Le Transistor et sa Résistance de Base - le Voh

[Sinead]

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Nous allons utiliser le Transistor KSP2222A qui est un NPN. ( Négatif Positif Négatif), en commutation.



Une Résistance est connectée sur un de ses 3 fils, sur le fil dit de Base, et sur le collecteur sera connecté une charge comme par

exemple la bobine d'un relais. Dans ce cas le transistor est employé en tant que commutateur.



Mais d'autres transistors sont montés en émetteur commun, et d'autres en base commune; dans ce chapitre nous n'allons pas

aborder ces deux montages. Ils seront détaillés dans le livret : LE TRANSISTOR Théorie volume 1.



Quand un transistor est employé en tant que commutateur son courant de base doit respecter les caractéristiques du constructeur

sachant que le courant émetteur est la somme du courant de base et du courant de collecteur.

Ces détails sont expliqués dans le livret cité ci-dessus.



Préparons la résistance qui sera connectée à la Base, et pour cela il faut comprendre le diviseur de tension.

Dans le cas qui va suivre, la tension divisée est positive car nous la mesurons par rapport à la Masse ou Pole Moins de la pile.

Mais vous verrez dans le livret, que d'autres transistors sont PNP et la Masse est le pole PLUS.



Débutons sans le transistor :



Le PONT DIVISEUR et son point Voh.



Ces trois thèmes sont développés ci-dessous:



Sur notre " CARTE APPRENTISSAGE CMS " ce Transistor n'est pas utilisé en amplificateur de Volume audio, mais une partie de son Gain est utilisé en commutation. Il est un amplificateur de courant. Mais la tension sur le fil du Collecteur est un peu comparable à deux niveaux logiques:

Un niveau LOW sur le fil de la Base donne un niveau HIGHT sur le fil du Collecteur.

Un niveau HIGHT sur la Base donne un niveau LOW sur son collecteur, et c'est à ce moment-là que le relais RL2 va fonctionner.



La Base, le Collecteur, voilà des mots nouveaux pour certains d'entre vous. Et en plus il faut rajouter le troisième mot " l'émetteur" qui correspond au 3ème fil du Transistor.



Emetteur, Base, Collecteur, sont les noms des trois fils qui sortent du composant moulé, très souvent noir et sur cette zone est inscrit la référence internationale du Transistor , ici il s'agit du KSP2222A de la marque Fairchild. Par contre les noms des fils ne sont pas inscrits, dans ce transistor les noms sont dans l'ordre suivant E B C pour Emetteur Base Collecteur; ces diminutifs E B C seront partout.

TEXAS INSTRUMENT a construit le 2N2222A dans les années 1973.

Pour information: il existe aussi d'autres Transistors où les fils sont dans un ordre différent, comme par exemple C B E.



Dans ce chapitre nous allons vous décrire le fonctionnement de ce composant pour faire fonctionner le relais RL2 branché sur le fil du Collecteur.

Vous pouvez imprimer le Folio 2 sur papier A4, il se trouve dans la partie Schéma.



Déjà avant de commencer, il est bon de savoir qu'une inversion de polarité dans les branchements des 3 fils va occasionner la destruction du composant; en effet le Transistor a un sens de branchement.

Sur votre Breadboard, implantez-le en ayant au début un petit post-it proche de lui. Les colonnes sont prises dans l'ordre E B C, ce transistor aura alors sa face plate devant vous. Voilà pour la description des 3 fils du Transistor KSP2222A qui est un NPN. Il existe des PNP modèle PH2907A



Mais avant de débuter avec le Transistor KSP2222A, nous allons étudier le PONT DIVISEUR DE TENSION.



En effet ce transistor sera connecté sur un PONT DIVISEUR DE TENSION.

Vous verrez que l'on obtient cette tension au moyen de résistances.



Sur la PROTOBOARD ci-dessous, nous avons mis deux diviseurs de tension, ils sont indépendants mais mis sur la même plaque d'essais:

Vous pouvez assembler celui de zone " A ", puis son étude terminée, vous pouvez monter celui de la zone " B ".

Chaque grand cercle avec ses deux bornes correspond à un appareil de mesure, soit V pour Voltmètre, mA pour milliAmpèremètre.

Le montage "A" comporte 3 Résistances équivalentes de 6800 Ohms.

Le montage " B " comporte 2 Résistances et elles sont différentes tout en étant dans un rapport 1 sur 10, celle indiqué " W " fait 680 Ohms

et l'autre " Z " fait 6800 Ohms. Le montage " B " comporte un appareil de mesure, un milliAmpèremètre en série entre les résistances " W " et " Z ".



L'un des 3 fils du Transistor sera connecté au PONT DIVISEUR, ce point de connexion est appelé le " Voh ". Il s'agit du fil de Base mais une Résistance de Base sera insérée pour avoir un courant, dit " courant de Base ".

Ce courant de base va influencer sur la valeur de la résistance amont du pont diviseur, mais de peu car l'intensité de base est très petite; cette plage d'intensité se trouve dans le datasheet du Transistor. Elle dépend du gain en courant et de la charge connectée au collecteur.



Le schematic sur PROTOBOARD :

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Ponts diviseurs de tension CC.jpg

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Nous décrivons en premier, le montage " A " :

Ici, nous avons mis 3 Résistances identiques ( leurs pourcentages de précision, font qu'elles ont sans doute une légère différence Ohmique qui est une tolérance à leur production en usine).

Les résistances x y z font chacune 6800 Ohms, l'ensemble branché à une source de 9 Volts, fait donc selon la formule Re = R1 + R2 + R3

Re = 6800 + 6800 + 6800 soit 20400 Ohms

La d.d.p. entre l'arrivée et départ est de 9 Volts, tant que la pile n'est pas usagée;

L'intensité est la même dans tous les points du circuit : elle traverse ces trois résistances est alors de I = U/R soit 9 Volts divisés par Re, 9/20400 ce qui donne 0,4milliAmpère.

0,4mA PAR HEURE

En effet, il ne faut oublier que le courant consommé est en Ampère heure. A/h.

D'ailleurs une pile simple de 9 Volts a été chargée à 400mA/h à l'usine; elle n'est pas rechargeable, ce n'est pas un accu.



Mesurons maintenant la tension aux bornes de chaque Résistance; x y z.

Le Voltmètre est branché schématiquement entre le pôle MOINS sur sa borne COM et son autre fil équipé d'une pointe de touche peut se déplacer du repère "1" au repère " 2 ", puis au repère "3 " .

Mesurez maintenant les tensions aux bornes des trois résistances:

entre MOINS et le repère 1, vous lisez sur le Voltmètre " 3 Volts ".

déplacez la pointe de touche, placez-la sur le repère 2, vous lisez sur le Voltmètre " 6 Volts ".

Et quand vous placez la pointe de touche sur le repère 3, vous lisez sur le Voltmètre " 9 Volts " ce repère 3 s'appelle le point "chaud".



Vous comprenez maintenant que le PONT DIVISEUR peut délivrer des tensions diverses dès lors que les valeurs Ohmiques des résistances sont calculées selon le besoin.

La seule précaution à prendre sera de ne pas dépasser l'intensité admissible par chaque résistance, donc savoir sa puissance absorbée, nous y reviendrons ultérieurement.



Si le besoin est d'obtenir 4,5 Volts, deux résistances identiques connectées à la pile de 9 Volts feront le PONT DIVISEUR.



Mais dans TOUS ces détails, une seule chose va varier, c'est la chute de tension aux bornes de la pile, et il en découle que le point centrale du Pont Diviseur va aussi changer de tension, passant de 4,5 V à 4V au fil du temps, puis la chute continuera jusqu'à ce que la pile soit usée.

Le Pont Diviseur va continuer à fonctionner jusqu'à la fin: exemple la pile est usée, elle a une d.d.p de 3 Volts, au point central du Pont Diviseur vous aurez 1,5 Volt. Or avec une pile qui devait faire 9 Volts et la pile usée 3V , il y a des chances pour que l'électronique soit HS.

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Décrivons maintenant le montage " B " , il a un milliAmpèremètre incorporé :



Ici, les deux Résistances ne sont pas identiques et le milliAmpèremètre a une résistance interne de 1,25 Ohm.

La Résistance " W " fait 680 Ohms

La Résistance " Z " fait 6800 Ohms

L'ensemble est un " montage série ", cela signifie que chaque élément est relié en série avec ses éléments voisins. ou son élément voisin s'il n'y a qu'un voisin.

Exemple: vous avez déjà mis en série une LED avec une Résistance de 220 Ohms.



Ce montage " B " est aussi alimenté par la pile de 9 Volts.

Les deux Résistances montées en série donne Re = W + Z soit 680 + 6800 = 7480 Ohms.



Vous aviez au préalable mis le commutateur de l'appareil de mesure sur le bon calibre, avant de brancher la pile. MAIS aussi les cordons de branchement dans le bon ordre; en effet regardez bien le croquis, à la borne COM le fil MOINS provient de la Gauche de la Résistance " Z " et la borne du + de l'appareil (V mA Oméga) est connectée à la Résistance W côté Droit; ( voir le schéma théorique à la fin de ce chapitre).



Il affiche donc l'intensité qui traverse ces deux résistances W et Z ; l'intensité est la même dans tous les points du circuit.

Retrouvons-la aussi par le calcul avec la formule I = U / R soit I = 9 / 7480 soit 0,0012 Ampère, donc 1,2milliAmpère.



L'appareil de mesure va indiquer une valeur peu différente, mais une valeur qui a tenu compte des fils, des connexions, des cordons, des valeurs exactes des deux Résistances, et de la résistance interne de 1,25 Ohm de l'appareil, due à ses propres circuits.

Gardons, 1,2 mA pour la suite.

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Que se passe t-il au niveau des tensions ?

LE PONT DIVISEUR DE TENSION :

En théorie, comme une des Résistances est dix fois plus faible que l'autre, la d d p à ses bornes sera dix fois plus forte.

Et l'inverse est vrai concernant l'autre Résistance.



9 Volts se répartissent entre les deux valeurs des deux Résistances.

Et par une simple règle de Trois, nous trouvons la tension aux bornes de " W " : ( 9 / 7480 ) x 680 = 0,818 Volt

Comme la Résistance " Z " a une valeur de 6800 Ohms, soit dix fois la valeur de " W " la tension sera de 0,818 x 10 = 8,18 Volts.

Somme des tensions : 0,818 + 8,18 = 8, 998 Volts.

Le Voltmètre connecté aux bornes de " Z " indique une tension à peu près similaire, due aux chutes de tension dans les cordons, connecteurs, dans le pourcentage de précision d'une résistance " Z " par rapport à l'autre " W ".

Vous avez donc créé un PONT DIVISEUR où le point Voh est à 8,18 Volts.

Vis à vis de la technologie TTL, c'est trop élevé et de beaucoup.

Il faudrait deux fois moins de Voltage: 8,18 / 2 donnerait 4,6 Volts.

Trouvez pour 4 Volts la Résistance à ajouter dans cet ensemble ( dit branche); le PONT DIVISEUR peut aussi se composer de deux résistances, pourvu que le point Voh soit à 4 Volts.

Dernier exercice, si Voh est souhaité à 3,8 Volts, trouvez la valeur des deux Résistances du PONT DIVISEUR.

A la jonction de " W " avec " Z ", la tension est dite Voh et c'est à cet endroit que sera connectée la Résistance de Base, elle qui fournit un courant de commande au Transistor KSP2222A.



Comme je l'ai écrit au début de ce chapitre, vous pourrez voir dans le livret '' Le Transistor Théorie Volume 1 '' les autres montages d'un Transistor.

Emetteur commun, base commune, etc. Ce livret va se trouver dans le sujet : Le Forum; chapitre ''Vos questions - les Réponses''.

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LIVRET COVER1 LE TRANSISTOR Sinead VELLY.png

Apprendre à lire un schéma:

Les explications de ce montage se trouvent avec le schéma; elles sont situées dans le Forum GENERAL 2;

SUJET : Apprendre à lire un schéma.

Vous pouvez imprimer le schematic ci-dessus pour le comparer avec le schéma, et bien sûr, câbler les composants sur une Breadboard.



Et pour calculer avec Excel :

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Calculs pour trouver Voh.zip

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Avec ce tableau, une alimentation par pile de 9 Volts qui vont décroître, le pont diviseur indique la tension du Voh et l'intensité qui traverse les deux résistances, sachant qu'un courant très faible sera additionné dans la Résistance W; celui de Base Emetteur.

Dans ce tableau une seule ligne est à votre disposition, alors que de nombreuses lignes sont des exemples.