm : ampère = watt : volt Figure 329 : Pour prélever la puissance maximale de l’enroulement secondaire d’un transformateur d’alimentation muni de plusieurs prises, on devra relier une En effet, si l’on essaie de calculer la “charge” n’absorbant pas plus de courant que celui pouvant être débité par le valeur du courant, on voit que sur les transformateur. 125ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS (0,05 x 0,05) x 500 = 1,25 watt 100 volts et on perdra par conséquent : 5 – 1,25 50 volts 2.000 = 3,75 watts. 10 volts ohms Si on relie à cette prise une résistance 20 500 de 20 ohms, on prélèvera une puis- ohms ohms sance encore inférieure : Figure 330 : On trouve également sur la prise supérieure d’un circuit d’accord L/C (0,05 x 0,05) x 20 = 0,05 watt un signal ayant une tension élevée et un faible courant et sur la prise inférieure, un signal ayant une tension basse et un courant élevé. En appliquant une charge et on perdra par conséquent : 5 – 0,05 exacte, la puissance ne change pas. = 4,95 watts. Grâce à ces exemples, nous avons Ce noyau est inséré à l’intérieur de la Si, au contraire, on relie la charge des appris que si la résistance de charge bobine pour pouvoir modifier la valeur 20 ohms à la prise des 10 volts a une valeur ohmique importante, il de son inductance de façon à pouvoir capable de débiter un courant de 0,5 faut prélever le signal sur la prise qui la régler sur la valeur voulue. ampère, on prélève : débite la plus grande tension et le cou- rant le plus faible. Si au contraire la En admettant que l’on ait besoin d’une (0,5 x 0,5) x 20 = 5 watts résistance de charge a une faible valeur inductance de 2,35 microhenrys dans ohmique, il faut prélever le signal sur un circuit d’accord et que l’on trouve c’est-à-dire toute la puissance que le la prise qui débite une tension faible dans le commerce des bobines de 2 transformateur est capable de débiter. et un courant plus important. microhenrys uniquement, on pourra tout simplement les utiliser en vissant Si on relie sur la prise des 10 volts la C’est pour cette raison que les tran- leur noyau jusqu’à ce que l’on atteigne résistance de 2 000 ohms, on ne pré- sistors, qui ont une résistance faible, la valeur de 2,35 microhenrys. lèvera plus un courant de 0,5 ampère, sont toujours reliés à une prise inter- mais un courant considérablement infé- médiaire de la bobine d’accord (voir Si on réussissait à trouver des bobines rieur, que l’on pourra calculer avec la figure 331), tandis que les transistors de 3 microhenrys dans le commerce, formule : à effet de champ (FET), qui ont une on pourrait également les utiliser en résistance importante, sont toujours dévissant leur noyau jusqu’à obtenir ampère = volt : ohm reliés à la prise de l’extrémité (voir une valeur de 2,35 microhenrys. figure 332). c’est-à-dire un courant de : Dans l’une des prochaines leçons, Le noyau lorsque nous vous expliquerons com- 10 : 2 000 = 0,005 ampère placé à l’intérieur ment monter un récepteur, nous vous de la bobine enseignerons comment procéder pour on prélèvera donc une puissance de calibrer ces bobines sur la valeur vou- seulement : A l’intérieur du support plastique de lue. presque toutes les bobines d’accord (0,005 x 0,005) x 2 000 = 0,05 watt se trouve un noyau ferromagnétique Fréquence nous permettant de faire varier la valeur et longueur d’onde C1 C2 R1 TR1 de l’inductance. On lit souvent que pour recevoir un C Si on dévisse ce noyau (voir figure 333), émetteur “X” il est nécessaire d’ac- l’inductance de la bobine diminue, tan- corder le récepteur sur une fréquence B dis que si on le visse (voir figure 334), de 1 000 kilohertz ou bien sur une lon- l’inductance de la bobine augmente. gueur d’onde de 300 mètres. R2 E L1 L2 Figure 331 : Les transistors courants ayant une “base” de faible résistance, ils doivent être reliés sur une prise intermédiaire de L2. FT1 C2 D G S C1 R1 L1 L2 Figure 332 : Les transistors à effet de Figure 333 : Si l’on dévisse le noyau Figure 334 : Si l’on visse ce même champ (FET), dont le “gate” (porte) ferromagnétique qui se trouve à noyau, on “augmente” la valeur en présente une grande résistance, l’intérieur d’une bobine, on “diminue” microhenry. Ce noyau sert à calibrer peuvent être directement reliés sur la valeur en microhenry de l’inductance. la bobine sur une valeur précise. l’extrémité de la bobine L2. 126ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS 1 seconde 1 seconde 20 Hz 500 kHz Figure 335 : La “fréquence” indique le nombre d’ondes Figure 336 : Plus la valeur en Hz, kHZ et MHz, augmente, sinusoïdales présentes en une seconde. Le hertz est plus le nombre de sinusoïdes en une seconde augmente. Une l’unité de mesure et les kHz, MHz et GHz, sont ses fréquence de 500 kHz irradie 500 000 sinusoïdes en 1 multiples. seconde. Dans les lignes qui vont suivre, nous mètre Exemple : Sachant que notre vous expliquons la relation entre fré- récepteur couvre une gamme quence et longueur d’onde. DEMI-ONDE d’ondes moyennes allant d’un POSITIVE minimum de 500 kHz jusqu’à un La fréquence est le nombre d’ondes maximum de 1600 kHz, on veut présentes dans une seconde, exprimé connaître la longueur d’onde cor- en hertz, kilohertz, mégahertz ou giga- respondant à cette gamme. hertz (voir les figures 335 et 336). DEMI-ONDE Solution : Puisque les fré- La longueur d’onde est la distance NÉGATIVE quences sont exprimées en kHz, qui sépare le début de la fin d’une seule onde sinusoïdale exprimée en on doit, dans ce cas, utiliser la mètres ou en centimètres (voir figure 337). Figure 337 : La “Longueur d’onde” est la formule de la seconde ligne du distance en kilomètres, mètres ou centimètres, tableau 18. La longueur d’onde Parler de 10 kilohertz équivaut à par- qui sépare le début et la fin d’une SEULE et correspondant aux ondes ler de 10 000 sinusoïdes rayonnées en complète sinusoïde composée de ses deux moyennes est comprise entre : l’espace d’une seconde, tout comme alternances. parler de 80 mégahertz équivaut à par- ler de 80 000 000 de sinusoïdes rayon- 300 000 : 500 = 600 mètres nées en 1 seconde. Exemple : Sachant que les émetteurs 300 000 : 1 600 = 187,5 mètres Formules servant à FM couvrent une bande de fréquences convertir la fréquence en longueur d’onde allant de 88 MHz à 108 MHz, on veut Connaissant la fréquence exprimée en connaître la longueur d’onde corres- Connaître la longueur d’onde en mètres Hz, kHz, MHz ou GHz, on peut calculer la longueur d’onde en mètres ou en pondant à cette gamme. d’une fréquence peut nous servir pour centimètres, en utilisant les formules du tableau 18. calculer la longueur physique d’une Exemple : Dans notre zone, nous rece- Solution : Puisque les fréquences sont antenne. vons deux émetteurs TV, l’un trans- mettant sur une fréquence de 175 MHz exprimées en MHz, nous devons éga- et l’autre transmettant sur 655 MHz. Nous voulons connaître leur longueur lement utiliser la formule de la troi- Formules servant à d’onde. sième ligne du tableau 18. La longueur convertir la longueur d’onde utilisée par ces émetteurs est d’onde en fréquence Solution : Puisque les deux fréquences donc comprise entre : sont exprimées en MHz, on doit utili- ser la formule de la troisième ligne du 300 : 88 = 3,40 mètres En connaissant la longueur d’onde, tableau 18. La longueur d’onde de ces 300 : 108 = 2,77 mètres mesurée en mètres ou en centimètres, émetteurs sera donc de : nous pouvons calculer la fréquence en TABLEAU 18 CONVERSION FRÉQUENCE LONGUEUR D'ONDE 300 000 000 : Hz mètre 300 000 : kHz mètre 300 : MHz mètre 30 : GHz centimètre 300 : 175 = 1,71 mètre Formules servant à convertir une fréquence en longueur d’onde. 300 : 655 = 0,45 mètre 127ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS utilisant les formules données dans le TABLEAU 19 CONVERSION tableau 19. LONGUEUR D'ONDE FRÉQUENCE Exemple : Sachant qu’un émetteur CB 300 000 000 : mètre Hz transmet sur une longueur d’onde de 300 000 : mètre kHz 11,05 mètres, nous voulons connaître 300 : mètre MHz la fréquence exacte en kilohertz et en 30 : centimètre GHz mégaher tz. Formules servant à convertir une longueur d’onde en fréquence. Solution : Pour connaître la fréquence en kilohertz, on utilise la formule indiquée Exemple : Pour convertir une fréquence Lorsque ce signal est transformé en sur la deuxième ligne du tableau 19 : de 3,5 kilohertz en hertz, il faut effec- sons acoustiques par un haut-parleur, tuer cette simple multiplication : les vibrations sonores rayonnent dans 300 000 : 11,05 = 27 149 kHz l’air à la vitesse de 340 mètres par 3,5 x 1 000 = 3 500 hertz seconde seulement. Pour connaître la fréquence en méga- hertz, on doit utiliser la formule indi- Exemple : Pour convertir une fré- Les vibrations sonores ne réussissent quée sur la troisième ligne : quence de 10 000 hertz en kilohertz, jamais à parcourir des distances éle- on doit effectuer cette simple divi- vées car, plus on s’éloigne de la 300 : 11,05 = 27,149 MHz sion : source, plus elles s’atténuent. Note : Exprimer une valeur en kHz ou 10 000 : 1 000 = 10 kilohertz Les signaux haute fréquence sont nor- en MHz équivaut à exprimer un poids malement indiqués en kilohertz, méga- en kilogrammes ou en quintaux. Tous les signaux basse fréquence hertz ou gigahertz. voyagent dans un câble à la même Exemple : Nous voulons connaître la vitesse qu’un signal de haute fré- Pour convertir les hertz en kHz, MHz fréquence en mégahertz d’un signal quence, c’est-à-dire à 300 000 km par et GHz ou vice-versa, on peut utiliser ayant une longueur d’onde de 40 seconde. les formules suivantes : mètres. Solution : pour obtenir la fréquence en MHz, on utilise toujours la formule de la deuxième ligne du tableau 19 : 300 : 40 = 7,5 MHz Unité de mesure Hz : 1 000 = kilohertz Hz : 1 000 000 = mégahertz Les signaux basse fréquence qui cou- Hz : 1 000 000 000 = gigahertz vrent une gamme allant de 1 Hz jus- qu’à 30 000 Hz, sont toujours indiqués kHz x 1 000 = hertz avec les unités de mesure en hertz ou kHz : 1 000 = mégahertz en kilohertz (kHz). kHz : 1 000 000 = gigahertz Pour convertir les hertz en kilohertz ou MHz x 1 000 000 = hertz vice-versa, nous pouvons utiliser les MHz x 1 000 = kilohertz formules suivantes : MHz : 1 000 = gigahertz GHz x 1 000 = mégahertz GHz x 1 000 000 = kilohertz kHz x 1 000 = Hz Figure 338 : Les signaux radio se Comme nous le savons déjà, les Hz : 1 000 = kHz propageant à une vitesse de signaux de haute fréquence voyagent 300 000 km par seconde, réussissent dans l’espace à une vitesse vertigi- à parcourir 7,5 tours du globe en une neuse de 300 000 000 mètres par seule seconde. Un signal envoyé vers seconde, c’est-à-dire 300 000 kilo- la lune, qui se trouve à 384 345 km de mètres par seconde. la terre, l’atteint en un peu plus d’une seconde. Subdivision des fréquences radio Fréquence Longueur d’onde Symb. Anglais Français 30 kHz - 300 kHz 10 km - 1 km LF Low Frequency Grandes Ondes 300 kHz - 3 MHz 1 km - 100 m MF Medium Frequency Ondes Moyennes 3 MHz - 30 MHz 100 m - 10 m HF High Frequency Ondes Courtes 30 MHz - 300 MHz 10 m - 1 m VHF Very High Freq. Ondes métriques 300 MHz - 3 GHz 1 m - 10 cm UHF Ultra High Freq. Ondes décimétriques 3 GHz - 30 GHz 10 cm - 1 cm SHF Super High Freq. Micro-ondes 30 GHz - 300 GHz 1 cm - 0,1 cm EHF Extremely High Freq. Micro-ondes 128ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Un peu d’histoire sur Guglielmo Marconi Figure 339 : Les premières valves Peu de gens savent que mettre des signaux télé- thermo-ioniques (ou thermoïonique, Guglielmo Marconi était graphiques sans utiliser synonyme de thermoélectronique) un autodidacte et qu’il aucun fil. En effet, par utilisées pour la réalisation des s’amusait en réalisant le passé, de nombreux récepteurs radio, apparurent vers des expériences au rez- scientifiques très 1910. Marconi, pour capter les de-chaussée de sa mai- célèbres étaient arrivés, signaux, utilisait des détecteurs son de Pontecchio, qu’il après avoir tenté cette rudimentaires, constitués d’un petit appelait “my laborator y expérience, à la conclu- tube de verre contenant de la limaille of electricity”. Cela s’ex- sion que c’était chose de nickel (96 %) et d’argent (4 %). Sur plique car Marconi, pour- impossible et pratique- la photo, un des premiers récepteurs tant né à Bologne, n’ai- ment irréalisable. radio à valve thermo-ionique. mait pas la langue italienne, qu’il maîtrisait très mal et ne 25 avril 1874 : il naît à Bologne de Figure 340 : Dans les années 1925- parlait que le dialecte de la région ainsi mère irlandaise, Annie Jameson, et de Giu- 1940, on rencontrait fréquemment un que l’anglais. N’oublions pas que nous seppe Marconi. simple récepteur radio doté d’un étions à la fin des années 1800 ! Eté 1894 : il parvient, de sa chambre casque et dit à “galène”, car il utilisait de la maison de Pontecchio, à transmettre comme détecteur de signaux un N’ayant jamais réussi à finir les études à environ 3 mètres. minéral de sulfure naturel de plomb qui lui auraient permis d’entrer à l’uni- Printemps 1895 : il commence à trans- contenant environ 2 % d’argent. versité, son père le considérait comme un mettre de sa fenêtre vers la cour avec fainéant et trouvait que son idée de vou- d’excellents résultats. Les abréviations loir transmettre à distance des signaux 5 mars 1896 : il présente, à Londres AF (BF) et RF (HF) télégraphiques “sans aucun fil” n’était une première demande de brevet pour son qu’utopie. invention de transmission sans fils. Les signaux inférieurs à 30000 Hz, ren- Mai 1897 : il réussit, grâce aux pre- trent dans la catégorie des “Basses Seule sa mère lui permit de se consacrer mières expériences effectuées dans le Fréquences” ou “BF”. librement à ses expériences qui susci- Canal de Bristol (Angleterre), à atteindre taient en lui tant d’attraction. Elle char- une distance de 14 mètres. Les signaux supérieurs à 30 000 Hz, gea même le professeur Vincenzo Rosa Janvier 1901 : première liaison à longue sont appelés “Hautes Fréquences” ou de lui donner des leçons particulières de distance entre Sainte Catherine et Cap “HF”. physique. Lizard en Angleterre (300 km). Décembre 1901 : les premiers signaux Dans le langage international, les sigles En s’inspirant des expériences du physi- télégraphiques sont reçus outre Atlantique, BF et HF sont remplacés par ceux déri- cien américain Benjamin Franklin, qui réus- franchissant une distance d’au moins vés de la langue anglo-saxonne, c’est- sissait à capturer l’énergie des éclairs, 3 400 km. à-dire : grâce à un fil relié à un cerf-volant, une nuit de la fin de l’été 1894, Marconi relia 26 mars 1930 : il envoie un signal télé- - AF (Audio Frequency) pour les signaux deux plaques métalliques provenant d’un graphique à Sydney (Australie), du navire BF, bidon de pétrole à son émetteur ainsi qu’à Electra amarré dans le port de Gênes, - RF (Radio Frequency) pour les signaux son récepteur et constata, à l’aide de ces pour allumer les lampadaires de la mai- HF. antennes rudimentaires, qu’en poussant rie (distance de 16 500 km). le bouton de son émetteur, la cloche reliée 19 novembre 1931 : Marconi effec- N G. M. au récepteur commençait à sonner. tue les premières expériences sur les micro-ondes de San Margherita Ligure à En proie à une grande agitation, il alla Sestri Levante (18 km). réveiller sa mère pour lui démontrer qu’il 20 juillet 1937 : il meurt à Rome en avait réussi à capturer l’énergie générée léguant au monde une invention qui nous par son émetteur à une distance de 3 permet encore aujourd’hui de regarder la mètres environ. télévision couleurs et de parler à distance grâce aux téléphones portables. Pressentant qu’il était sur la bonne voie, il commença au printemps 1895 à trans- mettre de sa chambre vers la cour, et relia ensuite son récepteur et son émetteur à la terre afin d’augmenter la portée. Grâce à ces modifications, il réussit durant l’été 1895 à transmettre à une distance de 2,4 kilomètres. Sa mère pensa alors informer les autori- tés italiennes de cette sensationnelle découverte, mais ne recevant aucune réponse, elle décida, en février 1896, de se rendre à Londres avec son fils. Le 5 mars 1896, Marconi présenta sa première demande de brevet pour la transmission des ondes hertziennes “sans fils” qui lui fut accordée le 2 juillet 1897 avec le numéro 12.039. Après l’exaltation des premiers succès, cette invention suscita un enthousiasme universel, même si, pour commencer, l’in- crédulité et les commentaires malveillants ne manquèrent pas en raison du fait que peu de gens acceptaient l’idée qu’un aussi jeune autodidacte ait pu réussir à trans- 129ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LEÇON LE COURS N°12 Apprendre l’électronique en partant de zéro UNE BARRIÈRE Dans le domaine de l’électronique comme dans beaucoup d’autres À RAYONS domaines, la théorie seule ne vous permettra pas de devenir de véri- INFRAROUGES tables experts. Donc, chaque fois que cela sera nécessaire, nous vous proposerons des montages ou des expériences simples afin de Étage émetteur vous permettre de faire un peu de pratique. L’étage émetteur, que vous pouvez voir Aujourd’hui, pour faire suite au cours que nous venons de voir, nous sur la figure 342, est composé d’une vous proposons deux montages : diode à infrarouges émettrice de type CQX89, indiquée sur le schéma par - Une barrière de rayons à infrarouges. Elle servira uniquement à DTX, ainsi que d’un circuit intégré éteindre une diode LED ordinaire lorsqu’une personne ou un objet NE555, représenté sur le schéma par viendra interrompre le faisceau invisible. En réalisant ce montage, le rectangle IC1. vous apprendrez à utiliser de façon pratique les diodes zener, les diodes émettrices et réceptrices d’infrarouges et de nombreux autres Le circuit intégré NE555 est utilisé dans composants. ce circuit pour générer des ondes car- rées qui serviront à coder le signal à - Un récepteur simple pour ondes moyennes. Vous serez surpris de infrarouges que la diode émettrice constater que ce tout petit appareil, entièrement construit de vos enverra vers le récepteur. propres mains, vous permettra, dans la journée, de recevoir les émetteurs locaux et la nuit, différents émetteurs étrangers. Même En codant ce signal, vous éviterez que si vous ne connaissez pas encore certains composants que nous uti- le récepteur ne s’excite avec de faux liserons pour réaliser ce récepteur, ne vous en faites pas, car si vous signaux comme ceux émis par des suivez attentivement toutes nos instructions, vous réussirez parfai- lampes à filament ou à infrarouge. tement à le faire fonctionner. La fréquence générée par le circuit inté- lateur est capable de générer une fré- Lorsque vous verrez cette diode LED gré NE555 est déterminée par la valeur quence qui descendra difficilement en allumée, cela voudra dire que la de la résistance R2 de 27 kilohms et dessous de 7 100 Hz et dépassera dif- diode à infrarouges sera en train par celle de la capacité C1 de 3,3 nano- ficilement 7 500 Hz. d’émettre. farads. En émission, la diode à infrarouge Cet émetteur fonctionne avec une ten- En tenant compte des tolérances de CQX89 ne diffusant aucune lumière sion d’alimentation de 15 volts, que R2 et C1, on peut affirmer que cet oscil- visible, nous lui avons relié en série vous pourrez prélever de l’alimentation une diode LED normale, DL1. décrite dans la leçon numéro 7. DS1 +V 7 6 5 AK AK R1 C2 C3 A 4 DL1 PHOTODIODE DIODE 8 LED A F-F 7 K CQX 89 A QR A K K R2 IC1 GND 2 3 4 R3 K DTX 15 V 6 NE 555 23 1 C1 Figure 341 : Vue de dessus des connexions du circuit intégré Figure 342 : Schéma électrique de l’étage émetteur. NE555. Concernant la photodiode et la diode LED, souvenez- vous que l’anode et la cathode correspondent respectivement à la patte la plus longue et à la plus courte. 130ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Lorsqu’une fréquence comprise entre appliqué sur la base du transistor TR1 7 000 et 7 500 Hz atteint la broche qui l’amplifiera ultérieurement. d’entrée 3 de ce décodeur, la broche de sortie 8 se court-circuite vers la Sur le collecteur de ce transistor éga- masse et, par conséquent, la diode lement, vous trouverez un second cir- LED DL1 s’allume. cuit d’accord, composé de JAF2, C8 et R8, lui aussi accordé sur la gamme Ceci étant dit, nous pouvons mainte- 7 100 à 7 500 Hz. nant vous expliquer comment fonctionne ce récepteur, en commençant par la Le signal amplifié, qui se trouve sur le diode réceptrice à infrarouges, DRX. collecteur de TR1, est appliqué, par l’in- termédiaire du condensateur C9 et de 15 V En dirigeant la diode DRX la résistance R9, sur la broche d’en- vers la diode émettrice DTX, trée 3 du circuit intégré IC1 qui, comme 6005 XL DS1 R1 R2 C2 DTX celle-ci captera le signal à nous l’avons déjà expliqué, est un infrarouge que nous avons simple décodeur de fréquence. C3 A codé avec une fréquence K comprise entre 7 100 et En pratique, à l’intérieur de ce circuit 7 500 Hz. La fréquence cap- intégré se trouve un étage oscillateur IC1 R3 DL1 tée sera appliquée, par l’in- relié sur les broches 5 et 6, dont vous termédiaire du condensateur pourrez faire varier la fréquence d’un A C2, sur la “gate” (porte) du minimum de 6 900 Hz à un maximum FET FT1 pour qu’elle soit de 7 800 Hz, en tournant simplement C1 K amplifiée. le trimmer R13. Nous avons relié, sur le “drain” Quand la fréquence générée par l’os- cillateur interne du circuit intégré IC1 Figure 343 : Schéma d’implantation des de ce FET, un circuit accordé se révèle être parfaitement identique composants de l’étage émetteur de rayons sur la fréquence comprise à la fréquence qui entre sur la broche infrarouges. Les pattes les plus longues des entre 7 100 et 7 500 Hz, com- 3, la diode LED DL1 reliée à la broche diodes doivent être insérées sur le circuit posé de la self JAF1 de 10 mil- 8 par l’intermédiaire de la résistance R11 s’allume. imprimé, dans les trous indiqués avec la lettre lihenrys, du condensateur C4 “A”. de 47 nanofarads et de la Il est donc évident que la diode LED ne s’allume qu’en mettant la diode récep- résistance R4 de 1 kilohm. trice en face de la diode émettrice qui émet le signal à infrarouge codé sur la La diode DS1, placée en série sur le gamme de 7 100 et 7 500 Hz. Si ce faisceau invisible est interrompu, la fil d’alimentation positif, sert à proté- Pour savoir sur quelle fréquence est diode LED s’éteint. ger le circuit d’éventuelles inversions accordé ce circuit composé de JAF1 et Ce circuit à rayon invisible est souvent utilisé dans les systèmes antivols, ou de polarité des 15 volts. Si, par erreur, C4, on peut utiliser la formule : bien pour ouvrir de façon automatique des portes d’ascenseurs ou de super- vous reliez le négatif de l’alimentation marchés, mais également pour comp- ter des objets sur des tapis de trans- sur la broche positive, la diode empê- Hz = 159 000 : √ nanofarad x millihenry por t. chera la tension d’atteindre le circuit Ce récepteur fonctionne également avec une tension d’alimentation de 15 intégré ainsi que les deux diodes DL1 En insérant nos données dans la for- volts. et DTX. mule indiquée ci-dessus, on obtient Comme le circuit intégré IC1 doit fonc- tionner avec une tension ne dépassant une fréquence d’accord de : pas 9 volts, vous devrez diminuer les Étage récepteur 159 000 : √ 47 x 10 = 7 334 Hz Le récepteur (voir figure 345) utilise La résistance R4 de 1 kilohm, placée comme capteur une diode réceptrice en parallèle sur le circuit accordé, ser- TIL78, sensible aux rayons infra- vira à élargir la bande passante de rouges, ainsi que deux étages ampli- façon à laisser passer toutes les fré- ficateurs, le premier étant un FET (voir quences allant d’un minimum de 7 100 FT1) et le second un transistor NPN à un maximum de 7 500 Hz. (voir TR1), plus un décodeur de fré- quence, représenté sur le schéma Le signal amplifié qui se trouve sur le électrique par un rectangle noir appelé “drain” du FET FT1 sera prélevé par l’in- IC1 (un NE567). termédiaire du condensateur C6, puis S B AK A K SORTIE FILTRE 1 8 SORTIE AK DG EC BOUCLE FILTRE 2 7 GND PHOTODIODE 3 6 CONDENSATEUR DIODE BF 245 BC 238 ENTRÉE 4 5 RÉSISTANCE LED TIL 78 Vcc NE 567 AK Figure 344 : Vue de dessous des connexions du FET BF245 et du BC238. Vue de dessus des connexions du circuit intégré NE567. 131ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS DS1 R3 R7 C10 C13 A R10 DL1 C1 C3 C4 C7 R8 C8 C11 DZ1 K 15 V R4 JAF1 C9 4 R11 R1 8 FT1 R6 C JAF2 5 R12 K C6 R9 R13 DRX A C2 D 3 IC1 B C12 C15 G 6 271 SE C14 TR1 R2 R5 C5 Figure 345 : Schéma électrique de l’étage récepteur de rayons infrarouges. 15 volts jusqu’à atteindre une valeur les bagues de couleur présentes sur Cette diode doit être placée à l’hori- de 8,2 volts, par l’intermédiaire de la leur corps (voir leçon numéro 2) per- zontale pour pouvoir diriger le faisceau diode zener DZ1. mettant de connaître leur valeur à infrarouge sortant de la partie fron- ohmique. tale vers la diode RTX qui se trouve La diode au silicium DS1, placée en dans le récepteur. Vous devrez donc série sur le positif d’alimentation, Insérez la diode au silicium DS1 à nécessairement replier en L ses deux empêche que le FET, le transistor ou gauche du circuit imprimé, en en diri- pattes à l’aide d’une petite pince. bien le circuit intégré ne soient détruits, geant sa bague vers le bas, comme sur dans le cas où la polarité d’alimenta- la figure 343. Une fois le montage terminé, insérez tion serait inversée. le circuit intégré NE555 dans son sup- Poursuivez le montage en insérant les port, en dirigeant l’encoche-détrompeur Réalisation pratique deux condensateurs polyester C1 et en forme de U en direction de C1 (voir de l’émetteur C2, puis le condensateur électrolytique figure 343). C3, en dirigeant la patte positive vers Une fois le circuit imprimé et tous les le support du circuit intégré IC1. Si le Réalisation pratique composants en votre possession, vous positif et le négatif ne sont pas indi- du récepteur pourrez passer à sa réalisation pratique qués sur le corps du condensateur élec- et voir l’émetteur fonctionner immé- trolytique, souvenez-vous que la patte Une fois le circuit imprimé et tous les diatement, à condition de suivre atten- du positif est toujours plus longue que composants en votre possession, vous tivement nos instructions. l’autre. pourrez passer à sa réalisation pratique et voir le récepteur fonctionner immé- Commencez le montage en insérant le Insérez, en haut à gauche, le bornier à diatement, à condition de suivre atten- support pour le circuit intégré NE555, 2 pôles servant pour l’entrée des 15 tivement nos instructions. en soudant toutes les broches sur les volts de l’alimentation. pistes en cuivre du côté opposé du cir- Vous pourrez commencer le montage en cuit imprimé. Après ce dernier composant, vous pour- insérant le support pour le circuit inté- rez souder la diode LED DL1, que vous gré NE567 (voir IC1), en soudant toutes Une fois cette opération terminée, insé- reconnaîtrez sans mal car son corps les broches sur les pistes en cuivre du rez les trois résistances en contrôlant est de couleur rouge. côté opposé du circuit imprimé. Liste des composants Vous devrez ensuite insérer la patte la Cette opération effectuée, insérez de l’émetteur plus longue dans le trou indiqué par la toutes les résistances, en contrôlant lettre “A” (anode) et la patte la plus les bagues de couleur sur leur corps, R1 = 1 kΩ courte, bien sûr, dans le trou indiqué puis la diode au silicium DS1 en diri- R2 = 27 kΩ par la lettre “K” (cathode). N’oubliez geant sa bague vers le condensateur R3 = 220 Ω pas de faire en sorte que cette diode électrolytique C10 et enfin, la diode C1 = 3300 pF polyester reste maintenue à environ 1 centimètre zener DZ1, en dirigeant sa bague vers C2 = 100 nF polyester du circuit imprimé. la résistance R10. C3 = 47 µF électrolytique DS1 = Diode type 1N4007 La diode à infrarouge DTX, dont le corps Poursuivez le montage et insérez le DL1 = Diode LED est de couleur noire, devra être insé- trimmer R13, puis les deux selfs JAF1 DTX = Diode IR émettrice CQX89 rée dans les deux trous du circuit et JAF2, et pour finir, tous les conden- IC1 = Intégré NE555 imprimé en correspondance avec la sateurs polyester. résistance R3, en insérant la patte la plus longue dans le trou indiqué par la Comme vous pouvez le voir sur le lettre “A” et la plus courte dans celui schéma pratique de la figure 346, le indiqué par la lettre “K”. 132ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS bornier à deux pôles servant à l’entrée Après le FET, vous pourrez monter le Réglage des 15 volts d’alimentation, devra être transistor NPN BC238, et sans en rac- placé en haut à droite. courcir les pattes, l’insérer dans les Quand le montage est terminé, pour trous à proximité de la résistance R6, voir fonctionner l’appareil, il suffira seu- Il manque, sur le circuit imprimé, uni- en dirigeant la partie plate de son corps lement de régler le trimmer R13 du quement les semi-conducteurs, c’est- vers la gauche. récepteur car, comme nous l’avons déjà à-dire la diode LED DL1, le FET FT1, le expliqué, la diode LED ne s’allume que transistor TR1 ainsi que la diode récep- Il est très important que les parties lorsque la fréquence générée par le cir- trice à infrarouge DRX. plates des deux transistors soient orien- cuit intégré NE567 est par faitement tées comme indiqué sur le schéma de identique à celle générée par l’étage Commencez par monter la diode LED la figure 346. émetteur. DL1 en insérant sa patte la plus longue dans le trou “A” et la plus courte dans Pour finir, vous monterez la diode récep- Étant donné que nous ignorons si la le trou “K”. trice DRX, en insérant la patte la plus fréquence générée par l’émetteur est longue dans le trou “A” et la plus de 7 100, de 7 200 ou de 7 400 Hz, en Si vous insérez les pattes de cette courte dans le “K”. raison de la tolérance des composants, diode dans le sens contraire, elle ne pour régler le trimmer R13, vous devrez s’allumera pas. Rappelez-vous de faire Cette diode doit également être pla- procéder ainsi : en sorte que cette LED reste mainte- cée à l’horizontal pour pouvoir capter nue à environ 1,5 centimètre du circuit le faisceau à infrarouge de la diode - Placez la diode réceptrice DRX face à imprimé. émettrice. la diode émettrice RTX, à une distance d’environ 30 ou 40 centimètres. Une fois cette opération terminée, insé- Une fois le montage terminé, vous pour- rez le FET BF245 sans en raccourcir rez insérer le circuit intégré NE567 Liste des composants les pattes, dans les trous à proximité dans son support, en dirigeant l’en- du récepteur des condensateurs C6 et C5, en diri- coche-détrompeur en forme de U se geant la partie plate de son corps vers trouvant sur son corps, vers la résis- la droite. tance R11 (voir figure 346). DL1 R1 = 1 MΩ R2 = 1 MΩ DS1 R3 = 1 kΩ R4 = 1 kΩ R3 R7 R10 R5 = 4,7 kΩ R4 R8 C10 R6 = 1 MΩ C4 R7 = 1 kΩ C3 C8 C13 R8 = 1 kΩ C7JAF1 A 15 V R9 = 1 kΩ R1 C6 JAF2 R10 = 120 Ω 1/2 W C1 C2 C15K R11 = 560 Ω R6 DL1 R12 = 10 kΩ DRX 7005 XL R13 = 5 kΩ trimmer A FT1 DZ1 R11 C1 = 100 nF polyester K C2 = 1,2 nF polyester TR1 C11 IC1 C14 C3 = 1 µF électrolytique C12 C4 = 47 nF polyester C5 C9 R9 C5 = 1 µF électrolytique R12 R13 C6 = 10 nF polyester C7 = 1 µF électrolytique R2 R5 C8 = 47 nF polyester C9 = 56 nF polyester Figure 346 : Schéma d’implantation des composants de l’étage récepteur de rayons C10 = 470 µF électrolytique infrarouges. Si le montage des composants sur le circuit imprimé est effectué C11 = 10 µF électrolytique correctement, le récepteur fonctionnera tout de suite (lire les instructions pour le C12 = 1 µF électrolytique réglage de R13). C13 = 100 nF polyester C14 = 1 µF électrolytique C15 = 10 nF polyester DS1 = Diode 1N4007 DZ1 = Diode zener 8,2 V DRX = Diode IR réceptrice TIL78 DL1 = Diode LED JAF1 = Self 10 mH JAF2 = Self 10 mH FT1 = Transistor FET BF245 TR1 = Transistor NPN BC238 IC1 = Intégré NE567 133ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS UN RÉCEPTEUR SIMPLE POUR ONDES MOYENNES Figure 347 : Le rayon infrarouge émis par la diode émettrice est invisible. La Commençons la description de ce mon- distance de transmission maximale de ce rayon est d’environ 3 mètres. Une fois tage par le schéma électrique, qui se cette distance dépassée, le récepteur ne pourra plus fonctionner. trouve sur la figure 352 pour vous expli- quer, pas à pas, toutes les fonctions Figure 348 : Pour éviter que la diode réceptrice puisse être influencée par des effectuées par les différents compo- signaux infrarouges parasites provenant d’autres sources, le faisceau produit par sants. la diode émettrice est modulé avec un signal à onde carrée, ayant une fréquence comprise entre 7 100 et 7 500 Hz. On devra relier sur l’une des deux prises antenne A ou B un fil de cuivre - A l’aide d’un tournevis, tournez len- Si vous remarquez qu’à cette distance d’une longueur de 3 à 5 mètres, qui tement le curseur du trimmer R3 jus- la grosse diode LED s’éteint, tournez nous servira pour capter les signaux qu’à ce que vous voyiez s’allumer la délicatement le curseur du trimmer R13 haute fréquence disponibles dans l’es- diode LED du récepteur. jusqu’à ce qu’elle se rallume. pace. - Après quoi, essayez d’interrompre le faisceau invisible avec une main ou La portée maximale de ce faisceau invi- Plus la longueur de l’antenne sera n’importe quel objet. En agissant ainsi, sible, une fois le trimmer R13 réglé, grande, plus on parviendra à capter vous verrez la diode LED s’éteindre et tourne autour de 3 ou 3,5 mètres. d’émetteurs. En fonction de la longueur se rallumer lorsque vous retirerez votre Donc, si vous dépassez cette distance, de l’antenne, on devra vérifier de façon main. la diode LED s’éteindra. expérimentale s’il vaut mieux utiliser - Essayez alors d’éloigner l’étage émet- la prise A ou la B. teur du récepteur d’un mètre environ, Si vous alimentez le récepteur avec une en maintenant toujours dans le même tension inférieure, par exemple 12 ou 9 Tous les signaux captés par l’antenne axe les diodes émettrice et réceptrice. volts, vous réduirez la portée maximale. atteindront la bobine L1. Comme cette dernière se trouve enroulée sur la Figure 349 : Photo du prototype Coût de la réalisation bobine L2, les signaux se transfére- de la carte émettrice. ront, par induction, de la première à la Tous les composants de l’émetteur, seconde bobine. tels qu’ils sont représentés sur la figure 343, circuit imprimé sérigraphié et Sachez, pour votre information, que percé inclus : env. 33 F. Le circuit ces deux bobines sont enfermées dans imprimé seul : env. 8 F. un petit boîtier métallique que l’on a appelé MF1 (voir figure 351). Tous les composants du récepteur, tels qu’ils sont représentés sur la figure C’est la bobine L2 que l’on devra accor- 346, circuit imprimé sérigraphié et der pour recevoir l’émetteur à capter. percé inclus : env. 104 F. Le circuit Sa valeur variera autour de 330 micro- imprimé seul : env. 18 F. henr ys. Sachant que les ondes moyennes cou- vrent une gamme comprise entre 550 kHz et 1 600 kHz, on devra néces- sairement connaître les capacités minimale et maximale à appliquer en parallèle sur cette bobine de 330 microhenrys, pour pouvoir nous accor- der sur la fréquence voulue. Voici la formule devant être utilisée pour calculer la valeur de cette capa- cité : pF = 25 300 : [(MHz x MHz) x microhenry] Comme une telle formule exige que la fréquence soit exprimée en MHz et non en kHz, il faudra commencer par conver- tir les 550 kHz et les 1 600 kHz en MHz, en les divisant par 1 000. On obtient de cette façon : Figure 350 : Photo du prototype de la carte réceptrice. 550 : 1 000 = 0,55 MHz 1 600 : 1 000 = 1,60 MHz 134ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS male, c’est-à-dire verser le condensateur C7 de 100 20 picofarads. nanofarads et atteindre la diode DG1, qui se chargera de le redresser. Pour connaître la fréquence sur Sur la sortie de cette diode de redres- laquelle on s’ac- sement, on obtiendra uniquement les cordera avec demi-ondes négatives du signal haute cette capacité fréquence et, superposé à celui-ci, le variable de 275 à signal BF, comme vous pouvez le voir 20 pF en utilisant sur la figure 354. une inductance de 330 microhenr ys, on Le condensateur C9 de 100 pF, placé pourra utiliser la formule entre la sor tie de cette diode et la suivante : masse, servira à éliminer le signal HF, laissant ainsi disponible sur sa sortie On devra ensuite élever au carré la kHz = le signal basse fréquence uniquement valeur de ces deux fréquences : 159 000 : √ picofarad x microhenry (voir figure 354). Ce signal basse fré- 0,55 x 0,55 = 0,30 1,60 x 1,60 = 2,56 quence, en passant à travers le Après quoi, on pourra multiplier ces Dans le tableau 20, on retrouve la condensateur C10 de 15 nonofarads, deux nombres par la valeur de l’induc- tance qui, comme nous le savons, est valeur de la fréquence en kHz sur est appliqué sur la “gate” d’un de 330 microhenrys : laquelle on s’accordera, en appliquant deuxième FET (voir FT2) pour être 0,30 x 330 = 99 2,56 x 330 = 844 sur les deux diodes varicap une ten- amplifié. On devra alors, pour connaître la sion variable de 0 à 8 volts. valeur des capacités maximale et mini- male à appliquer en parallèle sur la Sur la “drain” de ce FET bobine L2, diviser le nombre fixe 25 300 par ces deux valeurs. On Tension sur les capacité fréquence on prélèvera, par l’inter- obtiendra ainsi : diodes varicap obtenue d’accord médiaire du condensateur 25 300 : 99 = 255 picofarads 25 300 : 844 = 29,9 picofarads 0 volt 275 pF 530 kHz C11 de 100 nanofarads, 1,0 volt 250 pF 550 kHz le signal HF amplifié, qui En reliant en série sur les broches de 1,5 volt 210 pF 600 kHz sera ensuite appliqué sur la bobine L2 deux diodes varicap de 2,0 volts 160 pF 690 kHz le potentiomètre R14 que type BB112 de 550 picofarads (voir 2,5 volts 130 pF 770 kHz nous utiliserons comme DV1 et DV2), on obtiendra une capa- 3,0 volts 110 pF 830 kHz contrôle de volume. cité réduite de moitié, c’est-à-dire de 275 picofarads car, comme nous vous 3,5 volts 80 pF 970 kHz Le signal HF que l’on pré- l’avons expliqué dans la leçon numéro 4,0 volts 60 pF 1 130 kHz lèvera sur le curseur de ce 3, en reliant en série deux capacités 5,0 volts 50 pF 1 240 kHz potentiomètre sera envoyé de valeur identique, la capacité totale 6,0 volts 40 pF 1 380 kHz sur la broche 3 du circuit est divisée par deux. 7,0 volts 30 pF 1 590 kHz intégré IC1, un TBA820, 8,0 volts 20 pF 1 900 kHz qui contient un amplifica- Si l’on applique une tension positive teur de puissance complet variable de 0 à 9,1 volts (tension de Tableau 20. travail des BB112) sur ces deux diodes varicap, on pourra faire descendre leur pour signaux basse fré- capacité maximale de 275 à environ 20 picofarads. Note : les valeurs de la capacité et de quence. On prélèvera la tension à appliquer sur la fréquence sont approximatives en ces diodes grâce au curseur central du potentiomètre R3. raison de la tolérance des diodes vari- En reliant un petit haut-parleur sur la En tournant le bouton du potentiomètre cap. broche de sortie 7 de ce circuit inté- vers la broche côté masse, on obtien- dra la capacité maximale, c’est-à-dire gré, on pourra écouter tous les émet- 275 picofarads. Le signal de l’émetteur capté sera teurs que l’on captera. En le tournant au contraire vers la résis- tance R2, on obtiendra la capacité mini- envoyé, par l’intermédiaire du conden- sateur C4 de 22 picofarads, sur la Ceci étant dit, revenons à la diode de “gate” du transistor FET, nommé FT1 redressement DG1, afin de signaler sur le schéma électrique. que sur sa patte de sortie, appelée Ce FET amplifiera le signal de 10 à 15 fois environ, nous permettant ainsi d’ob- tenir sur sa patte de sortie, appelée “drain”, un signal HF d’une amplitude 10 ou 15 fois supérieure à celle se trou- vant aux bornes de la bobine L2. La self JAF1, reliée sur le “drain” de ce Figure 351 : Le pot MF1 se présente FET, empêchera le signal HF que nous comme un petit parallélépipède avons amplifié, d’atteindre la résistance métallique dans lequel se trouvent R6 et donc, de se décharger sur la ten- serties les deux bobines L1 et L2. sion d’alimentation des 15 volts posi- tifs. Le signal HF ne pouvant traverser la self JAF1, il devra obligatoirement tra- 135ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS ANTENNE C3 R11 DS1 AB C1 R2 R6 C13 R17 R3 C12 MF1 C2 ACCORD C6 R12 HP DL1 L1 L2 15 V JAF1 FT2 C11 67 DG1 C10 3 R1 C7 D G C15 C4 D C16 G FT1 S IC1 R16 21 C17 DV1 S R9 R10 R13 R14 VOL. R15 4 5 R4 R7 C8 C14 DV2 C5 R5 R8 C9 TERRE Figure 352 : Schéma électrique du récepteur ondes moyennes. S COMPENSATION 1 8 RIPPLE ADJ. AK L1 L2 GAIN ADJ. 2 7 REACTION KA GD IN 3 6 Vcc DIODE MF1 BB 112 J 310 GND 4 5 OUT LED AK TBA 820M Figure 353 : Connexions des pattes des diodes varicap BB112, des FET J310 et du pot moyenne fréquence MF1 vues du dessous. Seules les connexions du circuit intégré TBA820/M sont vues du dessus. Souvenez-vous que la patte la plus longue de la diode DL1 est l’anode (A), et la plus courte la cathode (K). anode, on trouvera une tension néga- très proches fourniront une tension Cette tension négative, ne pouvant tive, dont l’amplitude s’avérera pro- positive avec une amplitude pouvant atteindre le FET FT2 en raison de la portionnelle à celle du signal haute fré- atteindre un maximum de 1 ou 1,2 volt présence du condensateur C10 (ce quence capté par l’antenne. négatif, tandis que si l’on capte des condensateur sert seulement à lais- émetteurs très éloignés, cette ampli- ser passer les signaux alternatifs En installant une antenne d’environ 5 tude dépassera rarement 0,2 ou 0,3 basse fréquence et non la tension mètres de longueur, tous les émetteurs volt négatif. continue), elle se déversera sur la résistance R8 et atteindra ainsi les SIGNAL HF SIGNAL BF deux résistances R4 et R5 reliées à la DG1 REDRESSÉ SEUL “gate” du FET FT1. HF + BF Si l’on capte un signal très fort, une tension négative d’environ 1 ou 1,2 volt C9 arrivera sur ces deux résistances, tan- 100 pF dis que si l’on capte un signal très faible, ce sera une tension négative Figure 354 : Sur un signal HF modulé en amplitude est toujours superposé, sur les d’environ 0,2 ou 0,3 volt. deux extrémités supérieure et inférieure, un signal BF. Ce signal composite est appliqué sur l’entrée de la diode DG1 qui laissera seulement passer les “demi Vous vous demanderez alors à quoi ondes négatives”, y compris le signal BF. Le condensateur C9 de 100 pF, relié sert de faire parvenir sur ces résis- entre la sortie de la diode DG1 et la masse (voir figure 352), éliminera le signal tances une tension négative propor- HF, mais pas le signal BF. tionnelle aux variations d’amplitude du signal capté par l’antenne. Cette ten- SIGNAL HF SIGNAL BF sion est utilisée pour ajuster automa- DG1 REDRESSÉ SEUL tiquement le gain du FET, c’est-à-dire pour amplifier plus ou moins, le signal HF + BF capté par l’antenne. C9 Lorsqu’une tension négative de 1 ou 100 pF 1,2 volt environ parviendra sur ces deux résistances, le FET amplifiera le Figure 355 : S’il n’y avait pas de contrôle automatique de gain dans un récepteur, signal capté par l’antenne 2 ou 3 fois tous les signaux très forts satureraient les étages préamplificateurs. Dans un seulement. Quand, par contre, une signal saturé, les extrémités du signal HF + BF seraient “coupées”, et le signal tension négative de 0,2 ou 0,3 volt BF redressé n’aurait alors plus une forme sinusoïdale parfaite, mais une forme complètement distordue. 136ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS environ parviendra sur ces deux résis- Afin d’éviter qu’une inversion du “plus” Avant de mettre en place une résis- tances, le FET l’amplifiera 12 ou 13 et du “moins” risque de griller le FET tance ou un condensateur, vous devrez fois. ou le circuit intégré IC1, nous avons lire sa valeur sur son corps avant de inséré une protection, qui n’est autre l’insérer à l’emplacement voulu, Sans ce contrôle automatique de gain, que la diode au silicium DS1. sachant qu’en cas de doute, vous pour- tous les émetteurs très puissants rez toujours vous aider des tableaux seraient amplifiés 12 à 15 fois et, par Ainsi, s’il nous arrivait par inadvertance de la leçon numéro 2. conséquent, on obtiendrait sur la sor- de nous tromper dans le sens de bran- tie de la diode, un signal basse fré- chement de l’alimentation, cette diode Une fois en possession du circuit quence très déformé, car toutes les empêchera la tension inverse d’entrer imprimé, nous vous conseillons de com- demi-ondes négatives seraient écrê- dans le récepteur. mencer par y installer le support du cir- tées (voir figure 355). En effet, le signal cuit intégré IC1. Après avoir soudé basse fréquence, redressé par la diode La diode LED DL1 reliée sur la tension DG1, n’aurait plus une forme sinusoï- positive d’alimentation de 15 volts, Liste des composants dale. nous servira de lampe “témoin”, car du récepteur elle ne s’allumera que lorsque le récep- Ce “contrôle automatique de gain”, teur se trouvera sous tension. ondes moyennes communément appelé CAG (AGC en anglais), nous servira par conséquent Réalisation pratique R1 = 22 kΩ à augmenter les signaux très faibles R2 = 3,9 kΩ jusqu’à leur maximum et à diminuer les Avant de procéder à la description du R3 = 4,7 kΩ potentiomètre signaux très puissants jusqu’à leur mini- montage, nous voulons vous rappeler R4 = 1 MΩ mum, afin d’éviter des distorsions. que tous les circuits électroniques que R5 = 1 MΩ nous vous présentons dans nos leçons R6 = 2,7 kΩ Pour alimenter ce récepteur, on utili- fonctionnent dès la fin de leur réalisa- R7 = 2,2 kΩ sera une tension de 15 volts que l’on tion, à moins d’avoir commis des R8 = 220 kΩ pourra prélever d’une alimentation iden- erreurs et à condition d’avoir effectué R9 = 47 kΩ tique à celle décrite dans la leçon des soudures parfaites. R10 = 1 MΩ numéro 7. R11 = 100 Ω R12 = 3,3 kΩ Figure 356 : Sur cette photo, on peut voir comment se présente le circuit R13 = 1 kΩ imprimé après le montage des composants (voir figure 357). R14 = 10 kΩ potentiomètre R15 = 100 Ω R16 = 1 Ω R17 = 1 kΩ C1 = 100 pF céramique C2 = 100 nF polyester C3 = 47 µF électrolytique C4 = 22 pF céramique C5 = 2,2 µF électrolytique C6 = 100 nF polyester C7 = 100 nF polyester C8 = 100 nF polyester C9 = 100 pF céramique C10 = 15 nF polyester C11 = 100 nF polyester C12 = 100 nF polyester C13 = 220 µF électrolytique C14 = 100 µF électrolytique C15 = 100 µF électrolytique C16 = 680 pF céramique C17 = 220 nF polyester JAF1 = Self 10 mH DV1 = Diode varicap BB112 DV2 = Diode varicap BB112 DS1 = Diode 1N4007 DG1 = Diode germanium AA117 DL1 = Diode LED rouge MF1 = Pot MF avec noyau rouge FT1 = Transistor FET J310 FT2 = Transistor FET J310 IC1 = Intégré TBA.820/M HP = Haut-parleur 8 Ω, 0,8 W Note : toutes les résistances utili- sées dans ce récepteur sont des 1/4 de watt à 5 % 137ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

TERRE ANTENNE LE COURS AB DL1 15 V AK 8005.XL R17 A K C1 R7 R5 R4 C8 C5 C6 R13 DS1 MF1 R9 C9 R10 C13 C12 HP DV1 DV2 C10 R8 DG1 R15 IC1 C15 C7 FT2 C16 R16 C4 FT1 C17 R1 C14 JAF1 C11 R2 C2 C3 R6 R12 R11 R3 ACCORD R14 VOLUME 8 mm. 8 mm. Figure 357 : Schéma d’implantation des composants du récepteur. Avant d’insérer une résistance ou un condensateur, contrôlez leur valeur exacte sur la liste des composants. toutes ses broches, contrôlez qu’au- Une fois toutes les résistances sou- vérifiant attentivement que leur patte cune goutte d’étain ne vienne court-cir- dées sur le circuit imprimé, insérez la positive soit bien insérée dans le trou cuiter deux broches voisines. diode plastique DS1 à proximité de la marqué du signe “+”. Insérez la patte résistance R17, en dirigeant sa bague positive de C3 dans le trou de manière Le deuxième composant que nous vous vers la droite comme sur la figure 357. à ce que le condensateur soit tourné conseillons d’insérer est le pot MF1 vers le bas, celle de C5 vers le haut, contenant les deux bobines L1 et L2. Insérez ensuite la seconde diode en celle de C13 vers la droite et celles de En plus de ses cinq broches, vous verre DG1 dans les deux trous placés C14 et C15 vers le haut. Dans le cas devrez veiller à souder sur les pistes au-dessus du condensateur C11, en où, sur le corps de ces condensateurs, du circuit imprimé, les deux languettes dirigeant sa bague vers la self JAF1. Si rien ne viendrait différencier la patte métalliques de la masse reliées au boî- vous tournez la bague de ces diodes positive de la patte négative, souvenez- tier métallique. dans le sens contraire, le récepteur ne vous que la positive est toujours la plus fonctionnera pas. longue des deux. Une fois ces opérations terminées, vous pourrez insérer toutes les résis- Après ces composants, insérez tous Insérez à présent la self JAF1, puis les tances en contrôlant le code des cou- les condensateurs céramiques et poly- deux FET, FT1 et FT2, marqués “J310” leurs de leur corps. Il faut bien appuyer esters, en contrôlant leurs valeurs res- suivi de lettres ou de chiffres dont vous sur le corps de chaque résistance afin pectives sur la liste des composants. ne devez pas tenir compte, étant donné qu’elle touche parfaitement au circuit En cas de doute, vous pourrez toujours qu’il s’agit du code utilisé par le fabri- imprimé. Après avoir soudé les deux aller vérifier leur code dans la leçon cant pour établir la date de fabrication pattes de chacune d’entre elles, cou- numéro 2. du composant. pez-en la partie excédante à l’aide d’une paire de ciseaux si vous ne dis- Poursuivez le montage en insérant tous En insérant le FET FT1, tournez la partie posez pas de petites pinces coupantes. les condensateurs électrolytiques en plate de son corps vers les résistances 138ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS ANTENNE 8005.XL 15 V DL1 - prenez les douilles et dévissez-en les AB R17 K écrous. R7 R5 C1 C8 C5 R13 DS1 - retirez de leur corps la rondelle MF1 C9 C13 plastique isolante (voir figure 359). R4 AP - insérez le corps de la douille à DV1 DV2 FT1 R9 R10 C12 l’intérieur du trou, placez la rondelle C15 isolante sur la partie postérieure puis C6 IC1 serrez-la à l’aide des deux écrous (voir R8 figure 360). C10 Cette est opération est nécessaire si TERRE l’on veut isoler le corps métallique de R15 la douille du métal de la face avant. C4 C7 DG1 FT2 R1 C3 JAF1 C16 R16 Une fois cette opération effectuée, insé- R2 C11 C17 rez dans les quatre trous du circuit R6 imprimé les axes de 4 supports plas- C2 tiques. Après avoir retiré le papier pro- C2 R14 tecteur qui couvre leurs bases vous R3 R12 devrez placer le circuit dans le fond du boîtier en exerçant une légère pression. ACCORD R11 C14 La face avant ayant été insérée dans VOLUME les guides du boîtier, reliez les bornes des potentiomètres aux “picots” pla- Figure 358 : Si vous faites l’acquisition du kit, le circuit imprimé en fibre de verre cées sur le circuit imprimé. que nous vous fournirons est déjà percé et tous les sigles des différents composants à insérer y sont gravés. Vous remarquerez, en obser vant la figure 357, que la borne de droite de R4 et R7. Par contre, en insérant le FET permettent pas son insertion dans le chaque potentiomètre devra être reliée FT2, tournez la partie plate de son corps support, vous pourrez les rapprocher en à son corps métallique à l’aide d’un vers IC1. les appuyant contre une surface plane. petit morceau de fil de cuivre. Cette liaison sert à amener leur corps métal- Ces deux transistors FET doivent être Vérifiez attentivement que toutes les lique à la masse, de façon à blinder la maintenus surélevés par rapport au cir- broches du circuit intégré entrent par- résistance interne du potentiomètre. cuit imprimé, autant que le permet la faitement dans leurs emplacements longueur de leurs pattes. respectifs, car il peut arriver qu’une A l’aide de deux autres fils gainés de seule broche sorte sur le côté du sup- plastique, reliez les pattes de la diode Après avoir soudé les trois broches du por t, empêchant alors le fonctionne- LED DL1 aux “picots” placées en haut FET, prenez les deux diodes varicap ment du circuit. DV1 et DV2 qui, comme vous le remar- RONDELLE querez, portent sur la partie plate de Après avoir inséré le circuit intégré, lais- ISOLANTE leur corps le sigle “BB112”. sez de côté votre montage et prenez le boîtier plastique. Figure 359 : Avant d’insérer les trois Ces diodes doivent également être sur- douilles pour l’antenne et la terre, vous élevées, exactement comme le FET, et Insérez dans le trou de gauche de la devez dévisser leurs écrous et retirer non pas enfoncées au maximum. face avant le potentiomètre R3 de l’ac- la petite rondelle isolante de leurs cord, que vous reconnaîtrez au mar- corps. En insérant DV1 sur la gauche du pot quage “4.7K” gravé sur son corps, et le MF1, pensez à diriger sa partie plate potentiomètre R1 du volume, recon- RONDELLE vers le bas. Par contre, en insérant DV2 naissable grâce au marquage “10K” ISOLANTE sur la droite du pot MF1, dirigez-la vers gravé sur son corps, dans le trou de le haut, comme cela apparaît nette- droite. Figure 360 : Le corps de la douille ment représenté sur la figure 357. devra être placé dans le trou se Comme ces potentiomètres sont munis trouvant sur le panneau en aluminium, En dernier, montez le bornier à 2 pôles d’axes longs, vous devrez les raccour- en insérant par derrière la rondelle nécessaire pour l’entrée des 15 volts cir pour ne pas vous retrouver avec des isolante et les écrous de fixation. d’alimentation et insérez dans les trous boutons trop éloignés de la face avant. les petites “picots” que vous pourrez Pour cela, vous devrez vous munir réaliser à l’aide de queues de résistance d’une scie. et qui serviront à relier les fils des douilles de l’antenne et de la terre, les Pour serrer ses écrous sur la face avant fils de la diode LED DL1, ceux des poten- vous devez vous procurer une clé de tiomètres R3 et R14, ainsi que ceux du 14 mm, de préférence à tube. haut-parleur. Ces cosses servent en fait à faciliter la soudure des fils. Ces accessoires mécaniques vous ser- viront par la suite pour tous les autres Vous pouvez dès lors insérer le circuit montages. intégré IC1 dans son support, c’est-à- dire le TBA820/M, en appuyant avec Sur cette même face avant, vous devrez force, et sans oublier de diriger le côté également fixer le petit support de LED de son corps ayant une encoche en chromé de la diode DL1. forme de U vers le condensateur C12. Sur la face arrière, insérez les douilles Si vous constatez que ses broches sont de la terre et de l’antenne, en procé- trop écartées du corps et qu’elles ne dant ainsi : 139ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 361 : Pour fixer le haut-parleur sur le couvercle du Figure 362 : Pour fixer le circuit imprimé du récepteur à boîtier, vous devrez visser des vis autotaraudeuses dans les l’intérieur du boîtier, vous devez insérer les axes des supports plastiques et, ensuite, enrouler sur celles-ci deux entretoises autocollantes en plastique dans les quatre trous morceaux de fils de cuivre en les disposants en “X”. du circuit imprimé. et indiquées par les lettres “A” et “K”. utilisez une dizaine de mètres de fil bifi- - Si vous avez dans la pièce une lampe “A” sera relié à la patte la plus longue laire pour installations électriques que au néon, elle pourrait perturber la récep- du corps de la diode et “K” à la patte vous séparerez en deux, afin d’obtenir tion. Si vous remarquez des perturba- la plus courte. Si vous inversez ces deux deux fils distincts. Vous en utiliserez tions, essayez de l’éteindre et vous ver- pattes, la diode LED ne s’allumera pas. un pour l’antenne et l’autre pour la rez que ces bruits disparaîtront. prise de terre. Vous pourrez alors relier, à l’aide de - Souvenez-vous que ce récepteur uti- gros fils de cuivre gainés de plastique, Vous pourrez étendre le fil de l’antenne lise un seul FET pour amplifier les les trois douilles terre et antenne, entre deux murs, le faire descendre signaux radio, ne vous attendez donc comme sur la figure 357. d’une fenêtre ou bien le relier à la prise pas à ce qu’il fasse des miracles ! Il antenne de votre téléviseur. est surtout destiné à vous faire com- Avant de relier le haut-parleur, il faudra prendre ce que vous avez appris dans le fixer sur le couvercle du boîtier. Pour Vous pourrez relier le fil que vous utili- les leçons précédentes. ce faire, vous visserez dans les colon- serez comme prise de terre à un robi- nettes en plastique quatre vis autota- net ou au métal d’un radiateur. - Pour obtenir une meilleure sensibilité raudeuses, que vous utiliserez comme ainsi qu’une meilleure sélectivité, il faut point d’attache pour des morceaux de Si vous ne vous servez pas de fil de un récepteur doté de plus de compo- fil de cuivre servant à maintenir le haut- terre, non seulement le récepteur sera sants, que nous vous présenterons parleur (voir figure 361). beaucoup moins sensible, mais il cap- dans l’une des prochaines leçons. tera également les parasites générés Vous devrez ensuite souder deux fils par les lampes fluorescentes. Réussir à réaliser un récepteur radio sur les deux bornes du haut-parleur et en partant de zéro, c’est déjà un suc- les relier ensuite aux deux broches Ce qu’il faut savoir cès à ne pas sous-évaluer. “picots” placées à proximité du conden- sateur C13. - Si vous utilisez un fil très court pour Si vous ne réussissez pas à le faire l’antenne, vous ne capterez que l’émet- fonctionner, vous pourrez utiliser la Hot Une fois cette dernière opération effec- teur local le plus proche. Line et si cela ne suffisait encore pas, tuée, vous pourrez relier les deux fils - Si vous n’utilisez pas de prise de terre, ne vous en faites pas, car si vous nous des 15 volts d’alimentation au bornier le récepteur ne réussira pas à capter l’envoyez, nous vous le retournerons à deux pôles, en faisant attention à ne les émetteurs les plus faibles. en état de marche en vous expliquant pas inverser le fil positif et le négatif. - Si vous insérez l’antenne dans la où se situe votre erreur. prise “A”, le signal sera plus fort, mais Il faut à présent s’occuper de l’antenne vous obtiendrez une moins bonne Coût de la réalisation car, sans elle, il est impossible de cap- sélectivité, et vous entendrez donc ter les signaux émis par les émetteurs tous les émetteurs sur une bande très Tous les composants tels que repré- transmettant sur les ondes moyennes. large. sentés sur la figure 357, sans le boî- - Si vous insérez l’antenne dans la prise tier mais circuit imprimé percé et séri- Procurez-vous auprès d’un revendeur “B”, le signal sera atténué, mais la graphié inclus : env. 198 F. Le circuit de matériel électrique une vingtaine de sélectivité s’en trouvera améliorée, imprimé seul : env. 23 F. Le boîtier : mètres de fil électrique fin et gainé de c’est-à-dire que l’émetteur local déran- env. 68 F. plastique du type de celui utilisé pour gera moins les émetteurs faibles. l’installation des sonnettes, ou bien N G. M. 140ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

NOTES

LEÇON N°13 LE COURS Apprendre l’électronique en partant de zéro L'INSTRUMENT Pour connaître la tension en volts en différents points d'un circuit DE MESURE électronique ou pour connaître la consommation en milliampères ou APPELÉ MULTIMÈTRE ampères que ce circuit consomme, il faut disposer d’un instrument de mesure appelé \"Contrôleur universel\" ou \"Multimètre\". Grâce à Le multimètre est le premier instrument cet instrument, il est également possible de lire la valeur ohmique de à acquérir pour pouvoir travailler dans n'importe quelle résistance. l'électronique car, grâce à lui, on peut mesurer les volts d'une tension, les On trouve dans le commerce deux sortes de multimètres. D'une part, ampères d'un courant et les ohms les \"analogiques\", reconnaissables à leur instrument à aiguille laquelle d'une résistance. dévie sur un cadran gradué et, d'autre part, les \"digitaux\", qui dis- posent d'un afficheur à cristaux liquides sur lequel apparaît une suc- Les multimètres que l'on trouve dans cession de chiffres (digits). le commerce peuvent être \"analo- giques\" ou \"digitaux\", sachant que la Pour qui n'a jamais utilisé un multimètre analogique, lire la valeur différence entre ces deux types est la exacte sur les échelles graduées de l'instrument en fonction de la suivante : position sur laquelle est réglé le bouton des échelles, peut sembler difficile. Il en va de même pour les multimètres digitaux, car il faut Les multimètres \"analogiques\" sont toujours se rappeler que le point se trouvant entre deux chiffres équi- pourvus d'un galvanomètre dont l'ai- vaut à une virgule, donc, si par exemple \"1 500\" s'affiche on devra guille, en se déplaçant de gauche à lire \"1,5\". Si ce point apparaît à gauche du nombre, il équivaut à 0, droite, indique en chiffres sur une donc, si \".5\" s'affiche on devra lire \"0,5\". échelle graduée, la valeur en volts, ampères ou ohms (voir figure 368). Multimètre analogique à cet instrument des résistances lors- qu'il est commuté sur \"voltmètre\" (voir Les multimètres \"digitaux\" n'ont pas Dans un multimètre analogique, on figure 366), et à les relier en parallèle, d'aiguille, mais seulement un afficheur, trouve un instrument de mesure à lorsqu'il est commuté sur \"ampère- généralement à cristaux liquides, aiguille, un galvanomètre, de 10, 20 mètre\" (voir figure 367). capable de visualiser en chiffres la ou 30 microampères et un commuta- valeur en volts, ampères ou ohms (voir teur mécanique servant à relier en série Pour vous faire comprendre le fonction- figure 370). nement d'un multimètre analogique nous vous donnerons toutes les indications nécessaires concernant les fonctions de base, c’est-à-dire voltmètre, ampè- remètre et ohmmètre, ainsi que le schéma électrique. Nous vous appren- drons également à calculer les valeurs des résistances à appliquer en série ou en parallèle au microampèremètre. Fonction voltmètre Figure 363 : Aux extrémités de l'aimant Figure 364 : Si, en appliquant aux Supposons que nous ayons un multi- qui se trouve à l'intérieur des extrémités de la bobine mobile une mètre équipé d'un galvanomètre de multimètres analogiques, se trouve une tension de 1 volt, l'aiguille de 20 microampères ayant une résis- bobine mobile munie d'une aiguille. Plus l'instrument se déplace complètement tance interne de 1 200 ohms. Cette la tension appliquée aux extrémités de à fond d'échelle, il est évident qu'en résistance est celle du fil de cuivre la bobine sera importante, plus sa appliquant une tension de seulement enroulé sur la bobine mobile (voir rotation sera ample. 0,5 volt, l'aiguille ne se déplacera qu'à figure 364). la moitié de l'échelle. 142ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Figure 365 : Si vous décidez de faire l'acquisition d'un multimètre analogique, choisissez-en un dont la sensibilité soit d'au moins 20 000 ohms par volt, pour réduire les erreurs de lecture. Si l'instrument dispose de 6 échelles : ment en faisant la somme de la résis- 0,3, 3, 30, 300, 3 000 milliampères tance interne et de celle placée en 1, 3, 10, 30, 100, 300 volts série, c’est-à-dire : on devra relier en parallèle à l'instrument de mesure 5 résistances différentes (voir le commutateur appliquera en série sur 48 800 + 1 200 ohms figure 367), dont on pourra calculer la l'instrument, 6 résistances différentes = 50 000 ohms valeur en utilisant cette formule : (voir figure 366), dont la valeur est cal- culée grâce à la formule : Si on se réfère à notre exemple, on Ω = mA x Ri peut affirmer que ce multimètre a une XmA – mA V sensibilité de : Ω= µA x 1 000 000 Ri 50 000 ohms par volts V = tension à lire à fond d'échelle 10 20 30 40 µA = valeur de l'instrument en A l'aide de la formule indiquée ci-des- 0 50 sus, on pourra calculer la valeur des microampères. résistances à appliquer en série sur 20 µA - 1 200 Ω Ri = résistance interne de l'instrument l'instrument, de façon à ce que l'ai- guille de ce dernier dévie à fond 1V 48 800 en ohms d'échelle, pour les valeurs de tension 3V 148 800 1 000 000 = nombre fixe pour les suivantes : 498 800 S1 10 V 1 498 800 microampères. 1 volts =résistance de 48 800 Ω 4 998 800 3 volts =résistance de 148 800 Ω 30 V 14 998 800 Donc, pour la première échelle, c’est- 10 volts =résistance de 498 800 Ω 100 V à-dire celle de 1 volt à fond d'échelle, 30 volts =résistance de 1 498 800 Ω 300 V la valeur de la résistance sera de : 100 volts=résistance de 4 998 800 Ω 300 volts=résistance de 14 998 800 Ω (1 : 20) x 1 000 000 – 1 200 = 48 800 ohms Le commutateur S1 se chargera d'in- sérer la valeur ohmique voulue en fonc- Cette opération mathématique doit s'ef- tion de la tension maximale à lire (voir fectuer ainsi : figure 366). 1 : 20 = 0,05 Note : pour notre exemple, nous avons VOLT 0,05 x 1 000 000 = 50 000 choisi un instrument à 6 échelles, mais 50 000 – 1 200 = 48 800 ohms on peut également trouver dans le com- Figure 366 : On trouve, à l'intérieur merce des multimètres munis d'une d'un multimètre analogique, un Avec cette valeur de 48 800 ohms, l'ai- échelle de 0,3 volt et de 1 000 volts à microampèremètre. Pour lire des guille de l'instrument déviera à fond fond d'échelle. valeurs de TENSION, il faut relier \"en d'échelle, en appliquant une tension série\" à cet instrument des résistances exacte de 1 volt sur ses douilles de Fonction ampèremètre dont on peut calculer la valeur ohmique sor tie. en fonction de la sensibilité du En ayant un galvanomètre de 20 microam- microampèremètre et de la valeur En connaissant la valeur de la résis- pères, si l'on désire lire les valeurs de ohmique de sa bobine mobile. Bien tance voulue pour lire 1 volt, on pourra courant suivantes à fond d'échelle : entendu, dans les multimètres du déterminer la sensibilité de l'instru- commerce, ces valeurs ont déjà été calculées ! 143ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS mA = milliampères de l'instrument 0,3 mA 85,75 x1 133,33 utilisé. 12,12 3 mA 8,05 x 10 1,20 Ri = résistance interne de l'instru- 1,00 0,12 ment, en ohms. S1 30 mA S1 XmA = milliampères à lire à fond 300 mA 0,80 x 100 d'échelle. 0,024 3A x 1 000 Etant donné que la formule nécessite 200 µA - 1 200 Ω que la sensibilité de l'instrument soit 200 µA - 1 200 Ω exprimée en milliampères et non en microampères, on doit commencer par 10 20 30 40 convertir les 20 microampères en mil- 0 50 liampère en les divisant par 1 000, obtenant ainsi : 10 20 30 40 0 50 20 : 1 000 = 0,02 milliampère PILE TRIMER Pour obtenir la première échelle de 0,3 1,5 V DE milliampère à fond d'échelle, on doit utiliser une résistance de : CALIBRAGE (0,02 x 1 200) : (0,3 – 0,02) mA OHMS = 85,71 ohms Figure 367 : Pour pouvoir lire des Figure 369 : Pour lire les valeurs des Cette opération mathématique doit s'ef- valeurs de COURANT, il est nécessaire résistances en ohms, il faut une fectuer ainsi : de réduire la sensibilité de l'instru- tension de référence qui est fournie ment, en reliant en parallèle des par une pile de 1,5 ou 3 volts, placée 0,02 x 1 200 = 24 résistances. à l'intérieur de chaque multimètre. 0,3 – 0,02 = 0,28 24 : 0,28 = 85,71 ohms Note = la dernière échelle de 1 000 mA est utilisé comme un milliampèremètre, correspond à 1 ampère à fond pour mesurer le courant qui parcourt Avec la formule indiquée ci-dessus, on d'échelle. En effet, pour convertir les une résistance. peut calculer la valeur ohmique des milliampères en ampères, il suffit de résistances à relier en parallèle à l'ins- les diviser par 1 000. La tension de référence est fournie par trument pour faire dévier l'aiguille à une pile de 1,5 volt, qui se trouve tou- fond d'échelle pour ces 5 valeurs de Le commutateur S1 se chargera d'in- jours à l'intérieur des multimètres (voir courant : sérer la valeur ohmique voulue en fonc- figure 369). tion de la tension maximale du courant 0,3 mA = résistance de 85,75 Ω que l'on veut lire (voir figure 367). En admettant que l'on utilise un gal- 3 mA = résistance de 8,05 Ω vanomètre de 20 microampères, qui Fonction ohmmètre correspondent à 0,02 milliampère, pour 30 mA = résistance de 1,00 Ω réaliser un ohmmètre, on doit relier en 300 mA = résistance de 0,80 Ω Pour réaliser un ohmmètre, il faut dis- parallèle une résistance (voir figure 1 000 mA = résistance de 0,024 Ω poser d'une tension de référence car, 370), dont la valeur se calcule grâce à dans cette fonction, le galvanomètre cette formule : Ω = V x 1 000 Ri mA R1 = valeur de la résistance à relier en série, V = tension de la pile de réfé- rence, Ri = résistance interne de l'ins- trument, 1 000 = nombre fixe à utiliser pour les milliampères. Figure 368 : Sur le cadran d'un multimètre analogique, on trouve une seule échelle En introduisant dans la formule ci-des- graduée pour les résistances (en ohms), qui part de gauche avec 10 kilohms et sus les données dont nous disposons, finit à droite avec 0 ohm, deux échelles graduées de 0 à 100 et de 0 à 30 pour nous obtiendrons : lire les tensions (en volts) et les courants (en ampères) en \"continu\", et deux échelles graduées de 0 à 50 et de 0 à 15 pour lire les tensions (en volts) et les [(1,5 x 1 000) : 0,02] – 1 200 courants (en ampères) en \"alternatif\". = 73 800 ohms Pour vérifier que l'instrument soit bien parcouru par un courant de 0,02 mil- 144ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS liampère lorsqu'on lui relie en série une En effet, en ajoutant également la valeur ohm et en début d'échelle (côté résistance de 73 800 ohms, on peut de 75 000 ohms de la résistance gauche), la valeur ohmique maximale utiliser cette formule : externe à la valeur R1 + Ri, on obtien- (voir figure 368). dra une valeur ohmique totale de : mA = V x 1 000 Etant donné qu'avec une seule échelle, R1 + Ri 73 800 + 1 200 + 75 000 il ne serait pas possible de calculer avec = 150 000 ohms précision les résistances de faible valeur V = tension de la pile (1,5 volt), ohmique, il est nécessaire de réduire 1 000 = nombre fixe à utiliser pour les Pour savoir quelle est la valeur du cou- la sensibilité de l'instrument de façon rant appliqué sur l'instrument avec à ce que l'aiguille se place à fond milliampères, cette valeur totale de résistance, on d'échelle avec des tensions de courant R1 = valeur de la résistance reliée peut utiliser la formule suivante : de 0,2, 2, 20, 200 milliampères. en série, mA = V x 1 000 Cette réduction de sensibilité s'obtient Ri = résistance interne de l'ins- R totale en reliant en parallèle des résistances de valeur appropriée à l'instrument de trument. L'instrument sera donc parcouru par mesure (voir figure 369), cette valeur un courant de : pouvant être calculée grâce à la for- En introduisant nos données dans la mule suivante : formule, on obtiendra : (1,5 x 1 000) : 150 000 = 0,01 milliampère Ω = mA x Ri (1,5 x 1 000) : (73 800 + 1 200) XmA – mA = 0,02 mA qui correspondent à : mA = milliampères du galvanomètre, C'est pourquoi, si l'on court-circuite les 0,01 x 1 000 = 10 microampères Ri = résistance interne du galvano- deux pointes de touche de l'instrument, l'aiguille déviera à fond d'échelle car Plus la valeur ohmique de la résistance mètre, elle sera parcourue par une tension placée entre les deux pointes de touche XmA = milliampères du fond d'échelle. d'exactement 0,02 mA, qui équivaut à sera importante, plus le courant qui 20 microampères (voir figure 370). parcourra l'instrument sera faible, et Donc, pour faire dévier l'aiguille à fond par conséquent, moins l'aiguille du d'échelle avec un courant de 0,02 mil- Si, en additionnant R1 + Ri, on obtient microampèremètre déviera. liampère, on devra relier en parallèle une valeur de 75 000 ohms, il est évi- au galvanomètre une résistance d'une dent qu'en plaçant entre les deux C'est la raison pour laquelle l'échelle valeur exacte de : pointes de touche, une résistance de graduée d'un ohmmètre reporte à fond 75 000 ohms (voir figure 371), l'aiguille d'échelle (côté droit), la valeur de 0 (0,02 x 1 200) : (0,2 – 0,02) ira se positionner à la moitié de = 133,33 ohms l'échelle car l'instrument sera parcouru par une tension de 0,01 milliampère seulement. 4 8 12 16 20 µA 4 8 10 12 16 10 µA TRIMMER 0 20 TRIMMER 0 20 DE CALIBRAGE DE CALIBRAGE µA µA 1 200 1 200 ohms ohms PILE 73 800 PILE 73 800 1,5 V ohms 1,5 V ohms 75 000 ohms Figure 370 : Lorsqu'en fonction ohmmètre, les deux pointes Figure 371 : En plaçant, entre les deux pointes de touche, de touche sont court-circuitées, l'aiguille de l'instrument une résistance de même valeur ohmique que la résistance dévie à fond d'échelle. Si l'aiguille ne se positionne pas placée en série avec le microampèremètre (73 800 ohms), exactement à fond d'échelle du fait de la décharge de la ajoutée à celle de sa bobine (1 200 ohms), l'aiguille de pile, il faudra que vous agissiez sur le potentiomètre de l'instrument se positionnera exactement à la moitié de \"calibrage\". l'échelle. 145ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Pour faire dévier l'aiguille à fond ton est placé sur \"x10\", la valeur de la Avantages d'échelle avec un courant de 2 mil- résistance sera alors de : et inconvénients liampères, on devra relier en parallèle des multimètres au galvanomètre une résistance d'une 18 x 10 = 180 ohms analogiques valeur exacte de : Si l'aiguille du galvanomètre vient se Même si les multimètres analogiques (0,02 x 1 200) : (2 – 0,02) positionner sur 18 ohms, et que le bou- sont beaucoup plus économiques que = 12,12 ohms ton est placé sur \"x100\", la valeur de les multimètres digitaux et que les ama- la résistance sera alors de : teurs les préfèrent pour cette raison, Grâce à la formule ci-dessus, on peut ils présentent toutefois plusieurs incon- calculer la valeur de toutes les résis- 18 x 100 = 1 800 ohms vénients à ne pas sous-évaluer. tances à relier en parallèle au galva- nomètre de façon à faire dévier l'ai- Il est donc évident que si le bouton est Le premier inconvénient est d'avoir à guille à fond d'échelle pour les valeurs placé sur \"x1 000\", la valeur de la l'écran plusieurs échelles graduées ainsi de tension de courant suivantes : résistance sera alors de : qu'un commutateur indiquant les valeurs maximales des ohms, des volts, et des 0,02 mA = résistance de 133,33 Ω 18 x 1 000 = 18 000 ohms milliampères, qu'il est possible de lire 2 mA = résistance de 12,12 Ω à l'échelle préalablement choisie. Comme vous le remarquerez, on trouve 20 mA = résistance de 1,20 Ω sur tous les multimètres analogiques En effet, chaque fois que l'on tourne 200 mA = résistance de 0,12 Ω un petit bouton signalé par l'indication le commutateur pour changer d'échelle, \"ohms\", comme sur la figure 372. il faut rechercher l'échelle graduée cor- En ce qui concerne les mesures en respondant aux volts CC ou aux mil- ohms, on peut positionner le bouton A chaque fois que l'on changera liampères CC (tension et courant conti- du commutateur sur 4 valeurs de mul- l'échelle des ohms, on devra régler ce nus), ou bien correspondant aux volts tiplication (voir figure 372) : bouton de façon à faire dévier l'aiguille AC ou aux milliampères AC (tension et de l'instrument exactement sur \"0 courant alternés), ainsi que celle des x1, x10, x100, x1 000 ohm\", qui comme on peut le voir sur ohms, pour la multiplier ou la diviser la figure 368, se trouve sur la droite. ensuite par l'échelle indiquée sur le Donc, si l'aiguille du galvanomètre vient commutateur. se positionner sur 18 ohms, et que le Pour effectuer ce réglage, il est néces- bouton est placé sur \"x1\", la valeur de saire de court-circuiter en même temps Par exemple, pour les volts CC, on la résistance sera alors de : les deux pointes de touche (voir trouve seulement deux échelles sur le figure 370). Si l'on n'effectue pas ce cadran : 18 x 1 = 18 ohms réglage, chaque fois que l'on changera l'échelle du multimètre, il indiquera des 0-30 volts Si l'aiguille de l'instrument vient se valeurs ohmiques erronées. 0-100 volts positionner sur 18 ohms, et que le bou- Figure 372 : Concernant la fonction ohmmètre, la valeur de Figure 373 : Concernant la fonction voltmètre CC (courant la résistance lue sur l'échelle \"Ω\" sera multipliée par le continu), en tournant le bouton sur les échelles indiquées facteur indiqué par le bouton des échelles, c’est-à-dire x1, 0,3, 3, 30, 300 V, la valeur sera lue sur l'échelle graduée x10, x100, x1K. Chaque fois que vous changerez d'échelle, de 0 à 30, alors qu'en tournant le bouton sur les échelles vous devrez court-circuiter les deux pointes de touche et indiquées 1, 10, 100 V, la valeur sera lue sur l'échelle régler à nouveau le potentiomètre de calibrage. graduée de 0 à 100. 146ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS même s'il est possible de positionner tension sur l'échelle graduée corres- mutateur à l'échelle maximale, pour le commutateur sur chacune de ces pondant aux 100 volts, sans oublier de ensuite descendre aux échelles infé- échelles : diviser la valeur indiquée par 10. rieures, jusqu'à lire la valeur exacte. 0,3 volts à fond d'échelle Pour les ohms, par contre, on trouve Donc, pour lire une tension inconnue, 1 volts à fond d'échelle une seule échelle, même si le com- il est préférable de toujours position- 3 volts à fond d'échelle mutateur dispose de 4 positions dif- ner le commutateur sur \"300 volts\", et férentes : de descendre ensuite sur les échelles 10 volts à fond d'échelle inférieures, c’est-à-dire 100, 30, et 10 30 volts à fond d'échelle X1, x10, x100, x1K volts. 100 volts à fond d'échelle 300 volts à fond d'échelle Il faudra multiplier la valeur lue sur Pour lire un courant inconnu, il est pré- l'échelle des ohms par le nombre cor- férable de toujours positionner le com- Si l'on positionne le commutateur sur respondant à la position sur laquelle mutateur sur \"300 milliampères\", puis \"3 volts\", on devra lire la valeur de la sera réglé le commutateur, en tenant de descendre sur les échelles infé- tension sur l'échelle graduée corres- compte du fait que 1K équivaut à rieures, c’est-à-dire 30, 3, et 0,3. pondant aux 30 volts, sans oublier de 1 000. diviser la valeur indiquée par 10. Le troisième inconvénient est de devoir Avec ces multimètres analogiques, plus nécessairement respecter la polarité Si l'on positionne le commutateur sur la valeur ohmique de la résistance aug- des tensions CC pour éviter que l'ai- \"30 volts\", on lira directement la valeur mente, moins la lecture est précise car guille ne dévie en sens inverse. de la tension sur l'échelle graduée cor- l'échelle de l'instrument est logarith- respondant aux 30 volts. mique et diminue donc plus la valeur C'est pour cette raison que tous les ohmique augmente (voir figure 368). multimètres sont munis d'une pointe Si l'on positionne le commutateur sur de touche de couleur rouge pour le posi- \"300 volts\", on devra lire la valeur de Le deuxième inconvénient de ces mul- tif et d'une autre de couleur noire pour la tension sur l'échelle graduée cor- timètres analogiques réside dans la le négatif. respondant aux 30 volts, sans oublier fragilité du galvanomètre. de multiplier la valeur indiquée par 10. La pointe de touche rouge doit être Si on mesure par inadvertance une ten- insérée dans la douille de sortie signa- Si l'on positionne le commutateur sur sion de 100 volts avec le commutateur lée par \"+\" et le noir, dans la douille \"1 volt\", on devra lire la valeur de la positionné sur \"3 volts\", l'aiguille de de sortie signalée par \"COM\". tension sur l'échelle graduée corres- l'instrument se lancera violemment à pondant aux 100 volts, sans oublier de fond d'échelle et se déformera. Il n'est pas nécessaire de respecter la diviser la valeur indiquée par 100. polarité pour la mesure de tensions Pour éviter cet inconvénient, nous alternatives, de courants alternatifs et Si l'on positionne le commutateur sur conseillons de toujours régler le com- de résistances. \"10 volts\", on devra lire la valeur de la Figure 374 : Concernant la fonction ampèremètre CC, en Figure 375 : Concernant la fonction voltmètre ou tournant le bouton sur les échelles indiquées 30-0,3 µA, ampèremètre AC (courant alternatif), la valeur de la tension 3-30 mA ou 0,3-3 A, la valeur sera lue sur l'échelle graduée ou du courant alternatif sera lue sur l'échelle de couleur de 0 à 30. Pour l'échelle 0,3 A, la valeur sera divisée par rouge. Avant d'effectuer une mesure AC, vous devrez penser 100, tandis que pour l'échelle 3 A, elle sera divisée par à déplacer le levier de l'inverseur, de la position \"CC-Ω\" à 10. la position \"AC\". Sur certains multimètres, l'inverseur est remplacé par une douille \"AC\" sur laquelle doit être déplacé le cordon de mesure rouge. 147ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS Comment choisir un à fond d'échelle, sera de : de 82 kilohms, mais une résistance de multimètre analogique 45 kilohms (voir figure 376), et avec 10 000 x 10 = 100 000 ohms, ces deux différentes valeurs ohmiques, Si vous décidez d'acquérir un multi- équivalents à 100 kilohms on lira une tension de seulement : mètre analogique, choisissez-en tou- jours dont la résistance en ohms par En reliant en parallèle R2, de 82 12 : (82 + 45) x 45 = 4,25 volts volt est importante, de façon à réduire kilohms, et une résistance de 100 au maximum les erreurs de mesures. kilohms, on obtiendra une valeur de même si en réalité, il s'agit de 6 volts. résistance égale à : Plus la valeur \"ohms par volt\" sera éle- Si on mesure cette même tension à vée, moins l'erreur de mesure sera (82 x 100) : (82 + 100) = 45 kilohms l'aide d'un voltmètre électronique d'une importante. Tous les multimètres ayant sensibilité de 1 mégohm par volt sur une résistance inférieure à 20 000 Ω Donc, on ne reliera plus une résistance toutes les échelles (voir figure 378), par volt sont donc à bannir. R1 de 82 kilohms à la résistance R2 on reliera en parallèle R2 de 82 kilohms Pour mieux vous faire comprendre pour- 10 000 Ω 12 V 12 V 12 V quoi la résistance ohms par volt des mul- par VOLT 82 kΩ R1 82 kΩ 82 kΩ timètres introduit des erreurs, nous vous proposons quelques exemples simples. 6V 82 kΩ 4,25 V Si on relie en série deux résistances 82 kΩ R2 45 kΩ identiques de 82 000 ohms et qu'on leur applique une tension de 12 volts, 100 kΩ à la jonction (voir figure 376), il n'y aura plus que la moitié de la tension, c’est- Figure 376 : Si vous voulez lire les 6 volts qui se trouvent aux extrémités de la à-dire 6 volts. résistance R2 à l'aide d'un multimètre d'une sensibilité de seulement \"10 000 ohms par volt\", vous lirez une tension de 4,25 volts, car la résistance de 100 En effet, pour calculer la valeur de ten- kilohms du multimètre se trouve reliée en parallèle à la résistance R2. sion qui se trouve sur les extrémités de la seconde résistance, R2, on peut utiliser cette formule : V R2 = V in x R2 20.000 Ω 12 V 12 V 12 V R1 + R2 par VOLT 82 kΩ R1 82 kΩ 82 kΩ Vin = valeur de la tension d'alimen- 6V 82 kΩ 4,98 V tation, 82 kΩ R2 58,15 kΩ R1 = valeur de la résistance au-des- 200 kΩ sus, en kilohms, R2 = valeur de la résistance au-des- sous, en kilohms. Note = nous conseillons de toujours Figure 377 : Si vous voulez lire les 6 volts qui se trouvent aux extrémités de la convertir la valeur des résistances R1 résistance R2 à l'aide d'un multimètre d'une sensibilité de \"20 000 ohms par volt\", et R2 d'ohms en kilohms, afin d'avoir vous lirez une tension de 4,98 volts, car une résistance d'une valeur supérieure, des nombres comprenant moins de zéro. dans ce cas 200 kilohms, se trouve reliée en parallèle à la résistance R2. Pour effectuer cette conversion, il suf- 12 V 12 V 12 V fit de diviser les ohms par 1 000. 82 kΩ 82 kΩ 1 MΩ Donc, si on applique une tension de 82 kΩ 5,76 V 12 volts sur les deux résistances de 82 kΩ R1 82 kilohms, reliées en série, R1 et R2, 75,78 kΩ aux extrémités de R2, on obtiendra une 6V tension de : 82 kΩ R2 12 : (82 + 82) x 82 = 6 volts 1 MΩ Si on mesure cette tension à l'aide d'un Figure 378 : Si vous voulez lire les 6 volts qui se trouvent aux extrémités de la multimètre ayant une sensibilité de résistance R2 à l'aide d'un voltmètre électronique dont la sensibilité est 10 000 ohms par volt réglé sur l'échelle généralement de \"1 mégohm\", vous lirez une tension de 5,76 volts, c’est-à-dire \"10 volts\", on reliera aussi en paral- une valeur beaucoup plus proche des 6 volts réels, l'erreur n'étant alors que de lèle la R2 à la résistance interne du 0,24 volt. multimètre, qui, positionné sur 10 volts 148ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS et une résistance de 1 mégohm, égale d'un pont résistif, car en reliant en Dans un multimètre digital à 4 digits, à une valeur de 1 000 kilohms, on parallèle la résistance du pont résistif les 3 digits de droite sont munis de obtiendra alors une valeur de résistance et la résistance interne du multimètre leurs 7 segments, et peuvent donc affi- égale à : (voir figures 376 et 377), la tension cher tous les chiffres de 0 à 9, tandis descendra. que le premier digit, celui de gauche, (82 x 1 000) : (82 + 1 000) ne peut afficher que le chiffre 1 plus = 75,78 kilohms Les tensions indiquées sur les sché- un signe négatif. mas électriques sont mesurées à l'aide On obtiendra ainsi, en série à la R1 de de voltmètres électroniques. C'est pour cette raison que, même s'ils 82 kilohms, une résistance R2 de 75,78 sont équipés de 4 digits, ces multi- kilohms (valeur de R2 avec la valeur Les multimètres mètres font partie de la catégorie des ohmique du multimètre en parallèle). digitaux multimètres à 3 chiffres et demi car le premier digit ne peut pas afficher de Avec ces deux valeurs ohmiques, on Les multimètres digitaux sont com- chiffre supérieur à 1. lira une tension de : plètement différents des analogiques car à la place de l'instrument à Donc, même si l'on règle le commuta- 12 : (82 + 75,78) x 75,78 = 5,76 volts aiguille, ils disposent d'un afficheur teur du multimètre sur 20 volts à fond à cristaux liquides appelé LCD, per- d'échelle, on ne réussira jamais à faire c’est-à-dire une valeur très proche des mettant de faire apparaître la valeur apparaître 20,00 volts sur l'afficheur, 6 volts réels. des volts, des ampères ou des ohms mais seulement 19,99 volts. en chiffres. Donc, plus la valeur ohm par volt d'un Si on le règle sur 200 volts, on ne multimètre analogique est grande, plus Sur ces multimètres, la valeur de ten- réussira jamais à faire apparaître l'erreur que l'on retrouve en lisant une sion ou de courant appliqué sur les 200,0 volts sur l'afficheur, mais seu- tension aux extrémités de n'importe pointes de touche est convertie par un lement 199,9 volts car, comme nous quel pont résistif est petite. circuit intégré spécifique, en un signal l'avons déjà signalé, le premier digit digital permettant de faire s'allumer les ne pourra jamais être supérieur au Nous rappelons que ces erreurs ne se segments de l'afficheur de façon à présentent que si l'on mesure une ten- obtenir un chiffre. chiffre 1. sion aux extrémités d'un pont résistif, c’est-à-dire aux extrémités d'une ou Comme vous pourrez le remarquer, le Sur la plupart des multi- plusieurs résistances, d'une valeur nombre à fond d'échelle de ces ins- mètres digitaux, si on ohmique importante, reliées en série. truments digitaux, est toujours un mul- applique une valeur de tiple de 2 (sauf les 1000 volts), comme tension ou de courant En mesurant la tension fournie par une indiqué sur ces tableaux : supérieure à l'échelle pile ou une alimentation stabilisée, on ne relèvera aucune erreur, et donc, les Mesure de résistance volts lus seront équivalents aux volts réels. Mesure de tension Mesure de courant 200 ohms 2 kilohms C'est pour cette raison que vous ne 200 millivolts 200 microampères devez pas vous inquiéter si, vous trou- 2 volts 2 milliampères 20 kilohms vez toujours une valeur de tension infé- 200 kilohms rieure à celle indiquée aux extrémités 20 volts 20 milliampères 200 volts 200 milliampères 2 mégohms 1 000 volts 20 mégohms 2 ampères 200 mégohms Figure 379 : Un bon multimètre digital doit avoir au moins 4 chiffres, qui correspondent en fait à 3 chiffres et demi, car le premier, celui de gauche, ne permet jamais de visualiser un nombre supérieur à 1. Choisissez si possible un modèle faisant apparaître sur l'afficheur à cristaux liquides, les symboles W, kW, MW, µV, V, µA, mA, même s'il doit vous coûter plus cher. Vous saurez ainsi toujours et sans risque d'erreur sur quelle gamme vous vous trouvez. 149ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau

LE COURS choisie, soit aucune valeur n'apparaî- Figure 380 : Toutes les échelles des tention on a choisi une échelle infé- tra sur l'afficheur, soit tous les digits multimètres digitaux sont toujours des rieure à la valeur à mesurer. se mettront à clignoter, soit le digit le multiples de 2 car le chiffre le plus plus à gauche affichera 1, pour nous grand que l'on puisse lire est \"1.999\". Même si l'on trouve sur ces multimètres signaler qu'il faut passer à l'échelle Le \"point\" qui s'affiche sur l'afficheur deux pointes de touche de couleurs dif- supérieure. à cristaux liquides équivaut à une férentes, il n'est pas nécessaire de res- virgule, \"1.234\" ohms équivalent donc pecter de polarité, puisque l'afficheur Sur d'autres multimètres, c'est l'ins- à 1,234 kilohm. nous indiquera si nous sommes entrés cription \"OL\" qui s'affichera, ce qui dans la douille positive avec la polarité signifie \"Over Load\" ou dépassement si l'on voulait mesurer la tension pré- positive ou négative. d'échelle. sente sur le partiteur résistif R1-R2 de la figure 378 à l'aide d'un multi- Si \"4.50\" volts s'affiche sur l'affi- Dans tous les cas, la notice de l'ap- mètre digital, cela reviendrait à relier cheur à cristaux liquides, cela signi- pareil vous donnera toutes les expli- en parallèle à R2 une résistance de 1 fie que la polarité est correcte. Si au cations nécessaires pour savoir quelle mégohm. contraire un signe négatif s'affiche alerte sera mise en œuvre pour vous devant le chiffre, par exemple \"–4.50\" signaler que vous n'êtes pas sur Le deuxième avantage est la lecture volts, cela signifie que nous avons l'échelle correcte. simplifiée car les valeurs de tension, relié la polarité négative de la tension de courant ou de résistance sont direc- que nous mesurons sur la douille Comme dans le cas des multimètres tement visualisées en chiffres sur l'af- positive. analogiques, lorsque la valeur à mesu- ficheur à cristaux liquides. rer est inconnue, il est toujours intelli- Le seul inconvénient des multimètres gent de partir de l'échelle la plus haute Et, enfin, le troisième avantage, c'est digitaux est que le dernier chiffre de pour descendre ensuite vers l'échelle de ne pas avoir d'aiguille qui risque à droite est souvent instable. Donc, si correcte. tout moment de se déformer si par inat- on mesure une tension exacte de 4,53 volts, le dernier chiffre 3 variera en Avantages et continu de plus ou moins 1 chiffre. inconvénients des multimètres digitaux Il est donc normal de voir ce chiffre changer sur l'afficheur à cristaux Les multimètres digitaux, même s'ils liquides et passer de \"4.53\" à \"4.52\" s'avèrent légèrement plus coûteux que ou bien \"4.54\". les multimètres analogiques, présen- tent de nombreux avantages. Comme il est rare que sur les modes d'emploi on explique comment lire le Le premier est qu'ils ont une résistance chiffre qui apparaît sur l'afficheur en interne élevée, qui se trouve normale- fonction de l'échelle choisie, nous ment aux alentours de 1 mégohm par allons essayer de le faire nous-mêmes volt sur toutes les échelles. avec des exemples très simples. Donc, si l'on règle un multimètre digi- Avant tout, rappelons que le point qui tal sur 0,2, 20, 200, ou 1 000 volts à s'affiche sur l'afficheur à cristaux fond d'échelle, on aura toujours une liquides doit toujours être interprété résistance interne de 1 mégohm et comme la virgule décimale. cela réduira l'erreur de lecture lorsque l'on voudra mesurer une tension sur n'importe quel pont résistif. En effet, 1 MÉGOHM 1 CONVERTISSEUR DÉCODEUR 2 ANALOGIQUE DIGITAL C 3 4 9V Figure 381 : On place à l'entrée d'un multimètre digital un pont résistif de 1 mégohm. La tension prélevée de ce pont est convertie, par un circuit intégré spécifique, en un signal digital. Ce signal est ensuite appliqué sur un décodeur qui allume les segments des afficheurs LCD de façon à faire apparaître une valeur numérique. 150ELECTRONIQUE et Loisirs magazine Cours d’Electronique – Premier niveau