Fiche de révision : Composants électroniques des aides auditives

📋 Plan du Cours

1. Rôle et types des résistances
2. Résistances fixes et code couleur
3. Résistances variables et associations
4. Loi d’Ohm dans les circuits
5. Condensateurs et capacité électrique
6. Charge et décharge du condensateur
7. Diodes de redressement et LED
8. Bobines et réactance inductive
9. Transistor et modes de fonctionnement
10. Polarisation et circuits du transistor
11. Caractéristiques et brochage du transistor
12. Technologie des composants SMD

📖 1. Rôle et types des résistances

🔑 Notions clés & Définitions

• Résistance électrique : Opposition au passage du courant, mesurée en ohms.

📝 Points essentiels

• Dans un circuit, les résistances servent à limiter le courant pour protéger les autres composants et à répartir la tension entre différents points.

• Les résistances sont de trois types :

  • Les résistances fixes ont une valeur ohmique non modifiable
  • Les résistances variables se règlent par un contact coulissant
  • Les résistances spéciales changent de valeur sous l’effet d’un facteur extérieur

💡 Astuce mémo

La fixe garde sa valeur, la variable la fait varier.

📖 2. Résistances fixes et code couleur

★ À maîtriser

• Dans l’exemple du cours, le code marron-noir-rouge-or indique une résistance de 1 kΩ avec une tolérance de ±5 %.

Compléments

• Les résistances fixes utilisées dans les appareils auditifs sont en carbone et ne possèdent pas de polarité.

• Les couleurs et chiffres du code sont :

  • Noir : 0
  • Marron : 1
  • Rouge : 2
  • Orange : 3
  • Jaune : 4
  • Vert : 5
  • Bleu : 6
  • Violet : 7
  • Gris : 8
  • Blanc : 9

• La table E-24 comporte 24 valeurs significatives et permet, par exemple, de trouver 18 Ω, 180 Ω ou 1,8 kΩ, mais pas une valeur normalisée de 17 Ω.

• Les puissances courantes indiquées sont :

  • ¼ W
  • ½ W
  • 1 W

📖 3. Résistances variables et associations

★ À maîtriser

• Une résistance variable comporte trois broches, dont la broche centrale est commune aux deux autres.

• Une résistance variable utilisée avec ses trois broches fonctionne comme deux résistances partageant le curseur, tandis que le court-circuit d’une extrémité avec le curseur permet de faire varier une résistance unique de 0 Ω à sa valeur totale.

• Deux résistances en série ont un seul point commun, tandis que deux résistances en parallèle ont deux points communs.

• La résistance équivalente de résistances en série est la somme de leurs résistances, tandis qu’en parallèle elle est inférieure à la plus petite résistance et vaut la moitié de cette valeur lorsque les deux résistances sont identiques.

Compléments

• Dans une aide auditive, le volume peut être réglé par une résistance variable et, dans un modèle analogique, des potentiomètres peuvent régler les aigus et le gain.

• Pour simplifier un circuit mixte, on calcule d’abord les résistances en parallèle, puis on additionne leur équivalent aux résistances en série restantes.

📖 4. Loi d’Ohm dans les circuits

🔑 Notions clés & Définitions

• Loi d’Ohm : La loi d’Ohm relie le courant I, la tension V et la résistance R selon $I = \frac{V}{R}$.

★ À maîtriser

📌 Dans un circuit en série, le courant est le même dans les résistances et les tensions à leurs bornes s’additionnent pour donner la tension totale.

📌 Dans un circuit parallèle, la tension est la même aux bornes des résistances et le courant le plus élevé passe dans la résistance de plus faible valeur.

Compléments

• Dans le sens conventionnel décrit par le cours, le courant circule du pôle positif de la source vers son pôle négatif.

• Pour une source de 12 V et des résistances en série de 470 Ω et 1 000 Ω, le cours donne un courant total de 8,16 mA et des chutes de tension de 3,83 V et 8,16 V.

📖 5. Condensateurs et capacité électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Condensateur : Composant qui stocke de petites quantités d’énergie électrique afin de les restituer au besoin.

★ À maîtriser

• Un condensateur est constitué de deux plaques conductrices séparées par un isolant appelé diélectrique, et sa capacité se mesure en farads.

📌 Les condensateurs électrolytiques ont un diélectrique acide et une polarité, les condensateurs plastiques ont un diélectrique plastique et les condensateurs céramiques ont un diélectrique céramique ; les modèles plastiques et céramiques n’ont pas de polarité.

📌 En courant continu, le condensateur absorbe la tension de la pile lors de sa charge et, une fois chargé, ne laisse plus passer le courant ; en courant alternatif, il laisse passer le courant.

Compléments

• Les ordres de grandeur de capacité sont :
  • Condensateurs plastiques : nanofarad
  • Condensateurs électrolytiques : microfarad
  • Condensateurs céramiques : picofarad

📌 La capacité d’un condensateur dépend de la tension appliquée entre ses armatures et de ses caractéristiques de construction.

📖 6. Charge et décharge du condensateur

★ À maîtriser

📐 Formule - La constante de temps d’un circuit RC vérifie $\tau = R \times C$.

• Le condensateur est considéré comme complètement chargé après cinq constantes de temps, soit environ 99,3 % de la tension totale.

• Pendant la charge en courant continu, le courant est maximal au départ puis diminue à mesure que la tension du condensateur augmente ; la décharge se fait à travers une résistance.

Compléments

• Dans l’exemple du cours, 10 kΩ et 470 μF donnent une constante de temps de 4,7 s et un temps de charge complète de 23,5 s.

• Après une constante de temps, le condensateur atteint 63,2 % de sa charge ; après deux, 86,4 % ; après trois, 94,9 % ; après quatre, 98,1 % ; et après cinq, 99,3 %.

💡 Astuce mémo

À 1, 2, 3, 4 puis 5 τ, la charge progresse jusqu’à 99,3 %.

📖 7. Diodes de redressement et LED

🔑 Notions clés & Définitions

• Diode : Semi-conducteur qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens.

★ À maîtriser

📌 En polarisation directe, le positif est relié à l’anode et le négatif à la cathode ; la diode conduit avec une chute de tension d’environ 0,6 V.

📌 En polarisation inverse, le positif est relié à la cathode et le négatif à l’anode ; la diode ne conduit pas et sa résistance est considérée comme infinie.

• La LED décrite dans le cours est composée d’arséniure de gallium et s’allume en polarisation directe, avec un courant compris entre 20 et 30 mA.

Compléments

• Une diode comprend une anode positive et une cathode négative, et la bande grise d’une diode de redressement indique la cathode.

• La chute de tension d’une LED rouge est de 1,6 V, tandis que celle d’une LED verte ou jaune est de 2,4 V.

💡 Astuce mémo

Direct : le courant passe ; inverse : la diode bloque.

📖 8. Bobines et réactance inductive

🔑 Notions clés & Définitions

• Bobine : Fil conducteur enroulé en spirale.

📝 Points essentiels

• Dans une aide auditive, la bobine téléphonique est une entrée audio qui permet de recevoir le son d’une boucle magnétique plutôt que par le microphone.

📌 En courant continu, une bobine se comporte comme un court-circuit et ne produit pas d’induction magnétique.

📐 Formule - En courant alternatif, la réactance inductive vérifie $X_l = 2\pi f l$, où $f$ est la fréquence et $l$ la valeur de la bobine en henrys.

💡 Astuce mémo

Continu : court-circuit ; alternatif : réactance inductive.

📖 9. Transistor et modes de fonctionnement

🔑 Notions clés & Définitions

• Transistor bipolaire : Composant en silicium qui peut servir d’amplificateur, d’interrupteur et de base à l’électronique numérique.

★ À maîtriser

• Un transistor bipolaire possède une base, un collecteur et un émetteur, représenté par une flèche sur son symbole.

• Les modes de fonctionnement du transistor sont :

  • Mode actif : Vce vaut la moitié de Vcc et Vbe vaut environ 0,6 à 0,7 V
  • Mode coupure : le transistor ne conduit pas, Vce vaut Vcc et le courant est nul
  • Mode saturation : le transistor conduit au maximum, Vce est nul et Ic et Ib sont maximaux

Compléments

📌 Un transistor bipolaire est de type NPN ou PNP selon sa connexion interne.

• Le bêta du transistor est un paramètre physique lié à sa fabrication en silicium et fourni par le fabricant ; il peut aussi être mesuré avec un multimètre.

• Le passage du transistor du mode coupure au mode saturation est appelé commutation.

💡 Astuce mémo

Coupure → actif → saturation : du blocage à la conduction maximale.

📖 10. Polarisation et circuits du transistor

★ À maîtriser

• Dans un transistor, l’entrée se fait par la base et la sortie par le collecteur.

• 🔄 Le fonctionnement du circuit suit cet ordre :

  1. Le condensateur se charge progressivement
  2. La tension de base apparaît
  3. Un courant de base puis un courant de collecteur circulent
  4. La LED s’allume
  5. Le transistor passe de la coupure à la saturation

Compléments

📌 Dans l’analyse des mailles d’un transistor, la maille de sortie prend en compte Vcc, Ic, Rc et Vce, tandis que la maille d’entrée prend en compte Vcc, Ib, Rb et Vbe.

• Dans le circuit de commutation décrit, le courant de collecteur est limité par le courant de la LED, fixé à 25 mA pour le calcul.

💡 Astuce mémo

La charge du condensateur élève la tension de base → le transistor sature et la LED s’allume.

📖 11. Caractéristiques et brochage du transistor

★ À maîtriser

• La fiche technique indique notamment :
  • Le type
  • La polarité NPN ou PNP
  • La tension maximale Vce
  • Le courant maximal Ic
  • La puissance maximale
  • Hfe
  • Le transistor complémentaire
  • Le brochage

Compléments

• Pour le BC548, le cours indique un type NPN, un Vce maximal de 30 V, un Ic maximal de 100 mA, une puissance maximale de 500 mW et un Hfe supérieur à 110.

• Le transistor complémentaire du BC548 NPN est le BC558 PNP, indiqué comme ayant des caractéristiques similaires.

📖 12. Technologie des composants SMD

🔑 Notions clés & Définitions

• Technologie SMD : Technologie utilisant des composants aux caractéristiques identiques à celles des composants conventionnels, mais plus petits et soudés différemment sur les circuits imprimés.

📝 Points essentiels

• La technologie SMD a contribué à réduire la taille des aides auditives rétros et intras.

💡 Astuce mémo

Des composants plus petits → des aides auditives plus compactes.