QCM : Analyse des circuits électriques et semi-conducteurs — 16 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle expression correspond à l’impédance de la branche série du quartz modélisée par R1, L1 et C1 ?

1/(R1 + L1p + 1/(C1p))
L1p + 1/(C1p)
R1 + L1p + 1/(C1p)
R1 + 1/(L1p) + C1p

R1 + L1p + 1/(C1p)

Explication

La branche série est constituée de R1, de l’inductance L1 et du condensateur C1 en série, donc leurs impédances s’additionnent. L’expression correcte est bien R1 + L1p + 1/(C1p).

2. À quelle pulsation correspond la résonance série du quartz dans son modèle équivalent ?

ωs = 1/√(L1C0)
ωs = 1/(R1C1)
ωs = √(1/(L1C1))
ωs = √(1/(L1(C0+C1)))

ωs = √(1/(L1C1))

Explication

La résonance série dépend uniquement de L1 et C1, avec ωs = √(1/(L1C1)). La capacité C0 intervient pour la résonance parallèle, pas pour la résonance série.

3. Quelle méthode donne directement la tension d’un nœud à partir de plusieurs branches linéaires ?

Le principe de superposition
La loi d’Ohm
Le théorème de Norton
Le théorème de Millmann

Le théorème de Millmann

Explication

Le théorème de Millmann permet de calculer directement la tension d’un nœud à partir des branches qui y sont connectées. La superposition, elle, impose de traiter les sources séparément puis de sommer les contributions.

4. Dans l’expression H(p)=V2/V1, que représente une fonction de transfert ?

La résistance équivalente vue par la charge
La tension aux bornes d’une seule branche
La somme des courants dans une maille
Le lien entre la sortie et l’entrée du système

Le lien entre la sortie et l’entrée du système

Explication

Une fonction de transfert relie la sortie à l’entrée d’un système, souvent dans le domaine de Laplace. Elle sert notamment à caractériser l’ordre et la nature d’un filtre.

5. Que décrit le paramétrage matriciel Y d’un quadripôle ?

Une représentation par résistances en série uniquement
Une représentation par puissances actives et réactives
Une représentation par forces électromotrices uniquement
Une représentation par coefficients d’admittance reliant courants et tensions

Une représentation par coefficients d’admittance reliant courants et tensions

Explication

Le paramétrage matriciel Y représente le quadripôle à l’aide de coefficients d’admittance qui relient courants et tensions aux bornes. Il ne se limite pas à des résistances en série.

6. Que permet l’association en parallèle de deux quadripôles dans l’étude matricielle ?

D’obtenir une matrice Y globale résultante
De calculer directement le courant de court-circuit sans matrice
De transformer le quadripôle en source idéale
De supprimer les paramètres d’admittance

D’obtenir une matrice Y globale résultante

Explication

La mise en parallèle de quadripôles conduit à une matrice Y équivalente globale. Cette matrice sert ensuite à déterminer la fonction de transfert et la nature du filtre.

7. Dans le quadripôle amplificateur, à quelle pulsation le gain est-il maximal ?

À ω0
À une pulsation infinie
À ω = 0
À la pulsation de coupure haute uniquement

À ω0

Explication

Le gain maximal est atteint à la pulsation propre ω0, qui correspond au sommet de la réponse fréquentielle. C’est cette fréquence centrale que l’énoncé demande d’identifier.

8. Que signifie l’impédance caractéristique Zc dans l’étude du quadripôle en T chargé ?

Une impédance qui annule toujours le courant d’entrée
Une impédance pour laquelle Z_in = Z_c à une pulsation donnée
Une impédance définie seulement au régime continu
Une impédance égale uniquement à la résistance de charge

Une impédance pour laquelle Z_in = Z_c à une pulsation donnée

Explication

Zc est définie de sorte que l’impédance d’entrée du quadripôle chargé vérifie Z_in = Z_c à une pulsation donnée. Elle dépend donc du contexte fréquentiel et du chargement.

9. Quelle relation donne la fonction de transfert du filtre actif à partir des paramètres d’admittance ?

T(jω) = -Y21A / Y21B
T(jω) = Y11A / Y22B
T(jω) = 1 / (Y21A Y21B)
T(jω) = Y21A + Y21B

T(jω) = -Y21A / Y21B

Explication

Le montage actif est donné par T(jω)=Vs/Ve = -Y21A/Y21B. Le signe négatif vient directement du rapport des paramètres Y21 des deux quadripôles.

10. Quelle forme canonique correspond au second ordre utilisé pour écrire la fonction de transfert du filtre actif ?

K(1+jω/ω0)
K(ω0/jω)
K(2mjω/ω0)/(1+2mjω/ω0+(jω/ω0)^2)
K/(1+jω/ω0)

K(2mjω/ω0)/(1+2mjω/ω0+(jω/ω0)^2)

Explication

La forme canonique donnée est bien K(2mjω/ω0)/(1+2mjω/ω0+(jω/ω0)^2). Elle permet d’identifier ω0 ainsi que l’amortissement via m.

11. Qu’est-ce qui caractérise un semi-conducteur intrinsèque ?

Un semi-conducteur dont la population de porteurs est fixée par des impuretés ionisées
Un semi-conducteur sans dopage, où les électrons et les trous proviennent des excitations thermiques
Un semi-conducteur fortement dopé de type N, où seuls les électrons sont mobiles
Un matériau isolant dont la conductivité dépend uniquement de la tension appliquée

Un semi-conducteur sans dopage, où les électrons et les trous proviennent des excitations thermiques

Explication

Un semi-conducteur intrinsèque ne contient pas de dopage : les porteurs libres apparaissent uniquement par agitation thermique. Les autres propositions décrivent un matériau dopé, isolant ou dominé par des impuretés.

12. Comment évolue la densité intrinsèque ni quand la température augmente ?

Elle augmente, car davantage de porteurs sont créés thermiquement
Elle reste constante, car elle ne dépend que de Nc et Nv
Elle diminue parce que le gap devient plus difficile à franchir
Elle s’annule dès que la température dépasse 0 °C

Elle augmente, car davantage de porteurs sont créés thermiquement

Explication

La densité intrinsèque ni augmente avec la température, car les excitations thermiques créent davantage d’électrons et de trous. Elle dépend aussi du gap et des densités d’états Nc et Nv.

13. Comment définit-on le point de fonctionnement d’une diode PN dans un circuit ?

Par l’intersection entre la caractéristique de la diode et la droite de charge du circuit
Par le maximum du courant inverse en régime bloqué
Par la tension de seuil imposée indépendamment du circuit
Par la valeur du courant de saturation Is seule

Par l’intersection entre la caractéristique de la diode et la droite de charge du circuit

Explication

Le point de fonctionnement est le couple tension-courant obtenu à l’intersection de la caractéristique de la diode et de la droite de charge. Le courant de saturation ou la tension de seuil ne suffisent pas à eux seuls à le fixer.

14. Dans le modèle exponentiel d’une diode, quelle expression décrit le courant direct ?

Id = Is(1 - exp(Vd/(ηVT)))
Id = Is( exp(Vd/(ηVT)) - 1 )
Id = Vd / R
Id = Vd · Is

Id = Is( exp(Vd/(ηVT)) - 1 )

Explication

Le modèle exponentiel relie le courant de diode à la tension par Id = Is( exp(Vd/(ηVT)) - 1 ). Les autres expressions correspondent à une loi ohmique ou à une mauvaise écriture du signe.

15. Quel est le rôle principal d’un condensateur de filtrage placé en parallèle sur la charge après redressement ?

Transformer une alternance simple en alternance double
Augmenter la fréquence du signal redressé
Réduire les ondulations en se chargeant puis en se déchargeant lentement
Fixer directement la tension à la valeur de crête sans variation

Réduire les ondulations en se chargeant puis en se déchargeant lentement

Explication

Le condensateur de filtrage limite les variations de tension en stockant de l’énergie pendant la conduction puis en se déchargeant lorsque la diode bloque. Il ne change pas la fréquence du signal redressé.

16. Dans une stabilisation par diode Zener, quelle condition doit être respectée pour assurer la régulation ?

La résistance série doit être nulle pour éviter les pertes
La tension d’entrée doit être égale à |Vz| en permanence
Le courant de charge doit être nul pour maintenir la tension
Le courant Zener doit rester compris entre IZmin et IZmax

Le courant Zener doit rester compris entre IZmin et IZmax

Explication

La régulation est assurée tant que le courant Zener reste dans la plage de maintien entre IZmin et IZmax. Si cette condition n’est pas respectée, la tension ne reste plus quasi constante autour de |Vz|.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 16 flashcards sur Analyse des circuits électriques et semi-conducteurs.

Impédance complexe — définition ?

Représentation complexe d'une résistance en régime sinusoïdal.

Représentation de Fresnel — rôle ?

Exprimer tensions et courants sinusoïdaux en amplitude et déphasage.

Schéma équivalent — fonction ?

Modèle simplifié d'un composant par ses impédances.

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