Manuel de Cours 4ST 2024

THÈME 1 : MICROCONTRÔLEURS
Sommaire
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Séquence 1 :
SOURCES D’INTERRUPTION
1. Définition d’une interruption ................................................................................. 2
2. Étapes de déroulement d’une interruption .......................................................... 2
3. Registre de configuration des interruptions......................................................... 3
4. Schéma synoptique du registre INTCON du PIC 16F84A .................................. 4
Séquence 2 :
TIMERS
1. Introduction........................................................................................................... 5
2. Timer0 ................................................................................................................... 5
2.1. Schéma du timer0 ................................................................................................ 5
2.2. Fonctionnement ................................................................................................... 5
2.3. Registre de contrôle : OPTION_REG.................................................................. 6
2.4. TIMER0 en mode temporisation ou contrôle du temps ...................................... 7
2.4.1 Principe de fonctionnement ................................................................................ 7
2.4.2 Exemple .............................................................................................................. 7
2.5. TIMER0 en mode comptage ................................................................................ 8
Séquence 3 :
CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE (C.A.N)
1. Définition .............................................................................................................. 9
2. Symbole ............................................................................................................... 9
3. Principe de conversion......................................................................................... 9
4. Registre ADCON1.............................................................................................. 12
5. Configuration des PORTS en fonctions des 4 bits PCFG ................................ 13
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SEQUENCE 1 : SOURCES D’INTERRUPTION
1. Définition d’une interruption
Une interruption est un évènement imprévisible qui provoque l’arrêt d’un programme
en cours d’exécution pour exécuter un autre programme appelé programme (ou
routine) d’interruption. A la fin du programme d’interruption, le microcontrôleur reprend
le programme principal à l’endroit où il s’est arrêté.
2. Étapes de déroulement d’une interruption

Le programme principal se
1 déroule normalement.
Une interruption survient, le

2 microcontrôleur effectue les
tâches suivantes :
Termine l’instruction en cours de

3 traitement (instruction Xn)
Saute vers la routine

4 d’interruption (début routine)
Exécute les instructions de la

5 routine (instructions : Y0 Yn )
Revient au programme principal

6 et exécute l’instruction Xn+1
Figure 1 : déroulement d’une interruption
En MikroC, le sous-programme d’interruption (routine) est déclaré en tant que fonction

avec le nom spécifique «Interrupt». Cette fonction s’exécute automatiquement en
réponse aux évènements déclencheurs des interruptions activées par l’utilisateur.
On distingue deux types d’interruption :
 Interruptions externes : ce sont des interruptions provenant des périphériques
ouvertes sur le monde extérieur (reset, bouton poussoir, clavier, changement
d’état d’un signal extérieur, communication série, etc…).
 Interruptions internes : ce sont des interruptions provenant des périphériques

internes (timer, EEPROM, ADC, etc…).
Le nombre de sources d’interruptions dépend du microcontrôleur utilisé.
Exemple:
Microcontrôleur 16F84A 16F628A 16F88 16F876A 16F877A

Nombre de Sources 4 10 12 14 15
d’interruption
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3. Registre de configuration des interruptions
Le registre INTCON (INTerrupt CONtroller) est le registre principal de contrôle et de
gestion des interruptions.
Le registre INTCON est parfois différent d’un PIC à un autre. Il est impératif de revenir
au document constructeur pour chaque type de microcontrôleur.
Dans cette partie on s’intéresse au registre INTCON pour la configuration des
interruptions externes. C’est un registre de bits configurables en lecture ou écriture.
Registre INTCON pour PIC16F84A
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
GIE EEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF

Registre INTCON pour PIC16F87x
GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF
Au reset : INTCON = 0000000X

GIE (Global Interrupt Enable bit) – Bit 7
 ‘1’ : Activer toutes les interruptions
 ‘0’ : Désactiver toutes les interruptions
PEIE: PIC16F87x (Peripheral Interrupt Enable bit) – Bit 6
 ‘1’ : Activer toutes les interruptions des périphériques
 ‘0’ : Désactiver toutes les interruptions des périphériques
EEIE: PIC16F84A (EEPROM Interrupt Enable bit) – Bit 6
 ‘1’ : Activer toutes les interruptions causées par la fin d’écriture dans
l’EEPROM.
 ‘0’ : Désactiver toutes les interruptions causées par la fin d’écriture dans
l’EEPROM.
T0IE (Timer0 Interrupt Enable bit) – Bit 5

 ‘1’ : Activer l’interruption du Timer0.
 ‘0’ : Désactiver l’interruption du Timer0.
INTE (RB0/Int Interrupt Enable bit) – Bit 4

 ‘1’ :Activer l’interruption externe sur la broche RB0.
 ‘0’ :Désactiver l’interruption externe sur la broche RB0.
RBIE (RB Port Change Interrupt Enable bit) – Bit 3
 ‘1’ : Activer l’interruption par changement d’état du PortB (RB4 à RB7).
 ‘0’ : Désactiver l’interruption par changement d’état du PortB (RB4 à RB7).
T0IF (Timer0 Interrupt Flag bit) – Bit 2

 ‘1’ : Indicateur d’interruption de débordement du Timer0 est actif.
 ‘0’ : Indicateur d’interruption de débordement du Timer0 est non actif.
INTF (RB0/INT External Interrupt Flag) – Bit 1

 ‘1’ : Indicateur d’interruption externe sur RB0 est actif.
 ‘0’ : Indicateur d’interruption externe sur RB0 est non actif.
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RBIF (RB Port Change Interrupt Flag) – Bit 0
 ‘1’ : Indicateur d’interruption du changement de RBI est actif.
 ‘0’ : Indicateur d’interruption du changement de RBI est non actif.
REMARQUES
 Les drapeaux (T0IF, INTF, RBIF) doivent être remis à zéro par le programme
de traitement de l’interruption.
 Le bit INTEDG (bit 6) du registre OPTION_REG permet de sélectionner le
type du front de l’interruption externe (RB0/INT) :
 ‘1’ : Front montant
 ‘0’ : front descendant
Registre Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

OPTION_REG
RBPU INTEDG TOCS TOSE PSA PS2 PS1 PS0
À l'issue d’un Reset, tous les bits du registre OPTION_REG sont à 1 :

l’interruption par RB0 est alors par défaut sur front montant.
4. Schéma synoptique du registre INTCON du PIC 16F87XA
Figure 2
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SEQUENCE 2 : TIMERS
1. Introduction
Les timers sont des modules intégrés dans les microcontrôleurs. Ils assurent la fonction
comptage. Il existe 3 types de timers : TIMER0, TIMER1 et TIMER2. Le nombre de
timers intégrés varie d’un microcontrôleur à un autre. Le PIC 16F84A par exemple ne
comporte qu’un seul TIMER exprimé sur 8 bits (timer0), contrairement à d’autres PIC
(voir tableau ci-dessous).
Microcontrôleur 16F84A 16F628A 16F876A 16F877A

TIMER0 (8 bits)
TIMER/Compteur TIMER0 (8 bits) TIMER1 (16 bits)
TIMER2 (8bits)
On se limite dans ce cours à l’étude du TIMER0.
2. TIMER0
Le TIMER0 est incrémenté en permanence soit par une horloge interne (mode TIMER) soit
par une horloge externe appliquée à la broche RA4 (mode compteur).
2.1. Schéma du TIMER0
Figure 3
2.2. Fonctionnement
Le bit T0CS permet de choisir l’horloge interne (Fosc/4) ou externe RA4/T0CKI dont
l’incrémentation du TIMER0 peut se faire sur front montant ou descendant suivant la valeur
du bit T0SE du registre OPTION_REG.
Quelle que soit l'horloge choisie, on peut pré-diviser la fréquence correspondante par un
rapport, allant de 2 à 256. Ce rapport est fixé par les bits PS0, PS1 et PS2.
L'affectation ou non du pré-diviseur se fait à l'aide du bit PSA.

Quand le contenu du TMR0 passe de 0xFF à 0x00 le bit T0IF passe à 1 pour signaler un
débordement. Si le bit T0IE est à 1 alors une interruption TIMER0 est déclenchée.
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Le contenu du TMR0 est accessible dans le fichier de registres aussi bien en lecture qu’en
écriture.
Remarque importante: Lorsque le bit T0IF passe à 1 lors du passage de la valeur 0xFF à
0x00 du registre TMR0, on doit le remettre à 0 de façon logicielle par une instruction du type
INTCON.T0IF=1.
2.3. Registre de contrôle : OPTION_REG

Le tableau suivant résume les huit bits du registre OPTION_REG:

/RBUP INTEDG TOCS TOSE PSA PS2 PS1 PS0
Chacun de ces bits à une signification et une fonction :
Bit7: /RBUP = Pull up Enable bit on PortB.
 1 = Pull up désactivé sur le PortB. (Pas de résistances)
 0 = Pull up activé. (Résistances de tirage reliées à +VDD)
Bit6 : INTEDG = Interrupt Edge select bit.

 1 = Interruption si front montant sur RB0/INT
 0 = Interruption si front descendant sur RB0/INT.
Bit5 : TOCS = Timer TMR0 Clock Source select bit.

 1 = L’horloge du Timer est l’entrée RA4/Clk
 0 = Le Timer utilise l’horloge interne du PIC.
Bit4 : TOSE = Timer TMR0 Source Edge select bit.

 1 = Le Timer s’incrémente à chaque front descendant sur RA4/Clk.
 0 = Le Timer s’incrémente à chaque front montant sur RA4/Clk.
Bit3 : PSA = Prescaler Assignement bit.

 1 = Le pré-diviseur est affecté au watchdog.
 0 = Le pré-diviseur est affecté au Timer TMR0.
Bits 2,1 et 0: PS2 PS1 PS0 = Prescaler Rate Select bits.
PS2 PS1 PS0 DIV
0 0 0 2
0 0 1 4
0 1 0 8
0 1 1 16
1 0 0 32
1 0 1 64
1 1 0 128
1 1 1 256
NB : Quand le pré-diviseur est attribué au watchdog (PSA=1), le TMR0 est pré-divisé par 1
(sans pré-division).
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2.4. TIMER0 en mode temporisation ou contrôle du temps
En mode temporisateur, l’entrée d'incrémentation du module TIMER0 est l'horloge
interne de fréquence (Fosc/4). Il est possible dans ce cas d'utiliser un pré-diviseur de
fréquence que nous verrons dans la suite.
2.4.1 Principe de fonctionnement

Composition générale d'un TIMER0 sur un microcontrôleur PIC :
Oscillateur Fosc= 4MHz Oscillateur Fint= 1MHz Fp=(Fint/DIV) Tc= (256*DIV) us

Pré-diviseur Timer0
Externe Interne
Tint = 1 us (DIV) Tp= 1DIV us (DIV 256)
(Quartz) (DIV 4)
Figure 4
F ORMULE GENERALE :
 Pour un cycle et TMR0 initialisé à 0 :
Avec :
DIV: valeur de pré-diviseur ;
TMR0 : valeur initiale pré-chargée (ou initiale) dans le registre TMR0 ;
Fosc : fréquence de l’oscillateur ;
Tc = temps écoulé pour un cycle.
2.4.2 Exemple
Supposons que le TIMER0 utilise l’horloge interne à base d’un quartz de 4 MHz. Calculons
alors le temps de débordement du TIMER correspondant à une pré-division de 2.
Le TIMER TMR0 est un compteur de 8 bits qui compte 256 périodes d’horloge. Puisque la
période d’horloge est multipliée par 2, alors le temps de débordement du TIMER est égal à
256*2*1 μs soit 512 μs.
Avec un pré-diviseur de 256, on aura un temps de débordement égal à 256*256*1 μs soit

65536 μs.
Si ce temps est insuffisant, on pourrait utiliser un compteur de boucle « i ».
 Pour i cycles et TMR0 initialisé à 0 : DIV: valeur de pré-diviseur ;

TMR0 : valeur initiale pré-chargée (ou
initiale) dans le registre TMR0 ;
i : nombre de cycles = nombre de
 Pour i cycles et initialement le TMR0 ≠ 0 : boucles = nombre de débordements
(nombre de passages du TMR0 de
255 à 0) ;
Fosc : fréquence de l’oscillateur ;
Tc = temps écoulé pour i cycles.
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2.5. TIMER0 en mode comptage
Pour configurer le module TMR0 en mode compteur, il faut au préalable que :
T0CS = 1 (bit 5 du registre OPTION_REG)
Le contenu du registre TMR0 est alors incrémenté à chaque front du signal présent sur la
broche RA4/T0CKI :
 front montant si T0SE = 0 (bit 4 du registre OPTION_REG)

 front descendant si T0SE = 1
En toute rigueur, cela est vrai si le taux de pré-division (prescaler) est réglé à 1 (bit 3 du
registre OPTION_REG : PSA = 1).
A titre d’exemple, avec un taux de pré-division de 32 (PSA = 0, PS2 = 1, PS1 = 0, PS0 = 0),
le contenu du registre TMR0 est incrémenté toutes les 32 impulsions sur la broche
RA4/T0CKI.
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SEQUENCE 3 : CONVERTISSEUR ANALOGIQUE NUMERIQUE (C.A.N)
1. Définition
Un Convertisseur Analogique Numérique (C.A.N) est un dispositif électronique
permettant la conversion d’un signal analogique (souvent une tension Ve) en un signal
numérique (nombre N).
Dans la plupart des microcontrôleurs, la conversion est réalisée avec un convertisseur
interne (module intégré).
2. Symbole
Figure 5
3. Principe de conversion
La conversion implémentée sur les PICs a une résolution de 10 bits c’est à dire le
résultat de la conversion est codé sur 10 bits, ce qui permet un nombre « N » allant de 0
à 1023, proportionnel aux valeurs de référence, qui sont par défaut 0 volts et 5 volts.
Cependant, il est à noter que le microcontrôleur a un seul module interne de conversion,

et plusieurs canaux de lecture des tensions analogiques mais pas simultanément.
Le microcontrôleur PIC est constitué d'un module convertisseur à 5 entrées pour le
boîtier 28 broches (16F876A) et à 8 entrées pour le boîtier 40 broches (16F877A).
Les 5 premières entrées sont sur le PortA en RA0/AN0, RA1/AN1, RA2/AN2, RA3/AN3
et RA5/AN4.
Les 3 entrées supplémentaires du boîtier 40 broches sont sur le PortE en RE0/AN5,
RE1/N6 et RE2/AN7.
Figure 6
Entre les entrées analogiques du microcontrôleur et le convertisseur analogique
numérique, on trouve un multiplexeur analogique pour aiguiller le signal à convertir.
9
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Figure 7
Les tensions de référence haute et basse peuvent être choisies par programmation
parmi: Vdd ou la broche RA3 pour Vref + et Vss ou la broche RA2 pour Vref -.
Les 4 registres utilisés par le module convertisseur Analogique/Numérique sont :
- ADRESH: contient les MSB des 10 bits du résultat de la conversion.
- ADRESL: contient les LSB des 10 bits du résultat de la conversion.
- ADCON0: registre de contrôle des opérations de la fonction conversion analogique
numérique (ne fera pas l’objet d’étude).
- ADCON1: registre de contrôle de configuration du portA (et du portE pour le PIC
16F877A) en mode analogique ou numérique.
Le résultat de la conversion sera stocké dans les registres « ADRESH » et « ADRESL »,

respectivement pour la partie haute et basse.
Pour effectuer ces conversions, le compilateur MikroC PRO offre une bibliothèque
prédéfinie : ADC pour faire la conversion.
Cette bibliothèque contient les fonctions suivantes :
Unsigned int N ; // Déclaration d’une variable à 2 octets

ADC_Init() ; // Initialisation du module convertisseur
N = ADC_Read (2) ; // Lecture après initialisation de la valeur du convertisseur sur le canal 2
N = ADC_Get_Sample(2) ; // Lecture de la valeur du convertisseur sur le canal 2
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Pour utiliser cette bibliothèque, on peut observer, simuler et analyser le programme
suivant :
//Déclaration d’une variable à 2 octets
Unsigned int valeur;
void main ( )
{
//Configurations et Initialisation des ports
TRISB = 0;
TRISC = 0;
PORTB = 0;
PORTC = 0;
ADC_Init() ; // Initialisation du module convertisseur
while(1) //Boucle infinie.

{
valeur = ADC_Read(0); //Conversion sur le canal 0.
//Affichage des 8 bits de poids le plus faible sur le port B.
PORTB = valeur;
// Affichage des 2 bits de poids le plus fort sur le port C.
PORTC = valeur>>8;
}
}
Figure 10
11
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4. Registre ADCON1
C’est un registre qui permet le contrôle de la configuration du portA et du portE en mode
analogique ou numérique.
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
ADFM - - - PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0
Résultat Bits non implantés Bits de contrôle de la

format configuration des Ports.
Au reset : ADCON1 = 00000000 ;
 Bit 7: ADFM = A/D Result format.
ADFM = 1: Le résultat de la conversion est justifié à droite. ADRESH ne contient que les
2 bits MSB du résultat. Les 6 autres bits de ce registre sont lus comme des "0".
ADRESH ADRESL
0 0 0 0 0 0 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0
10 Bits du résultat
ADFM = 0: Le résultat de la conversion est justifié à gauche. ADRESL ne contient que

les 2 bits LSB du résultat. Les 6 autres bits de ce registre sont lus comme des "0".
ADRESH ADRESL
B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 0 0 0 0 0 0
10 bits du résultat
 Bit 6, bit 5 et bit 4 : bits non implantés
 Bit 3, bit 2, bit 1 et bit 0 : PCFG3 ; PCFG2 ; PCFG1 et PCFG0. Bits de contrôle de la
configuration des Ports.
Ces bits permettent de configurer les entrées analogiques ou digitales sur le portA et le
portE. Ils permettent également de choisir pour VREF+ entre VDD et RA3 et pour VREF-
entre VSS et RA2.
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5. Configuration des PORTs en fonction des 4 bits PCFG:
A = Entrée Analogique.
D = I/O Digitale (numérique).
PIC 16F876
Tensions
PIC 16F877 de
4 bits PCFG références
PORTE PORTA
PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0 AN7/RE2 AN6/RE1 AN5/RE0 AN4/RA5 AN3/RA3 AN2/RA2 AN1/RA1 AN0/RA0 Vref+ Vref
0 0 0 0 A A A A A A A A VDD VSS
0 0 0 1 A A A A Vref+ A A A RA3 VSS
0 0 1 0 D D D A A A A A VDD VSS
0 0 1 1 D D D A Vref+ A A A RA3 VSS
0 1 0 0 D D D D A D A A VDD VSS
0 1 0 1 D D D D Vref+ D A A RA3 VSS
0 1 1 X D D D D D D D D VDD VSS
1 0 0 0 A A A A Vref+ Vref- A A RA3 RA2
1 0 0 1 D D A A A A A A VDD VSS
1 0 1 0 D D A A Vref+ A A A RA3 VSS
1 0 1 1 D D A A Vref+ Vref- A A RA3 RA2
1 1 0 0 D D D A Vref+ Vref- A A RA3 RA2
1 1 0 1 D D D D Vref+ Vref- A A RA3 RA2
1 1 1 0 D D D D D D D A VDD VSS
1 1 1 1 D D D D Vref+ Vref- D A RA3 RA2
Remarques :
 Au reset, le registre ADCON1 est initialisé à 0x00. Cela signifie que les 5 bits du
PortA et les 3 bits du PortE sont configurés en entrées analogiques.
 Pour récupérer les 5 bits du PortA et les 3 bits du PortE en tant que I/O digitales il
faut écrire la valeur 0x86 ou la valeur 0x87 dans le registre ADCON1.
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THÈME 2 : LOGIQUE COMBINATOIRE
DATASHEET
Sommaire
Page
I. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74283 :

(Additionneur binaire complet à 4 bits)………….……………………………………..2
II. Présentation du circuit intégré 4560 (Additionneur BCD à 4 bits) .......................... 3
III. Extrait du document constructeur du circuit intégré 7485 :
(Comparateur de deux nombres à 4 bits) .............................................................. 4
IV. Extrait du document constructeur des circuits intégrés 74157-74158 :
(Quadruple Sélecteur – Multiplexeur 2 vers 1) ...................................................... 6
V. Extrait du document constructeur des circuits intégrés 74153 – 74352 :
(Double sélecteur – Multiplexeur 4 vers 1) ............................................................. 7
VI. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74151 :
(Sélecteur – Multiplexeur 8 vers 1) ……………………………………………….... 8
VII. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74239 - 74139 :
(Double décodeurs 2 vers 4 – Double démultiplexeurs 1 vers 4) ...................... 10
VIII.Extrait du document constructeur du circuit intégré 74238 - 74138:
(Décodeur 3 vers 8 – Démultiplexeur : 1 vers 8) ................................................ 11
IX. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74381
(Générateur de fonction : Unité Arithmétique et Logique (ALU) à 4 bits)….……12
X. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74181 :
(Générateur de fonction : Unité Arithmétique et Logique (ALU) à 4 bits)……………13
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THÈME 2 : LOGIQUE COMBINATOIRE
DATASHEET
I- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74283 :
(Additionneur binaire complet à 4 bits)
1. Description Générale :
 74283 ou 4008 est un additionneur complet binaire qui permet la somme de deux
nombres binaires à 4 bit. Il génère un bit de retenue si la somme dépasse 1510.
 La somme binaire apparaît sur les sorties somme (S1 à S4) et la retenue sortante
(COUT) selon l'équation :
CIN + (A1 + B1) + 2(A2 + B2) + 4(A3 + B3) + 8(A4 + B4) =
S1 + 2S2 + 4S3 + 8S4 + 16COUT tel que (+) désigne plus.
2. Symboles :
Figure 1
3. Brochage du circuit intégré 74283 :
Description des broches :

A4A3A2A1 12,14,3,5 Bits de l’opérande A
B4B3B2B1 11,15,12,6 Bits de l’opérande B
CIN 7 Retenue à l’entrée (Carry input)
COUT 9 Retenue à la sortie (carry output)
S4S3S2S1 4,1,13,10 Bits de la somme S
VCC 16 Tension d’alimentation
Figure 2
GND 8 Masse (0 V)
Exemple:
Broche CIN A4A3A2A1 B4B3B2B1 COUT S4S3S2S1
Niveau logique L H L H L HLLH H L L HH
Logique positive 0 1 0 1 0 10 01 1 0 0 1 1
H = HIGH voltage level = niveau logique HAUT

L = LOW voltage level = niveau logique BAS
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4. Additionneurs binaires intégrés : références usuelles
Le tableau ci-dessous illustre quelques exemples d’additionneurs en circuits intégrés.
En technologie TTL standard En technologie CMOS
Additionneur à 2 bits Additionneurs à 4 bits Additionneur à 4 bits
7482 7483 - 74283 4008
N.B : - La tension de polarisation des circuits TTL est Vcc = 5V

- La tension de polarisation des circuits CMOS varie entre Vcc = 3V à 18V
II- Présentation du circuit intégré 4560 (Additionneur BCD à 4 bits) :

1. Définition :
Un additionneur B.C.D est un circuit électronique permettant d’additionner deux nombres
A et B codés en B.C.D. Rappelons que dans le code B.C.D chaque chiffre décimal (digit) est
représenté par son équivalent binaire codé sur quatre bits (un quartet).
2. Principe de l’addition en B.C.D :
Pour additionner deux nombres A et B à 4 bits codés en B.C.D, il faut considérer les 3 cas
suivants:
 Premier cas (Somme S entre 0 et 9):
La somme S(S3S2S1S0) ne dépasse pas 9 et la retenue C4 = 0. Dans ce cas l’addition se fait
comme en binaire naturel et le résultat obtenu est correct.
 Deuxième cas (Somme S entre 10 et 15):
La somme S(S3S2S1S0) dépasse 9 et la retenue C4 = 0. Dans ce cas l’addition se fait comme
en binaire naturel mais le résultat obtenu est incorrect (il n’est pas en B.C.D). Pour corriger le
résultat, il faut ajouter la valeur (6)10 = (0110)2 au résultat trouvé.
 Troisième cas (Somme S entre 16 et 18):
La somme S(S3S2S1S0) ne dépasse pas 9 et la retenue C4 = 1. Dans ce cas l’addition se fait
comme en binaire naturel mais le résultat obtenu est incorrect (il n’est pas en B.C.D). Pour corriger le
résultat, il faut ajouter la valeur (6)10 = (0110)2 au résultat trouvé.
3. Conclusion:
On doit ajouter (6)10 = (0110)2 au résultat trouvé si:
- la somme des digits par colonne est comprise entre 10 et 15;
- la somme produit un report sur le quartet immédiatement à gauche (la somme est comprise
entre 16 et 18).
4. Additionneur B.C.D à 4 bits en circuit intégré 4560:
Ce type de circuit intègre dans le même boitier le circuit d’addition et celui de la correction.
* Brochage du circuit intégré * Symbole
Figure 3
A 4 A3 A2 A1: les bits de l’opérande A codés en B.C.D.
B4 B3 B2 B1: les bits de l’opérande B codés en B.C.D.
S4 S3 S2 S1: les bits de la somme en B.C.D.
CI : la retenue à l’entrée.
CO : la retenue à la sortie.
3
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III- Extrait du document constructeur du circuit intégré 7485 :
(Comparateur de deux nombres à 4 bits)
- Le circuit intégré 7485 est un comparateur de deux nombres à 4 bits qui peut être étendu.
- Il effectue la comparaison de deux codes binaires 4 bits, BCD ou autres codes.
- Il présente les trois résultats de comparaison possibles aux sorties (QA>B, QA=B et QA<B).
- Les entrées à 4 bits sont pondérées (A0 à A3 et B0 à B3), où A3 et B3 sont les bits les plus
significatifs.
- Pour une bonne comparaison, les entrées de mise en cascade (A>B, A=B et A<B) doivent être
connectées comme suit : (A<B) et (A>B) à la masse et (A=B) à +Vcc.
2. Symboles :
Figure 4
3. Brochage du circuit intégré 7485:
Description des broches :

A3A2A1A0 15,13,12,10 Bits de l’opérande A
B3B2B1B0 1,14,11,9 Bits de l’opérande B
A<B, A=B, A>B 4,3,2 Entrées de mise en cascade
QA<B, QA=B, QA>B 7,6,5 Sorties de comparaison
GND 8 Masse (0 V)
Figure 5
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4. Table de fonctionnement du circuit intégré 7485 :
Entrées
Comparaison Cascade Sorties
A3, B3 A2, B2 A1, B1 A0, B0 A<B A=B A>B QA < B QA = B QA > B
A3 > B3 x x x x x x 0 0 1
A3 = B3 A2 > B2 x x x x x 0 0 1
A3 = B3 A2 = B2 A1 > B1 x x x x 0 0 1
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 > B0 x x x 0 0 1
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 1 0 0 1 0 0
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 0 0 1 0 0 1
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 0 1 0 0 1 0
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 x 1 x 0 1 0
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 0 0 0 1 0 1
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 = B0 1 0 1 0 0 0
A3 = B3 A2 = B2 A1 = B1 A0 < B0 x x x 1 0 0
A3 = B3 A2 = B2 A1 < B1 x x x x 1 0 0
A3 = B3 A2 < B2 x x x x x 1 0 0
A3 < B3 x x x x x x 1 0 0
X = don’t care = quelque soit
5. Mise en cascade des circuits intégrés 7485 :

Pour les mots supérieurs à 4 bits, le circuit le moins significatif (LSQ) peut être mis en cascade
en connectant les sorties QA>B, QA=B et QA<B aux entrées (A>B, A=B et A<B) du circuit le plus
significatif (MSQ).
Figure 6
6. Comparateurs binaires intégrés : références usuelles

Le tableau ci-dessous illustre quelques exemples de comparateurs en circuits intégrés.
En technologie TTL standard En technologie CMOS
Comparateurs à 8 bits Comparateur à 4 bits
74682 – 74684 – 74688 4585
PAGE 18
IV- Extrait du document constructeur des circuits intégrés 74157-74158 :
(Quadruple Sélecteur – Multiplexeur 2 vers 1)
1. Description générale :
- Le circuit 74157 est un quadruple multiplexeur à 2 entrées qui sélectionnent 4 bits de données
à partir de deux sources sous le contrôle d'une entrée de sélection de données commune (A ̅ /B).
- L'entrée de validation (G̅ ) est active au niveau bas. Lorsque G
̅ est au niveau haut, toutes les
sorties (1Y à 4Y) sont forcées au niveau bas quelles que soient toutes les autres conditions
d'entrée.
- Les sorties du circuit 74158 sont complémentées.
Figure 7
2. Brochage des circuits intégrés :
Figure 8
74157 74158
3. Description des broches :
A(4A3A2A1A) , B(4B3B2B1B) 2,3,5,6,10,11,13,14 Entrées de données

̅B 1 Entrée de sélection commune
̅)
̅ (E 15 Entrée de validation (active niveau BAS)
Y (4Y3Y2Y1Y) 12,9,7,4 Sorties des multiplexeurs
GND 8 Masse (0V)
PAGE 19
4. Table de fonctionnement:
Entrées Sorties
̅ ̅ /B A B Y (157) ̅ (158)
H X X X L H
L L L X L H
L L H X H L
L H X L L H
L H X H H L

X = Don’t care = 0 ou 1 (quelque soit)
N.B : Les entrées de sélection A et B sont communes aux deux blocs.
V- Extrait du document constructeur des circuits intégrés 74153 – 74352 :

(Double sélecteur – Multiplexeur 4 vers 1)
- Le circuit 74153 est un double sélecteur de données/multiplexeur
contenant un décodage binaire complet pour sélectionner l'une des
quatre sources de données.
- Les deux canaux sont contrôlés par la même adresse et chaque canal
comprend sa propre entrée de validation ̅ .
- Un niveau haut à l’entrée de validation ̅ force la sortie respective à
l'état BAS.
- Le circuit 74352 possède des sorties complémentaires.
2. Brochage du circuit intégré :

Figure 9
Figure 10
PAGE 20
1C0, 1C1, 1C2, 1C3 / 2C0, 2C1, 2C2, 2C3 6,5,4,3 / 10,11,12,13 Entrées de données
BA 2,14 Entrées de sélection
1̅ / 2̅ 1/15 Entrée de validation (active niveau BAS) OU Strobe
1Y / 2Y 7/9 Sorties des multiplexeurs
GND 8 Masse (0V)
Entrées
Validation Sortie
Sélection Données ̅ Y
B A C0 C1 C2 C3
X X X X X X H L
L L L X X X L L
L L H X X X L H
L H X L X X L L
L H X H X X L H
H L X X L X L L
H L X X H X L H
H H X X X L L L
H H X X X H L H

X = Don’t care = 0 ou 1 (quelque soit)
Les entrées de sélection A et B sont communes aux deux blocs.
VI- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74151 :

(Sélecteur – Multiplexeur 8 vers 1)
Le circuit intégré 74151 est un multiplexeur à :
- huit entrées binaires (D0 à D7) nommées aussi (X0 à X7),
- trois entrées de sélection ou aiguillage (A, B et C),
- une entrée de validation (G ̅ ),
- deux sorties complémentaires (Y et ̅ ).
L'une des huit entrées binaires sélectionnée par les entrées d’aiguillage
est acheminée vers la sortie Y. un niveau HAUT appliqué sur l’entrée
̅ ) force la sortie Y à zéro et la sortie ̅ à un.
(G
Figure 11
PAGE 21
Figure 12
D0, D1, D2, D3, D4, D5, D6, D7 4,3,2,1,15,14,13,12 Entrées de données
CBA 9,10,11 Entrées de sélection
̅
G 7 Entrée de validation (active niveau BAS)
Y 5 Sortie du multiplexeur
̅ ou W 6 Sortie complémentaire du multiplexeur
GND 8 Masse (0 V)
Entrées Sorties
Sélection Validation
Y ̅ ou W
C B A ̅
X X X H L H
L L L L D0 ̅0
L L H L D1 ̅1
L H L L D2 ̅2
L H H L D3 ̅3
H L L L D4 ̅4
H L H L D5 ̅5
H H L L D6 ̅6
H H H L D7 ̅7
X = Don’t care = 0 ou 1 (quel que soit)
5. Multiplexeurs intégrés : références usuelles

Le tableau ci-dessous illustre quelques exemples de multiplexeurs en circuits intégrés.
En technologie TTL En technologie CMOS
74150 – Multiplexeur 16 vers 1 4019 – Quadruple Multiplexeurs 2 vers 1
74151 – Multiplexeur 8 vers 1 (2 sorties complémentaires) 4512 – Multiplexeur 8 vers 1
74152 – Multiplexeur 8 vers 1 4519 – Quadruple Multiplexeurs 2 vers 1
74153 – Double Multiplexeurs 4 vers 1 4539 – Double Multiplexeurs 4 vers 1
74157 – Quadruple Multiplexeurs 2 vers 1
PAGE 22
VII- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74239 - 74139 :
(Double décodeurs 2 vers 4 – Double démultiplexeurs 1 vers 4)
- Le circuit intégré 74239 est un décodeur 2 vers 4 / Démultiplexeur 1
vers 4
- Le circuit intégré 74239 est un décodeur 2 vers 4 : décodage du
binaire (BA) vers l’octal (0,1,2,3)
- Le circuit intégré 74239 fonctionne comme démultiplexeur 1 vers 4
lorsque l’entrée de validation ( G̅ ) est utilisée comme entrée de
donnée.
- Lorsque le circuit est activé, les deux entrées de sélection (A et B)
déterminent laquelle des sorties ( Y0… Y3 ) passera à l'état HAUT.
- Lorsque l'entrée de validation ( G̅ ) est maintenue au niveau BAS, la
fonction de décodage est inhibée et toutes les sorties passent à l'état
BAS. Figure 13
- Le circuit intégré 74139 est un décodeur 2 vers 4 / démultiplexeur 1 vers 4 avec des sorties
complémentées.
2. Brochage du CI 74239 :
3. Description des broches : Figure 14

Entrée de validation / entrée de donnée dans le cas de
G1 6
démultiplexage
̅̅̅̅ , ̅̅̅̅
G 4,5 Entrées de validation
Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7 15,14,13,12,11,10,9,7 Sorties complémentées du multiplexeur
GND 8 Masse (0 V)
4. Table de fonctionnement :
Entrées Sortie
Validation Sélection
̅
Y0 Y1 Y2 Y3 Sélectionnée
B A
H X X L L L L aucune
L L L H L L L Y0
L L H L H L L Y1
L H L L L H L Y2
L H H L L L H Y3

10
PAGE 23
VIII- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74238 - 74138:
(Décodeur 3 vers 8 – Démultiplexeur : 1 vers 8)
- Le circuit intégré 74238 est un décodeur 3 vers 8 / démultiplexeur 1 vers 8.
- Le circuit intégré 74238 est un décodeur 3 vers 8 : décodage du binaire
(CBA) vers l’octal (0,1,2,3,4,5,6,7).
- Le circuit intégré 74238 fonctionne comme un démultiplexeur 1 vers
8 lorsque l’une des entrées de validation (G1, ̅̅̅̅̅̅
G2A ou ̅̅̅̅̅̅
G2B ) est utilisée
comme entrée de données.
- Lorsque le circuit est activé, les trois entrées de sélection (A, B et C)
déterminent laquelle des sorties (Y0 … Y7) passera à l'état HAUT.
- Lorsque l'entrée d'activation G1 est maintenue au niveau BAS ou que ̅̅̅̅̅̅ G2A
̅̅̅̅̅̅
ou G2B est maintenue au niveau HAUT, la fonction de décodage est inhibée
et toutes les sorties passent à l'état haut. Figure 15
- Le circuit intégré 74138 est un décodeur 3 vers 8 / démultiplexeur 1 vers 8 avec des sorties
complémentées.
2. Brochage du CI 74238 :
3. Description des broches : Figure 16

Entrée de validation / entrée de donnée dans le cas de
G1 6
démultiplexage
̅̅̅̅̅̅
̅̅̅̅̅̅ , G2B 4,5 Entrées de validation
Y0,Y1,Y2,Y3,Y4,Y5,Y6,Y7 15,14,13,12,11,10,9,7 Sorties complémentées du multiplexeur
GND 8 Masse (0 V)
Entrées Sorties
Sortie
Validation Sélection ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ ̅̅̅̅ Sélectionnée
̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ 0 1 2 3 4 5 6 7
G1 G2A G2B C B A
L X X X X X H H H H H H H H aucune
X H X X X X H H H H H H H H aucune
X X H X X X H H H H H H H H aucune
H L L L L L L H H H H H H H Y0
H L L L L H H L H H H H H H Y1
H L L L H L H H L H H H H H Y2
H L L L H H H H H L H H H H Y3
H L L H L L H H H H L H H H Y4
H L L H L H H H H H H L H H Y5
H L L H H L H H H H H H L H Y6
H L L H H H H H H H H H H L Y7
11
PAGE 24
5. Démultiplexeurs intégrés : références usuelles

Le tableau ci-dessous illustre quelques exemples de démultiplexeurs en circuits intégrés.
En technologie TTL En technologie CMOS
74139 – Double démultiplexeurs 1 vers 4 4555 – Double démultiplexeurs 1 vers 4
74238 – Démultiplexeur 1 vers 8 4514 – Démultiplexeur 1 vers 16
74154 – Démultiplexeur 1 vers 16 4515 – Démultiplexeur 1 vers 16
IX- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74381 :

(Générateur de fonction : Unité Arithmétique et Logique (ALU) à 4 bits)
- Le circuit 74381 effectue six opérations arithmétiques et trois
opérations logiques sur deux mots de 4 bits A et B et deux opérations
supplémentaires de forçage à ZERO et à UN.
- Les trois entrées de sélection (S0, S1 et S2) déterminent un mode de
fonctionnement, comme il est indiqué dans la table de fonction.
- Les sorties Carry Generate (G) et Carry Propagate (P) fournissent
des signaux d'entrée au générateur d'anticipation de report pour
l'extension à une longueur de mot plus long.
2. Brochage du CI 74LS381 :
Figure 17
Figure 18
S2,S1,S0 7, 6, 5 Entrées de sélection de l’opération à réaliser
A3, A2, A1 , A0 17,19,1,3 Entrée A à 4 bits
B3, B2, B1 , B0 16,18,2,4 Entrée A à 4 bits
F3,F2,F1,F0 12,11,9,8 Sorties de l’opération réalisée
Cn 15 Retenue à l’entrée
GND 10 Masse (0 V)
12
PAGE 25
Sélection S2 =0 (Opération arithmétique)
S2=1 (Opération logique)
S1S0 CN=0 (Sans retenue) CN=1 (Avec retenue)
00 F = A XOR B F = 0000 (clear)
01 F = A OR B F = B moins A moins 1 F = B moins A
10 F = A AND B F = A moins B moins 1 F = A moins B
11 F = 1111 (Preset) F = A plus B F = A plus B plus 1
X- Extrait du document constructeur du circuit intégré 74181 :

(Générateur de fonction : Unité Arithmétique et Logique (ALU) à 4 bits)
- Le circuit 74181 effectue 31 opérations arithmétiques et logiques sur deux
mots de 4 bits A et B.
Les opérations arithmétiques : addition, soustraction, décalage de l’entrée A
d’une position, comparaison, etc…
Les opérations logiques : comparateur, AND, XOR, NAND, OR, NOR,
comparaison, etc …
- Une entrée de sélection (M) détermine le mode de fonctionnement, comme il
est indiqué dans la table de fonctionnement.
- Quatre entrées de sélection (S0, S1, S2, S3) déterminent l’opération à réaliser,
comme indiqué dans la table de fonctionnement.
- Les sorties Carry Generate (G) et Carry Propagate (P) fournissent des signaux
d'entrée au générateur d'anticipation de report pour l'extension à une longueur
de mot plus long.
Figure 19
Figure 20
M 8 Entrées de sélection de mode de fonctionnement : arithmétique ou logique.
S3, S2,S1,S0 3,4,5, 6 Entrées de sélection de l’opération à réaliser.
A= ̅ 3A
A ̅2A̅1A̅0 19,21,23,2 Entrée A à 4 bits (complémentés).
B= ̅ ̅ ̅ ̅0
B3 B2 B1 B 18,20,22,1 Entrée B à 4 bits (complémentés).
F= ̅ ̅ ̅ ̅
F3 F2 F1 F0 13,11,10,9 Sorties F à 4 bits de l’opération réalisée (complémentés).
Cn, Cn+4 7,16 Retenue à l’entrée et retenue à la sortie.
A =B 14 Sortie de comparaison (A=B).
P,G 15,17 Retenue de propagation et retenu de génération.
VCC 24 Tension d’alimentation.
GND 12 Masse (0 V).
13
PAGE 26
4. Table de fonctionnement active au niveau haut :
Sélection M=1 M = 0 (opération arithmétique)
S3S2S1S0 (Opération logique) ̅̅̅̅
Cn = 1 ̅̅̅̅
Cn = 0
0000 ̅ F=A F = A plus 1
0001 ̅̅̅̅̅̅̅ F=A +B F = (A + B) plus 1
0010 ̅ F=A +̅ F = ( A + ̅ ) plus 1
0011 F=0 F = moins 1 F=0
0100 ̅̅̅̅̅̅ ̅
F = A plus (A . ) F = A plus (A . ̅ ) plus 1
0101 ̅ F = (A + B) plus (A . ̅ ) F = (A + B) plus (A . ̅) plus 1
0110 F = A moins B moins 1 F = A moins B
0111 ̅ ̅
F = A . moins 1 F=A.̅
1000 ̅ F = A plus (A . B) F = A plus (A . B) plus 1
1001 ̅̅̅̅̅̅̅̅ F = A plus B F = A plus B plus 1
1010 F=B F = ( A + ̅) plus (A . B) F = ( A + ̅ ) plus (A . B) plus 1
1011 F=A.B F = A . B moins 1 F=A.B
1100 F=1 F = A plus A = (A << 1) F = A plus A plus 1
1101 ̅ F = (A + B) plus A F = (A + B) plus A plus 1
1110 F=A+B ̅
F = (A + ) plus A F = (A + ̅) plus A plus 1
1111 F=A F = A moins 1 F=A
Remarque :
Se limiter à la table de fonctionnement active au niveau haut.
14
PAGE 27
THÈME 3 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
Sommaire
Page
Séquence 1 :
COMPTEURS/DÉCOMPTEURS INTÉGRÉS SYNCHRONES
I. Introduction .............................................................................................................. 2
II. Compteurs/décompteurs intégrés synchrones ....................................................... 2
III. Etude des compteurs/décompteurs intégrés synchrones...................................... 3
III.1. Compteurs/décompteurs intégrés 4510 - 4516 .................................................. 3
III.2. Compteurs/décompteurs intégrés 74190 - 74191 .............................................. 6
III.3. Compteurs/décompteurs intégrés 74192 - 74193 .............................................. 9
III.4. Compteurs intégrés 74160 - 74161 ................................................................... 13
III.5. Compteurs intégrés 74162 - 74163 ................................................................... 16
III.6. Compteurs/décompteurs intégrés 74168 - 74169 ............................................ 19
Séquence 2 :
GRAFCET SYNCHRONISE
I. Définition d’un GRAFCET ....................................................................................... 23

II. Classification des actions ....................................................................................... 23
II.1. Action continue ................................................................................................... 23
II.2. Action conditionnelle ........................................................................................... 23
II.3. Action retardée .................................................................................................... 24
III. Complément sur les étapes .................................................................................. 24
III.1. Etape source ...................................................................................................... 24
III.2. Etape puits ......................................................................................................... 25
IV. Exemple: système station de lavage de voitures ................................................ 25
V. GRAFCETs hiérarchivés........................................................................................ 30
V.1. Mode arrêt d’urgence ......................................................................................... 30
V.2. Gestion de l’arrêt d’urgence dans un système automatisé ............................... 30
V.3. Différentes situations possibles des forçages ................................................... 31
V.4. Exemple d’illustration ......................................................................................... 32
PAGE 28
LOGIQUE SEQUENTIELLE
SEQUENCE 1: COMPTEURS/DÉCOMPTEURS INTÉGRÉS SYNCHRONES
I- Introduction
La fonction comptage est utilisée à chaque fois que l'on souhaite dénombrer des évènements.
Evènements Valeur numérique

Comptage
à compter (mot binaire)
Les évènements correspondent à des impulsions logiques tandis que la valeur de sortie se
présente sous forme de mot binaire.
La fonction comptage/décomptage est donc, en toute logique, associée à des structures
séquentielles.
+1 +1
+1 +1 Si le compteur possède n sorties, le dispositif est capable de

dénombrer 2n évènements; soit de 0 à 2n-1. L'évènement qui suit la
Cycle de comptage
valeur 2n-1 fait repasser le compteur à 0.
+1 +1
Figure 1
+1 +1
Exemple d’un compteur pour n = 3 bits
II- Compteurs/Décompteurs intégrés synchrones
Ce sont des compteurs/décompteurs à base de circuits intégrés qui peuvent compter comme ils
peuvent décompter.
Le choix de la fonction comptage ou de la fonction décomptage s’effectue généralement à l’aide
d’une entrée de sélection.
Ces circuits possédent des entrées de pré-chargement qui contiennent la valeur de départ du
comptage ou de décomptage.
Le chargement du compteur s’effectue à l’aide d’une entrée de commande.
Les constructeurs de circuits intégrés (CI) proposent aujourd’hui un grand nombre de compteurs
intégrés binaires ou décimaux, synchrones ou asynchrones.
Le tableau suivant résume quelques références usuelles de compteurs/décompteurs synchrones
en circuits intégrés :
Référence Comptage décomptage Type Mode de
chargement
décimal binaire asynchrone synchrone
4510 X X X X
4516 X X X X
4029 X X X X X
74190 X X X X
74191 X X X X
74192 X X X X
74193 X X X X
74160 X X X
74161 X X X
74162 X X X
74163 X X X
74168 X X X X
74169 X X X X
2
PAGE 29
III- Etude des compteurs/décompteurs synchrones intégrés
III-1- Compteurs/décompteurs intégrés 4510 - 4516 :

1. Présentation :
- 4510 : compteur/décompteur synchrone BCD.
- 4516 : compteur/décompteur synchrone binaire.
Le C.I 4516 est à 4 bits qui possède le même brochage que le CI 4510, mais il fonctionne en
mode binaire.
Les changements d'état des compteurs sont synchrones sur front montant de l'entrée d’hrologe
CP (Clock Pulse).
Ces circuits possèdent :
- Une entrée de contrôle de comptage/décomptage UP/̅̅̅̅̅
appelée encore (U/ ̅ ) ;
- une entrée de validation de comptage (̅̅̅̅̅) active au niveau
BAS ;
- une entrée de chargement parallèle (PL) asynchrone active
au niveau HAUT ;
- quatre entrées de données ou entrées de programmation
(P0, P1, P2 et P3) ;
- quatre sorties du compteur/décompteur (Q0, Q1, Q2 et Q3) ;
- une sortie de fin de comptage (̅̅̅̅̅ : Termial Count ) ; Figure 2
- une entrée de remise à zéro prioritaire MR. (Master Reset) asynchrone.
2. Brochages des circuits intégrés 4510- 4516 :
Figure 3
3. Symboles logiques des CI 4510 – 4516 :
Figure 4
PAGE 30
désignation N° broche fonction
PL 1 Entrée de chargement (pré-positionnement) (active au niveau HAUT)
P0, P1, P2, P3 4,12,13,3 Entrées de données (entrées de programmation)
̅̅̅̅
CE 5 Entrée de validation (active au niveau BAS)
CP 15 Entrée d’impulsion d’horloge (front déclenché : front montant)
U/D ̅ 10 Entrée de contrôle (sélection) : compteur / décompteur
MR 9 Entrée de remise à zéro prioritaire (active au niveau HAUT)
̅̅̅̅ Sortie de fin de cycle de comptage ou de décomptage (active au
TC 7
niveau BAS)
Q0, Q1, Q2, Q3 6,11,14,2 Sorties du compteur/décompteur
VDD 16 Tension d’alimentation
VSS 8 Masse (0 V)
5. Outil de description :
a) Table de fonctionnement des circuits intégrés 4510 - 4516
Mode d’action MR PL ̅̅̅̅ U/ ̅ CP

Remise à zéro (RAZ) asynchrone Q0=0, Q1=0, Q2= 0, Q3=0, 1 x x x x
Chargement asynchrone Q0=P0 , Q1=P1 ,Q2= P2 , Q3=P3 0 1 x x x
Inhibition (Sans changement) Qn+1 = Qn ; bloqué - non validé 0 0 1 x x
Compteur décimal (0...9) pour le 4510
Comptage (Incrémentation) 0 0 0 1 
Compteur binaire (0...15) pour le 4516
décompteur décimal (9...0) pour le 4510
Décomptage (Décrémentation) 0 0 0 0 
Décompteur binaire (15...0) pour le 4516
b) Chronogrammes du circuit intégré 4510
U/ ̅
Figure 5
PAGE 31
c) Chronogrammes du circuit intégré 4516
U/ ̅
Figure 6
6. Mise en cascade des compteurs/décompteurs intégrés 4510 et 4516 :
L'association des compteurs en cascade est utilisée dans le but de réaliser des compteurs sur des
cycles plus longs. Le mode d'association se déduit directement du mode de fonctionnement
interne de chaque compteur.
a) Cascade synchrone
L'association des compteurs synchrones sera elle-même synchrone. Le signal d'horloge est
unique et commun à tous les compteurs. Un compteur devra changer d'état lorsque le précédent
sera en fin de cycle. C'est pourquoi tous les compteurs synchrones disposent d'un signal de sortie
actif lorsque le compteur est justement en fin de son cycle. Ce signal sera donc connecté sur une
entrée d’autorisation de comptage (validation) du compteur suivant.
Figure 7
b) Cascade asynchrone
Il est aussi possible de réaliser pour quelques circuits intégrés une cascade asynchrone à partir de
compteurs synchrones. C'est à dire que la sortie de fin de cycle du compteur du poids le plus
faible sera connectée au signal d'horloge du compteur suivant. Mais ce montage perd l’intérêt
propre du mode de fonctionnement des compteurs synchrones: on retrouve le retard de
propagation et des valeurs incohérentes en sortie pour le travail en hautes fréquences.
PAGE 32
Figure 8
III-2- Compteurs/décompteurs intégrés : 74190 - 74191 :
1- Présentation :
- 74190 : compteur/décompteur synchrone BCD.
- 74191 : compteur/décompteur synchrone binaire Modulo 16.
- Les changements d'état de ces compteurs sont synchrones
sur front montant de l'entrée d’horloge (CLK : Clock).
Ces circuits présentent :
- Une entrée de chargement parallèle (̅̅̅̅̅̅̅̅
oad) asynchrone
annule le comptage et charge les données présentes sur les
entrées de données (A, B, C et D), ce qui permet d'utiliser les
circuits sous forme de compteurs programmables.
- Une entrée de validation de comptage (̅̅̅̅̅̅̅̅̅: Count Enable). Figure 9
- Une entrée de contrôle de comptage ou de décomptage (D/ ̅ ) qui détermine le sens du
comptage si un circuit compte ou décompte.
- Une sortie de fin comptage (TC ou Max/Min : terminal count ) indiquant le débordement ou le
dépassement d’un cycle de comptage.
- Une sortie d’horlge (̅̅̅̅̅̅̅ : Ripple Clock) fournissant la possiblite de la mise en cascade des
compteurs à plusieurs étages.
2- Brochages des circuits intégrés 74190 – 74191 :
Figure 10
PAGE 33
3- Symboles logiques des CI 74190 – 74191 :
74190
Figure 11 74191
4- Description des broches :

̅̅̅̅̅̅̅̅
oad 11 Entrée de chargement (pré-positionnement) (Active au niveau bas)
A, B, C, D 15,1,10,9 Entrées de données (entrées de programmation)
̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 4 Entrée de validation de comptage (Active niveau BAS)
CP 14 Entrée d’impulsion d’horloge (front déclenché : front montant)
D/ ̅ 5 Entrée de contrôle (sélection) : compteur / décompteur
TC 12 Sortie de fin de comptage (Active niveau HAUT)
̅̅̅̅̅̅̅ 13 Sortie d’horloge pour la mise en cascade
QA, QB, QC, QD 3,2,6,7 Sorties du compteur/décompteur
GND 8 Masse (0 V)
5- Outil de description :
a) Table de fonctionnement des circuits intégrés 74190 et 74191 :
Mode d’action ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅̅ D/ ̅ CLK

QA=A , QB=B ,
Chargement asynchrone 0 x x x
QC=C , QD=D
Inhibition
Qn+1 = Qn ; bloqué - non validé 1 0 x x
(Sans changement)
Compteur décimal (0..9)
pour le 74190
Comptage (Incrémentation) 1 1 0 
Compteur binaire (0...15)
pour le 74191
Décompteur décimal (9...0)
Décomptage pour le 74190
1 1 1 
(Décrémentation) Décompteur binaire (15...0)
pour le 74191
PAGE 34
b) Chronogrammes du circuit intégré 74190 :
Figure 12
c) Chronogrammes du circuit intégré 74191 :
Figure 13
PAGE 35
6- Mise en cascade des compteurs/décompteurs intégrés 74190 et 74191 :
a) Cascade synchrone :
Figure 14
b) Cascade asynchrone :
Figure 15
III-3- Compteurs/décompteurs intégrés 74192 - 74193 :

1- Présentation :
- 74192 : compteur/décompteur BCD.
- 74193 : compteur/décompteur binaire modulo 16.
- Les modes de fonctionnement du compteur décimal
74192 et du compteur binaire 74193 sont identiques. La
seule différence est les séquences de comptage.
- Séparation des horloges :
horloge UP : comptage,
horloge DOWN (ou DN): décomptage.
- Les sorties changent d'état de manière synchrone à
chaque front montant (transitions BAS à HAUT) sur les
Figure 16
entrées d'horloge.
- Deux sorties de fin de comptage (̅̅̅̅̅) et de décomptage (̅̅̅̅̅
𝐁 ) sont utilisées pour la mise en
cascade,
- Quatre entrées de données (A, B, C et D) permettent d'utiliser les circuits comme compteurs
programmables.
- L’entrée de chargement (̅̅̅̅̅̅̅̅
oad : Parallel Load) et de remise à zéro (CLR : clear ) sont
asynchrones.
PAGE 36
2- Brochages des circuits intégrés 74192 - 74193:
Figure 17
DOWN
DOWN
̅̅̅̅̅̅̅̅
Load ̅̅̅̅̅̅̅̅
Load
Figure 18

̅̅̅̅̅̅̅̅
oad 11 Entrée de chargement asynchrone (active au niveau bas)
UP 5 Entrée d’impulsion d’horloge de comptage
(front déclenché : front montant)
DOWN 4 Entrée d’impulsion d’horloge de décomptage
(front déclenché : front montant)
CLR 14 Entrée de remise à zéro asynchrone (active au niveau haut)
̅̅̅̅ 12 Sortie de fin de comptage
̅̅̅̅ 13 Sortie de fin de décomptage
GND 8 Masse (0 V)
10
PAGE 37
Mode d’action ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ CLR UP DOWN
Chargement asynchrone QA=A , QB=B ,QC= C , QD=D 0 0 X X
Remise à zéro (CLR)
QA=0 , QB=0 ,QC=0 , QD=0 1 1 X X
asynchrone
Inhibition
Qn+1 = Qn ; bloqué - non validé 1 0 1 1
(Sans changement)
Compteur décimal (0...9)
pour le 74192
Comptage (Incrémentation) 1 0  1
Compteur binaire (0…15)
pour le 74193
Décompteur décimal (9...0)
pour le 74192
Décomptage (Décrémentation) 1 0 1 
Décompteur binaire (15...0)
pour le 74193
Figure 19
11
PAGE 38
Figure 20
6- Mise en cascade asynchrone des compteurs/décompteurs intégrés

74192 - 74193 :
Figure 21
12
PAGE 39
III-4- Compteurs intégrés 74160 - 74161 :
1- Présentation :
- 74160 : compteur synchrone BCD.
- 74161 : compteur synchrone binaire Modulo 16.
- CLK : entrée d’horloge, active sur front montant.

- ENP et ENT : entrée de validation ou autorisation du
compteur :
 Compteur validé si ENT = 1 et ENP = 1.
Figure 22
 Compteur bloqué si ENT ou ENP = 0.
- ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ : entrée de chargement synchrone :
 Le mode de chargement est validé lorsque ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 0 : le
compteur charge les valeurs des entrées de programmation
DCBA. Il doit attendre le front montant de l’horloge CLK
(puisque l’entrée de chargement est synchrone) pour charger
cette valeur sur les sorties :
QDQCQBQA = DCBA
 Le mode de chargement est désactive lorsque ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 1.
- ̅̅̅̅̅̅̅ : entrée de remise à zéro asynchrone. Figure 23
 Le mode de remise à zéro est active lorsque ̅̅̅̅̅̅̅ = 0 : le compteur passe immédiatement
(instantanément) à zéro, sans rendre compte au signal d’horloge CLK.
 Le mode de remise à zéro est désactive lorsque ̅̅̅̅̅̅̅ = 1.
- RCO : sortie de fin du comptage.
 RCO = 1 : fin d’un cycle de comptage de 0 à 9 (pour le CI 74160),
fin d’un cycle de comptage de 0 à 15 (pour le CI 74161).
 La sortie RCO est utilisée pour la mise en cascade synchrone des compteurs.
2- Brochage des circuits intégrés 74160 – 74161:
Figure 24
13
PAGE 40
Figure 25
74161

̅̅̅̅̅̅̅̅
oad 9 Entrée de chargement synchrone (active au niveau bas)
̅̅̅̅̅̅̅ 1 Entrée de remise à zéro asynchrone (active niveau bas)
CLK 2 Entrée d’impulsion d’horloge (front déclenché : front montant)
ENP 7 Entrée de validation de comptage
ENT 10 Entrée de validation de comptage et d’activation de RCO
RCO 15 Sortie d’horloge pour la mise en cascade ou sortie de fin de
comptage
GND 8 Masse (0 V)
a) Table de fonctionnement des circuits intégrés 74160 - 74161 :
Mode d’action ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ ENT.ENP CLK

Chargement QA=A , QB=B ,
0 1 X 
synchrone QC= C , QD=D
QA=0 , QB=0 ,QC=0 , QD=0 X 0 X X
asynchrone
Inhibition Qn+1 = Qn ; bloqué - non
1 1 0 X
(sans changement) validé
Comptage pour le 74160
1 1 1 
(incrémentation) Compteur binaire (0...15)
pour le 74161
14
PAGE 41
b- Chronogrammes du circuit intégré 74160 :
Figure 26
c- Chronogrammes du circuit intégré 74161 :
Figure 27
15
PAGE 42
6- Mise en cascade synchrone des compteurs intégrés 74160 - 74161 :
Figure 28
1- Présentation :
- 74162 : compteur synchrone BCD.
- 74163 : compteur synchrone binaire modulo 16.
- CLK : entrée d’horloge, active sur front montant.

- ENP et ENT : entrée de validation ou autorisation du
compteur :
 Compteur validé : si ENT = 1 et ENP = 1.
 Compteur bloqué : si ENT ou ENP = 0. Figure 29
 Le mode de chargement est validé lorsque ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 0 :
le compteur charge les valeurs des entrées de programmation DCBA. Il doit attendre le front
montant de l’horloge CLK (puisque l’entrée de
chargement est synchrone) pour charger cette valeur sur
les sorties :
QDQCQBQA = DCBA
 Le mode de chargement est désactivé lorsque
̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 1.
- ̅̅̅̅̅̅̅ : entrée de remise à zéro synchrone.

 Le mode de remise à zéro est active lorsque ̅̅̅̅̅̅̅ = 0:
le compteur doit attendre le front montant de l’horloge CLK
pour passer à zéro. Figure 30
 Le mode de remise à zéro est désactive lorsque ̅̅̅̅̅̅̅ = 1,
- RCO : sortie de fin de comptage.
 RCO = 1 : fin d’un cycle de comptage de 0 à 9 (pour le CI 74162),
fin d’un cycle de comptage de 0 à 15 (pour le CI 74163).
 La sortie RCO est utilisée pour la mise en cascade synchrone des compteurs.
2- Brochage des circuits intégrés 74162 – 74163:
Figure 31
16
PAGE 43
Figure 32 74163

̅̅̅̅̅̅̅̅
oad 9 Entrée de chargement synchrone (active au niveau bas)
̅̅̅̅̅̅̅ 1 Entrée de remise à zéro synchrone (active niveau bas)
CLK 2 Entrée d’impulsion d’horloge (front déclenché : front montant)
ENP 7 Entrée de validation de comptage
ENT 10 Entrée de validation de comptage et activation de RCO
RCO 15 Sortie d’horloge pour la mise en cascade ou sortie de fin de
comptage
GND 8 Masse (0 V)
a) Table de fonctionnement des circuits intégrés 74162 - 74163 :
Mode d’action ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅ ENT.ENP CLK

QA=A , QB=B ,
Chargement synchrone 0 1 X 
QC= C , QD=D
QA=0 , QB=0 ,QC=0 , QD=0 X 0 X 
synchrone
Inhibition Qn+1 = Qn ; bloqué - non
1 1 0 X
(sans changement) validé
pour le 74162
Comptage (incrémentation) 1 1 1 
Compteur binaire (0...15)
pour le 74163
17
PAGE 44
Figure 33
Figure 34
18
PAGE 45
6- Mise en cascade synchrone des compteurs intégrés 74162 - 74163 :
Figure 35

1- Présentation :
- 74168 : compteur/ décompteur synchrone BCD.

- 74169 : compteur/décompteur synchrone binaire à 4 bits
modulo 16.
- Les modes de fonctionnement du compteur 74168 et le
compteur binaire 74169 sont identiques, avec la seule
différence étant les séquences de comptage.
- Les 2 circuits possèdent deux entrées de validation de Figure 36
comptage : (̅̅̅̅̅̅̅ et ̅̅̅̅̅̅ ) activent au niveau BAS.
- la sortie d’horloge (̅̅̅̅̅̅̅ : Ripple clock ) sert à la mise en cascade, l'entrée ̅̅̅̅̅̅̅ est utilisé pour
activer la sortie ̅̅̅̅̅̅̅ .
- Entrées de données (A, B, C et D) permettent d'utiliser les circuits comme compteurs
programmables.
 Le mode de chargement est validé lorsque ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 0: le compteur charge les valeurs des
entrées de programmation DCBA. Il doit attendre le front montant de l’horloge CLK (puisque
l’entrée de chargement est synchrone) pour charger cette valeur sur les sorties :
QDQCQBQA = DCBA.
 Le mode de chargement est désactive lorsque ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 1.
- L'entrée de contrôle de comptage ou de décomptage (U/D ̅ ) permet de choisir le fonctionnement
du circuit en compteur ou décompteur.
- Absence d’entrée de remise à zéro mais cette fonction peut être obtenue en utilisant l’entrée de
chargement ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ = 0 et en programmant DCBA = 0000.
2- Brochage des circuits intégrés 74168 – 74169 :
Figure 37
19
PAGE 46
74168 74169
Figure 38
Désignation Broche fonction
̅̅̅̅̅̅̅̅̅ 9 Entrée de chargement parallèle synchrone (Active au niveau BAS)
A, B, C, D 3,4,5,6 Entrées de données ou entrées de programmation
CLK 2 Entrée de signal d’horloge active au front montant
U/ ̅ 1 Entrée de contrôle de sens de comptage (comptage / décomptage)
̅̅̅̅̅̅̅ , ̅̅̅̅̅̅̅ 7, 10 Entrées de validation de comptage
GND 8 Masse (0 V)
Mode d’action ̅̅̅̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅ ̅̅̅̅̅̅̅ ̅ CLK

Chargement synchrone QA=A , QB=B ,QC= C , QD=D 0 X X X 
Inhibition 1 1 X X X
Qn+1 = Qn ; bloqué - non validé
(Sans changement) 1 X 1 X X
Compteur décimal (0..9)
Comptage pour le 74168
1 0 0 1 
(Incrémentation) Compteur binaire (0..15)
pour le 74169
décompteur décimal (9.. 0)
Décomptage pour le 74168
1 0 0 0 
(décrémentation) décompteur binaire (15.. 0)
pour le 74169
20
PAGE 47
Figure 39
Figure 40
21
PAGE 48
6- Mise en cascade synchrone des compteurs intégrés 74168 et 74169 :
Figure 41
22
PAGE 49
THÈME 3 : LOGIQUE SEQUENTIELLE
SEQUENCE 2: GRAFCET SYNCHRONISE
I- Définition d’un GRAFCET

Le GRAFCET (GRAphe Fonctionnel
de Commande Etape - Transition) est un
diagramme fonctionnel dont le but est de
décrire graphiquement les différents
comportements d'un automatisme séquentiel.
Le Grafcet (Figure 1) se compose d'étapes,
auxquelles sont associées des actions, des
transitions, auxquelles sont associées des
réceptivités et des liaisons orientées.
Figure 1
II- Classification des actions
II-1- Action continue
Exemple :
Symbole Description
1 Action 1 X1
h
Action 1
Action 1 = X1 : L'exécution de l'action 1 se poursuit tant que l'étape 1 est active.

II-2- Action conditionnelle
Exemple :
Symbole Description
1 Action 1 si C = 1
h X1
Forme 1
Condition C
Condition C
1 Action 1 Action 1
h
Action 1 = X1 . C
Forme 2
L’action 1 conditionnelle n'est exécutée que si l'étape 1 associée est active et si la condition C
associée est vraie. Cette condition notée C est une expression booléenne portant sur l'ensemble
des entrées, des variables d'étapes et exprimée à l'aide des opérateurs logiques et, ou , non.
23
PAGE 50
II-3- Action retardée
Exemple : C’est un cas particulier d’action conditionnelle dans laquelle le temps intervient comme
condition associée à l’action.
Symbole Description
Action retardée : la condition d’assignation

n’est vraie qu’après une durée t1 depuis
t1/X1 l’activation de l’étape 1.
1 Action 1 X1
t1
h
Action 1
Action limitée dans le temps : la condition

d’assignation n’est vraie que pendant une
t1/X1 durée t1 depuis l’activation de l’étape 1.
1 Action 1 X1
t1
h
Action 1
III- Complément sur les étapes

III-1- Etape source
Définition Exemple
Une étape source est une étape qui ne

possède aucune transition amont.
Pour que cette étape soit active, il faut
qu’elle soit :
- Une étape initiale.
- Forcée depuis un grafcet
hiérarchiquement supérieur.
24
PAGE 51
III-2- Etape puits
Définition Exemple
Une étape puits est une étape qui ne

possède aucune transition aval. Sa
désactivation ne peut se faire
que par un ordre de forçage
IV- Exemple: Système station de lavage de voitures (Figure 2)

IV-1- Présentation du système
Vidéo
Le système comporte essentiellement :
- Un portique, supportant deux rouleaux verticaux et un rouleau horizontal, entraîné par un
moteur électrique M1 à deux sens de marche : avant et arrière ;
- Un moteur électrique M2 pour la montée et la descente du rouleau horizontal ;
- Un moteur électrique M3 associé à un mécanisme permettant la rotation des trois rouleaux.
- Un capteur de fin de course avant (S3) du portique;
- Un capteur de fin de course arrière (S1) du portique;
- Un capteur de proximité (S2) détectant la présence d’une voiture;
- Deux capteurs de fin de courses haut (S20) et bas (S21) du rouleau horizontal ;
- Un dispositif de séchage de la voiture situé sur la partie haute du portique;
- Un dispositif de diffusion, constitué d’une pompe et de deux électrovannes, permettant d’arroser
la voiture avec de l’eau ou de l’eau savonnée ;
- Une carte de commande;
- Un pupitre de commande.
Le déplacement du portique sur les rails est assuré par des roues lisses.
25
PAGE 52
Aut/Man ARU
Dcy Acq
Figure 2 : Représentation schématique de la station de lavage

IV-2- Fonctionnement
A l’état initial, le portique est en position arrière détectée par le capteur S1, le rouleau horizontal
est en position haute détectée par le capteur S20 et une voiture est présente sur le tunnel de
lavage détecté par le capteur S2.
Une action sur le bouton de départ cycle Dcy par l’opérateur permet de lancer le cycle suivant:
- Prélavage et avance portique jusqu’au capteur S3;
- savonnage et recul portique jusqu’au capteur S1;
- mise en rotation des trois rouleaux, descente du rouleau horizontal jusqu’au capteur S21 et
avance du portique jusqu’au capteur avant portique S3 ;
- mise en rotation des trois rouleaux, rinçage et retour du portique jusqu’au capteur arrière portique
S1 ;
- arrêt de rotation des trois rouleaux et montée du rouleau horizontal jusqu’au capteur S20.
- séchage de la voiture et avance du portique jusqu’au capteur arrière portique S3.
- séchage de la voiture et recul du portique jusqu’au capteur avant portique S1.
NB : Le mécanisme d’éloignement et de rapprochement des rouleaux verticaux de la voiture ne
fait pas partie de l’étude.
IV-3- Choix technologiques
Action Préactionneurs Actionneurs capteurs
Déplacement portique KM1 (Avant) Moteur asynchrone triphasé M1 S3
KM2 (Arrière) S1
Déplacement rouleau horizontal KM3 (Descente) Moteur asynchrone triphasé M2 S21
KM4 (Montée) S20
Rotation des trois rouleaux KM5 Moteur asynchrone triphasé M3
Pompe de diffusion de l’eau ou de l’eau KMP Moto-pompe MP
savonnée
Prélavage et rinçage KEV1 Electrovanne EV1
Savonnage KEV2 Electrovanne EV2
Séchage KM6 Moteur asynchrone triphasé M4
Capteur de présence voiture S2
Bouton poussoir de départ cycle Dcy
Bouton poussoir d’acquittement Acq
Bouton d’arrêt d’urgence ARU
Commutateur rotatif pour marche automatique et marche manuel Aut/Man
26
PAGE 53
La traduction du fonctionnement de ce système en grafcet d’un point de vue de la partie
commande a abouti au résultat suivant :
a- Solution 1 : GRAFCET global (Figure 3)
00
Dcy.S1.S2.S20
01 KM1 KEV1 KMP Tâche  : Prélavage et avance portique
S3
02 KM2 KEV2 KMP Tâche  : Savonnage et recul portique
S1
03 KM1 KM3 KM5
S3.S21
04 KM2 KM5 KEV1 KMP Tâche  : Lavage et rinçage
S1
05 KM4
S20
06 KM1 KM6
S3 Tâche  : Séchage
07 KM2 KM6
S1 Figure 3
b- Solution 2 : GRAFCET Synchronisé

Les données relatives au fonctionnement du système station de lavage des voitures fait résulter
quatre tâches principales. Le tableau suivant résume les quatre tâches réalisées par le système.
Tâches fonctions
Tâche  Prélavage et avance portique
Tâche  Savonnage et retour portique
Tâche  Lavage et rinçage
Tâche  Séchage
27
PAGE 54
Ainsi le GRAFCET de la Figure 3 peut-être subdivisé en quatre GRAFCETS élémentaires,
appelés GRAFCETS esclaves ou aussi GRAFCETs Tâches, faciles à lire et à déchiffrer. Chaque
GRAFCET esclave décrit le fonctionnement d’une tâche :
La Tâche  est décrite par le GRAFCET GT1.
La Tâche  est décrite par le GRAFCET GT2.
La Tâche  est décrite par le GRAFCET GT3.
La Tâche  est décrite par le GRAFCET GT4.
Ces quatre grafcets nécessitent l’ajout d’un GRAFCET coordinateur appelé GRAFCET de
Coordination des Tâches (GCT) ou GRAFCET maître dont le rôle est le pilotage des grafcets
esclaves conformément aux exigences du cahier des charges. Cette solution est appelée
synchronisation de grafcets.
L’ensemble des GRAFCETs tâches (GT1, GT2, GT3 et GT4) et de coordination des tâches (GCT)
constituent le GRAFCET de Production Normale (GPN).
 éfinition d’un G F synchronisé

Synchroniser un GRAFCET, c’est rendre l’évolution de l’un dépend de l’évolution de ou des
autres.
 Méthode générale de Synchronisation par GRAFCET de coordination
Généralement, cinq règles doivent être respectées pour la synchronisation d’un GRAFCET.
Exemple (Figure 4):
 Le GRAFCET esclave « tâche 1 (GT1) » attend à sa première transition qu’une ou plusieurs
étapes du GRAFCET de coordination (GCT) soient actives (X11) pour déclencher l’exécution de
sa tâche.
 Le GRAFCET esclave (GT1) enchaîne ses étapes normalement.
 Quand le traitement du GRAFCET esclave (GT1) est terminé, une étape supplémentaire sans
action (étape 25) reste active pour signaler au GRAFCET de coordination (GCT) que le traitement
est terminé.
 L’état de cette étape (X25) est utilisé dans une réceptivité du GRAFCET de coordination (GCT)
pour qu’il puisse prendre en compte l’achèvement de la tâche 1.
 L’évolution du GRAFCET de coordination (X12) permet au GRAFCET esclave (GT1) de
s’initialiser pour un prochain traitement.
 Appel
"Tâche 1 "
 Enchaînement
Réponse

"Fin de

tâche"
Initialisation
Figure 4
28
PAGE 55
L’application de cette méthode au système station de lavage de voitures a donné ce qui suit
(Figure 5):
GRAFCET GRAFCET GRAFCET
GCT GT1 GT2
20 30 40
X14.Dcy.S1.S2.S20
X21 X22
21 "Tâche 1" 31 KM1 KEV1 KMP 41 KM2 KEV2 KMP
X32 S3 S1
22 "Tâche 2" 32 42
X42 X22 X23
23 "Tâche 3"
X54
24 "Tâche 4"
GRAFCET
X63 GT3
GRAFCET 50
GT4
X23
60 51 KM1 KM3 KM5
X24 S3.S21
61 KM1 KM6 52 KM2 KM5 KMP KEV1
S3 S1
62 KM2 KM6 53 KM4
S1 S20
63 54
X20 X24
Figure 5
29
PAGE 56
V- GRAFCETs hiérarchisés
V-1- Mode arrêt d’urgence

Les arrêts d’urgence peuvent être présentés par l’ensemble des options qui permettent
d’interrompre brusquement le fonctionnement d’un système automatisé. L’interruption du
fonctionnement peut être envisagée lors d’un incident de production tel que le mauvais
positionnement d’une pièce ou les incidents de la machine comme la défaillance mécanique d’un
organe. L’incorporation des arrêts d’urgences dans l’automatisme est faite surtout dans le but
d’assurer la sécurité des personnes et des biens en cas de mauvais fonctionnement de la
machine.
Normalement, le bouton d’arrêt d’urgence est de couleur rouge de type « tête de champignon »
afin d’être facilement repérable par l’opérateur en cas d’urgence. L’arrêt d’urgence agit de façon
« matériel » et « logiciel ».
Symbole
Figure 6
IV-2- Gestion de l'arrêt d'urgence dans un système automatisé
La structure des GRAFCETs hiérarchisés permet de donner des niveaux hiérarchiques différents à
plusieurs GRAFCETs d'une description de fonctionnement d'un système automatisé. L'exemple le
plus fréquent est la gestion de l'arrêt d'urgence sur un système automatisé.
La spécification du concepteur pour la gestion de l'arrêt d'urgence peut prendre la forme suivante :
en cas de défaillance, un appui sur le bouton d'arrêt d'urgence (ARU=1), entraîne l'arrêt immédiat
de toutes les actions en cours et force le système en situation initiale. Après élimination du défaut
et déverrouillage du bouton d’arrêt d’urgence, le système enchaîne normalement ses actions à
partir de sa situation initiale.
 Les principaux GRAFCETs que l'on peut trouver sont :

- GRAFCET de sécurité (de surveillance): ce GRAFCET décrit l'ensemble des procédures de
sécurité du système. C'est le GRAFCET hiérarchiquement le plus important. L'arrêt d'urgence et
les procédures de mise en route sont décrits dans ce GRAFCET.
- GRAFCET de conduite : (ou GRAFCET des Modes de Marches/arrêts) : ce GRAFCET décrit
l'ensemble des procédures de Marches (auto, Cycle/Cycle, Manuel...) et des arrêts normaux.
- GRAFCET de maintenance : ce GRAFCET précise les procédures d’intervention de
l’opérateur et de réglage de la partie opérative.
- GRAFCET de coordination de tâches : ce GRAFCET est le niveau de description du
fonctionnement normal de l'automatisme. Il assure la coordination et le pilotage des tâches
représentant les différentes fonctions du système.
30
PAGE 57
GRAFCET de sécurité (GS)
Le GRAFCET de sécurité est
hiérarchiquement supérieur
F/GC
GRAFCET de conduite (GC) F/GCT F/GC : se lit « Forçage sur GC »
F/GCT
GRAFCET de coordination de tâches (GCT)
GRAFCET GRAFCET
Tâche 1 Tâche n
Figure 7
 Le GRAFCET de sécurité (GS) présente un niveau hiérarchique supérieur aux autres

GRAFCETs.
 L’ordre de forçage est représenté dans un double rectangle associé à l’étape pour le différencier
d’une action ordinaire. Il est prioritaire par rapport à l’application des
règles d’évolution. Ces ordres sont toujours des forçages à un.
 Les numéros des étapes forcées sont contenus entre les accolades.
 Si plusieurs étapes doivent être actives alors il faut les séparer par le
caractère " , " (virgule).
 Si un Grafcet doit être forcé à l'état vide (aucune étape active) alors aucune étape ne doit être
précisée entre les deux accolades.
IV-3- Différentes situations possibles des forçages :

a) Forçage en situation initiale {init} :
Exemple
A l'activation de l'étape 2, l'étape initiale 20 du
GRAFCET (GC) est activée et toutes les autres étapes
sont désactivées. A la désactivation de l’étape 2, le
GRAFCET (GC) reprend son évolution normale.
Figure 8
b) Forçage en situation vide { } :

Exemple
A l'activation de l'étape 2, toutes les étapes du
GRAFCET (GC) sont désactivées.
Le forçage dans une situation vide nécessite par la
suite le forçage dans une situation non vide pour
pouvoir redémarrer.
Figure 9
31
PAGE 58
c) Forçage dans une situation donnée {I, J,..} :
Exemple
A l'activation de l'étape 2, les étapes 20 et 23 du
GRAFCET (GC) sont désactivées et les étapes 21,
22 sont activées. A la désactivation de l’étape 2, le
GRAFCET (GC) reprend son évolution normale.
Figure 10
d) Forçage dans une situation courante { * } :
Exemple
A l'activation de l'étape 2, le GRAFCET est figé dans la
situation de cet instant : si l’étape 21 était active au
moment du forçage, elle le reste, jusqu'à désactivation
de l'étape 2. Le GRAFCET reprend alors son évolution
normale. On appelle également cet ordre « figeage ».
Figure 11
IV-4- xemple d’illustration
On suppose que le fonctionnement du système automatisé est décrit par un ensemble de
GRAFCETs synchronisés:
 GRAFCET de Sécurité, noté GS, dont l'étape initiale porte le numéro 0.
 GRAFCET de Conduite, noté GC, dont l'étape initiale porte le numéro 10.
 GRAFCET coordination de tâches, noté GCT, dont l'étape initiale porte le numéro 20.
Pour répondre aux exigences du cahier des charges, le GRAFCET de sécurité, ci-dessous,
montre les actions de forçage des GRAFCETs partiels.
- Lorsque l'étape 0 est active, les GRAFCETs de
conduite (GC) et de coordination de tâches (GCT)
sont forcés en situation initiale : les étapes 10 et 20
respectivement des GRAFCETS de conduite (GC) et de
coordination de tâches (GCT) sont forcées à un. Le
système enchaîne ses actions normalement (marche
automatique du système) si le bouton ARU n’est pas
enfoncé (̅̅̅̅̅̅= 1).
- En cas de défaillance et lorsque le bouton d’arrêt
d’urgence (ARU) est actionné (ARU = 1), l’étape 0 du
‘’ lancement du GRAFCET GC’’ GRAFCET de sécurité est réactivée et les GRAFCETs de
conduite (GC) et de coordination de tâches (GCT)
‘’défaillance’’ sont forcés en situation initiale.
- Après déverrouillage de (ARU) et réparation ou
Figure 12 maintenance, le système enchaîne ses actions
( l’étape 1 du (GS) est active ).
VI- Gestion de l’arrêt d’urgence du système station de lavage de voitures

Reprenons l’exemple du système station de lavage de voitures.
̅̅̅̅̅̅̅ =1), le GRAFCET de sécurité (GS) autorise
En absence d’anomalies ou de défaillances (ARU
l’enclenchement du GRAFCET de conduite (GC). Une étape d’attente est alors activée pour la
32
PAGE 59
maintenance du système. A la mise en énergie, l’initialisation de la partie opérative est effectuée
par l’opérateur en actionnant un bouton d’acquittement (Acq=1) (mise de la PO en état initial). Une
étape d’attente est alors activée (arrêt du système en état initial). Deux modes de fonctionnement
sont ensuite envisagés : le fonctionnement du système peut se faire automatiquement par
lancement du GRAFCET de coordination de tâches (GCT) ou manuellement pour la vérification du
fonctionnement des éléments du système. En effet :
- Si le mode automatique est sélectionné ( ut=1), l’appui sur le bouton poussoir de
départ cycle (Dcy=1) autorise le fonctionnement automatique du système grâce à
l’activation du GRAFCET de coordination de tâches (GCT). La PO enchaîne ses
actions et termine son cycle puis elle se retrouve arrêtée dans l’état initial pour
exécuter un nouveau cycle de fonctionnement.
- Si le mode manuel est choisi (Man=1), le système est en attente (mode de
vérification). ’action du bouton d’acquittement ( cq=1) met la en état initial.
Mode sécurité
Suite à une défaillance lors du fonctionnement du système (absence d’eau par exemple),
l’opérateur intervient en actionnant un bouton d’arrêt d’urgence coup de poing (ARU=1). L’étape 0
du GRAFCET de sécurité (GS) est réactivée et les GRAFCETs de conduite (GC) et de
coordination des tâches (GCT) sont forcés en situation initiale : les étapes 10 et 20 respectivement
des GRAFCETS de conduite (GC) et de coordination de tâches (GCT) sont forcées à 1. Après
déverrouillage du bouton d’arrêt d’urgence (ARU=1), le GRAFCET de sécurité (GS) autorise
l’enclenchement du GRAFCET de conduite (GC). Une fois le problème est résolu (après
réparation ou maintenance), le système enchaîne ses actions selon la description faite
préalablement.
L’application de la gestion d’arrêt d’urgence au système station de lavage de voitures a donné ce

qui suit :
GRAFCET de sécurité (GS) GRAFCET de conduite (GC)
Figure 13
Figure 14
33
PAGE 60
GRAFCET GRAFCET GRAFCET
GCT GT1 GT2
20 30 40
X21 X22
21 31 KM1 KE1 KMP 41 KM2 KEV2 KMP
X32 S3 S1
22 32 42
X22 X23
23
24
25 GRAFCET
GT3
X13
GRAFCET 50
GT4
X23
60 51 KM1 KM3 KM5
X24 S3.S21
61 KM1 KM6 52 KM2 KM5 KMP
S3 S1
62 KM2 KM6 KM4

53
S1 S20
63
54
X25 X24
Figure 15
34
PAGE 61
THÈME 4 : AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ
Sommaire
Page
I. Introduction ............................................................................................................. 2
II. Présentations ....................................................................................................... 2
II.1. Historique ............................................................................................................. 2
II.2. Généralités ........................................................................................................... 2
II.3. Structure interne .................................................................................................. 3
II.4. Brochage .............................................................................................................. 3
II.5. Symboles d’un A.L.I ............................................................................................. 4
II.6. Polarisation d’un A.L.I .......................................................................................... 4
III. Caractéristiques .................................................................................................. 5
III.1. Caractéristiques d’un A.L.I réel et idéal.............................................................. 5
III.2. Schémas équivalents.......................................................................................... 5
III.3. Caractéristiques de transfert .............................................................................. 6
IV. Loi de diviseur de tension ................................................................................... 6
V. Montages fondamentaux à base d’A.L.I ............................................................ 6
V.1. Opérateurs analogiques ..................................................................................... 6
V.1.1.Montage suiveur de tension ................................................................................ 6
V.1.2.Montage amplificateur inverseur ......................................................................... 7
V.1.3.Montage amplificateur non inverseur .................................................................. 8
V.1.4.Montage amplificateur sommateur inverseur ...................................................... 9
V.1.5.Montage amplificateur sommateur non inverseur ............................................... 9
V.1.6.Montage amplificateur de différence ................................................................. 10
V.1.7.Montage convertisseur courant/tension ............................................................ 11
V.2. Comparateurs ................................................................................................... 11
V.2.1 Comparateur inverseur à simple seuil .............................................................. 12
V.2.2 Comparateur non inverseur à simple seuil ...................................................... 12
V.2.3 Comparateur inverseur à double seuils symétriques ...................................... 13
V.2.4 Comparateur non inverseur à double seuils symétriques ............................... 14
V.3. Applications ...................................................................................................... 16
V.3.1 Oscilateur astable ............................................................................................. 16
V.3.2 Comparateur analogique (solution programmée) ............................................ 18
PAGE 62
I- Introduction
L’Amplificateur Linéaire Intégré (abréviation A.L.I) appelé encore Amplificateur OPérationnel
(abréviation Ampli op ou AO ou AOP) est un circuit intégré complexe constitué d’une
association de transistors et des éléments passifs encapsulés dans un boîtier d’où sortent un
certain nombre de pattes.
L’A.L.I est un amplificateur différentiel : c'est un amplificateur électronique qui amplifie une
différence de potentiel électrique présente à ses entrées. En pratique, les amplificateurs
linéaires intégrés ne s’utilisent quasiment jamais seuls. En fait, la plupart du temps, on leur
adjoint un à plusieurs composants additionnels (résistors, condensateurs…).
Ils sont appelés amplificateur opérationnel car leurs premières applications ont été la
réalisation des opérations mathématiques (addition, soustraction, multiplication, division,
intégration et dérivation) pour le calcul analogique. Par la suite, les applications des A.L.I se
sont bien développées. A titre d’exemple, en pratique, on les utilise pour faire :
• du filtrage audio (lorsqu’on veut éliminer du bruit ou bien des fréquences particulières) ;
• du mixage audio avec pré-amplification (montage «amplificateur additionneur» par
exemple) ;
• de l’amplification de signaux (si l’on souhaite par exemple amplifier le son d’un micro) ;
• du pilotage et de la régulation (asservissement) de moteur électrique ou autres
systèmes ;
• de la régulation de tension et de courant ;
• des convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique ;
• des oscillateurs et générateurs de formes d'onde ;
• des circuits de mise en forme de signaux acquis ;
• etc…
II- Présentations
II-1- Historique
On doit le terme d'amplificateur opérationnel (Operational Amplifier en anglais) à John R.
Ragazzini en 1947.
Les A.L.I ont été initialement développés à l’ère des tubes électroniques (figure 1). Ils étaient
alors utilisés dans les calculateurs analogiques. Actuellement, ils sont disponibles sous forme
de circuits intégrés, bien que des versions sous forme de composants discrets soient utilisés
pour des applications spécifiques.
Figure 1 : Tube électronique. Figure 2 : Exemples de circuits amplificateurs.

II-2- Généralités
Les A.L.I sont disponibles sous des formats, brochages, et niveaux de tensions
d’alimentation standardisés. Avec quelques composants externes, ils peuvent réaliser une
grande variété de fonctionnalités utiles notamment en traitement du signal.
Les principaux fabricants d’amplificateurs opérationnels sont : Analog Devices, Linear
Technology, Maxim, National Semiconductor, STMicroelectronics et Texas Instruments.
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II-3- Structure interne
L’Amplificateur Linéaire Intégré est un circuit intégré complexe constitué d’une
association de transistors et des éléments passifs (résistors, condensateurs)
intégrés sur un substrat unique (puce) dont la surface est de l'ordre de 1mm 2.
Cette puce est intégrée dans un boîtier d’où sortent un certain nombre de
connexions métalliques isolées (pattes).
A titre d’exemple, on donne à la figure 3 la structure interne du circuit µA741
comportant une vingtaine de transistors bipolaires, une dizaine de résistances et une
capacité (30pF) dite de compensation.
Figure 3 : Structure interne du CI µA741.

Brochage du CI µA741 Brochage du CI LM386
II-4- Brochage (un seul A.L.I) (un seul A.L.I)
Le brochage des circuits intégrés

diffère d’une référence à une autre. On
donne à la figure 4 quelques
exemples.
Brochage du CI LM747 Brochage du CI LM833

(deux A.L.I) (deux A.L.I)
Figure 4 : Brochage des circuits µA741, LM386, LM747 et LM833.
Un amplificateur linéaire intégré (Figure 5) comporte essentiellement :

 Une entrée inverseuse (inverting input) notée e- ou E- ;
 une entrée non inverseuse (non-inverting input) notée e+ ou E+ ;
 une sortie (output) notée S ;
 une polarisation positive notée +Vcc ou V+ ;
 une polarisation négative notée -Vcc ou V- ou VEE.
PAGE 64
Offset Non connectée
Entrée inverseuse V+
Entrée non inverseuse Sortie S
V - Offset
µA741
Figure 5
Certains circuits (comme les circuits µA741 et LM747) présentent en plus :

 deux entrées de réglage du décalage (Offset) ;
 une broche non connectée (NC).
Les deux entrées d’offset sont conçues pour recevoir un résistor de résistance variable
permettant le réglage de façon à obtenir une tension de sortie nulle en absence d’un signal
d’entrée.
Certains amplificateurs linéaires intégrés (comme le circuit LM833) ne possèdent pas le
réglage externe de l’offset.
II-5- Symboles d’un A.L.I
La figure 6a illustre deux symboles
pouvant être utilisés pour représenter
un A.L.I.
Figure 6a : Symboles d’un A.L.I.
Les tensions d’alimentation (ou de polarisation) de l’amplificateur linéaire intégré sont

rarement représentées sur le symbole (voir figure 6b). Cela permet d’alléger le montage et
de le rendre moins encombrant.
Figure 6b : Symboles d’un A.L.I sans tensions de polarisation.
II-6- Polarisation d’un A.L.I

La polarisation d’un A.L.I peut être fournie par une alimentation symétrique ou asymétrique :
II-6-1- Cas d’une alimentation symétrique II-6-2- cas d’une alimentation asymétrique
(source de tension continue à point milieu).
+Vcc +Vcc
Vs Vs
-Vcc
Polarisation symétrique Polarisation asymétrique

Figure 7 : Polarisations d’un A.L.I (polarisation symétrique et polarisation asymétrique).
PAGE 65
III- Caractéristiques
III-1- Caractéristiques d’un A.L.I réel et d’un A.L.I idéal
Les caractéristiques d’un A.L.I dans le cas réel et dans le cas idéal sont données par le
tableau ci-dessous.
Amplificateur réel Amplificateur idéal
 Tension différentielle d’entrée très petite :  Tension différentielle d’entrée nulle :

Vd = Ve+ - Ve-  0 Vd = Ve+ - Ve- = 0 ⇔ Ve+ = Ve-
 Amplification différentielle statique élevée :  Amplification différentielle statique infinie :

Ads = Vs/Vd (de l’ordre de 105). Ads = Vs/Vd = ∞
 Impédance d’entrée différentielle Ze élevée.  Impédance d’entrée différentielle infinie:

Ze = ∞
 Impédance de sortie ZS très faible.  Impédance de sortie nulle : ZS = 0
 Courants de décalage (i+et i- ) très faibles.  Courant de décalage nul : i+ = i- = 0
Les A.L.I commercialisés sont livrés avec des notices techniques qui précisent un nombre
relativement important de caractéristiques à prendre en compte pour orienter le choix de
l’utilisateur.
On donne au tableau ci-dessous certaines caractéristiques typiques de quelques A.L.I.

Ordre de Bipolaire BiFET Bimos Cmos
Propriété
grandeur (LM741) (TL081) (CA3140) (LMC6035)
Amplification Ads=Vs/(Ve+-Ve-) > 105 2*105 2*105 105 106
Impédance d'entrée Ze (Ω) > 105 2*106 1012 1,5*1012 > 1013
Impédance de sortie Zs (Ω) < 200 75 100 60 100
Courants de décalage i+, i- < 500 nA 80 nA 30 pA 10 pA 0,02 pA
Tension d'offset Voff (mV) < 10 1 3 8 0,5
III-2- Schémas équivalents

On déduit, à partir des caractéristiques d’un A.L.I, son schéma équivalent dans les deux cas
suivants :
i+ +
Zs i+=0 +
Vd Ze Ads.Vd Vs Vd=0 Ads.Vd Vs
i- i-=0
- -
- -
Ve Ve
Figure 8 : Schémas équivalents d’un A.L.I réel et idéal.
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III-3- Caractéristiques de transfert
On donne à la figure 9 la caractéristique de transfert d’un A.L.I dans les cas réel et idéal.
 Dans la zone  :
 Dans la zone  :
La tension de sortie VS de l’A.L.I évolue Cette zone correspond au
linéairement entre les valeurs -Vsat  -Vcc et fonctionnement en régime linéaire où
+Vsat  +Vcc. Vd=0 .
Dans cette zone l’A.L.I fonctionne en régime
linéaire.  Dans les zones  et  :
 Dans les zones  et  : Ces deux zones correspondent au
La tension de sortie VS reste constante telle que fonctionnement en régime saturé. On
VS = -Vsat  -Vcc ou bien VS = +Vsat  +Vcc . remarque que :
Dans ces deux zones l’A.L.I fonctionne en régime Si Vd < 0 alors Vs = -Vsat  -Vcc
saturé. Si Vd > 0 alors Vs = +Vsat  +Vcc
Figure 9 : Caractéristique de transfert d’un A.L.I réel et idéal.

L’A.L.I présente donc deux régimes de fonctionnement : linéaire et saturé.
On se limite dans la suite de ce cours à l’étude de quelques montages à base d’A.L.I
supposés idéaux (ou parfaits).
IV- Loi de diviseur de tension Vcc
La loi de diviseur de tension permet de déterminer la tension i
aux bornes d’un dipôle placé en série avec d’autres dipôles.
R2
Exprimons par exemple V1 en fonction de R1, R2 et Vcc.
𝑶𝒏 𝒂 𝑽𝟏 = 𝑹𝟏 . 𝒊
𝑽𝒄𝒄
𝑶𝒓 𝑽𝒄𝒄 = (𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 ) 𝒊 ⇒ 𝒊 = R1
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 V1
𝑽𝒄𝒄 𝑹𝟏
⇒ 𝑽𝟏 = 𝑹𝟏 ⇒ 𝑽𝟏 = 𝑽𝒄𝒄
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
Figure 10
V- Montages fondamentaux à base d’A.L.I
V-1- Opérateurs analogiques (fonctionnement en régime linéaire) +Vcc
V-1-1- Montage suiveur de tension
Le montage suiveur de tension est représenté par la figure 11.
La sortie est reliée à l’entrée inverseuse (il y a une réaction négative)
-Vcc Vs
et la tension d’entrée est reliée à l’entrée non inverseuse. Ve
Figure11 : montage suiveur de tension.
PAGE 67
a- Expression de Vs en fonction de Ve
D’après la loi des mailles on a : Vs + Vd - Ve = 0 or Vd = 0 (A.L.I est idéal)
D’où : Vs = Ve
b- Amplification en tension
On définit l’amplification en tension
𝑽𝒔
𝑨𝒗 =
𝑽𝒆
Dans le cas d’un montage suiveur de tension on a :
𝑽𝒔
𝑨𝒗 = = 𝟏
𝑽𝒆
c- Exemple d’allure de Vs (t)
Ve, Vs
t
Figure 12 : Représentation de l’allure de Vs(t)
pour un signal de Ve(t) sinusoïdale.
Le montage suiveur de tension a une très haute impédance d’entrée et une très basse
impédance de sortie. Il est utilisé essentiellement comme adaptateur d’impédance.
V-1-2- Montage amplificateur inverseur
Le montage amplificateur inverseur est représenté par la figure 13. La sortie est reliée à
l’entrée inverseuse et la tension d’entrée est appliquée à l’entrée inverseuse à travers un
résistor de résistance R1.
a- Expression de Vs en fonction de Ve, R1 et R2 i R2
L’A.L.I est idéal : Vd = 0.

+Vcc
i R1
D’après la loi des mailles on a :
𝑽𝒔 + 𝑹𝟐 . 𝒊 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = −𝑹𝟐 . 𝒊
𝑽𝒆 -Vcc Vs
𝑽𝒆 + 𝑹𝟏 . 𝒊 = 𝟎 ⇒ 𝒊 = − Ve
𝑹𝟏
𝑽𝒆 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑹𝟐 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑽𝒆
𝑹𝟏 𝑹𝟏
Figure 13 : montage amplificateur inverseur.
L’amplification en tension dans le cas d’un montage amplificateur inverseur est exprimé par
la relation suivante :
𝑽𝒔 𝑹𝟐
𝑨𝒗 = = −
𝑽𝒆 𝑹𝟏
➢ On distingue trois cas :
➢ Si R2 < R1 : montage atténuateur ;
➢ si R2 = R1 : Montage inverseur ;
➢ si R2 > R1 : montage amplificateur inverseur.
PAGE 68
c- Exemple d’allures de Vs (t)
Ve, Vs Ve, Vs
t t
Si R2 > R1 : montage amplificateur inverseur. Si R2 < R1 : montage atténuateur.
Ve, Vs
t Figure 14 : allures de Vs(t) pour un

signal de Ve(t) sinusoïdal.
Si R2 = R1 : montage inverseur.
V-1-3- Montage amplificateur non inverseur
Le montage amplificateur non inverseur est représenté par la figure 15. La sortie de l’A.L.I
est reliée à l’entrée inverseuse et la tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée non
inverseuse. +Vcc
a- Expression de Vs en fonction de Ve, R1 et R2

D’après la loi des mailles on a :
-Vcc i
𝑽𝒔 − 𝑹𝟐. 𝒊 − 𝑹𝟏. 𝒊 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = (𝑹𝟐 + 𝑹𝟏). 𝒊 R2 i

𝑽𝒆 Ve i
𝑽𝒆 − 𝑹𝟏 . 𝒊 = 𝟎 ⇒ 𝒊 = Vs
𝑹𝟏 R1
𝑽𝒆 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = (𝑹𝟏 + 𝑹𝟐). ⇒ 𝑽𝒔 = . 𝑽𝒆 = (𝟏 + ). 𝑽𝒆
𝑹𝟏 𝑹𝟏 𝑹𝟏
Figure 15 : Montage
amplificateur non inverseur.
L’amplification en tension dans le cas d’un montage amplificateur non inverseur est
exprimée par la relation suivante :
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟐
𝑨𝒗 = = (𝟏 + )
𝑹𝟏 𝑹𝟏
➢ On obtient à la sortie de ce montage un signal amplifié dont l’amplification en tension est

R2+R1
positive égale à R1
d’où le nom du montage amplificateur non inverseur.
PAGE 69
c- Exemple d’allure de Vs (t)
Ve, Vs
Figure 16 : Allure de Vs(t) pour Ve(t) un signal sinusoïdal.

V-1-4- Montage amplificateur sommateur inverseur
Le montage amplificateur sommateur inverseur est représenté par la figure 17. On remarque
la présence d’une réaction négative. Le montage admet plus qu’une tension d’entrée (dans
notre cas on a deux tensions V1, V2) qui sont appliquées à l’entrée inverseuse de l’A.L.I.
a- Expression de Vs en fonction de V1, V2, R1 et R2
𝑽𝒔 + 𝑹𝟐 . 𝒊𝟑 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = −𝑹𝟐 . 𝒊𝟑 𝒂𝒗𝒆𝒄 𝒊𝟑 = 𝒊𝟏 + 𝒊𝟐
𝑽𝟏
𝑽𝟏 − 𝑹𝟏 . 𝒊𝟏 = 𝟎 ⇒ 𝒊𝟏 =
𝑹𝟏
𝑽𝟐
𝑽𝟐 − 𝑹𝟏 . 𝒊𝟐 = 𝟎 ⇒ 𝒊𝟐 =
𝑹𝟏
𝑽𝟏 𝑽𝟐 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = −𝑹𝟐 . ( + ) ⇒ 𝑽𝒔 = − (𝑽𝟏 + 𝑽𝟐)
𝑹𝟏 𝑹𝟏 𝑹𝟏
Figure 17 : Montage amplificateur
sommateur inverseur.
➢ On obtient à la sortie de ce montage un signal représentant la somme de deux
R2
signaux d’entrée avec une amplification négative égale à (- ) d’où le nom du montage
R1
amplificateur sommateur inverseur.
➢ Si R1= R2 on aura 𝐕s= - (V1+V2) et le montage est dit sommateur inverseur.

b- Exemple d’allure de Vs (t) dans le cas d’un montage sommateur inverseur
V1 ,V2, Vs
t Figure 18 : Allure de Vs(t) pour V1(t) et

V2(t) des signaux sinusoïdaux.
V-1-5- Montage amplificateur sommateur non inverseur

Le montage amplificateur sommateur non inverseur est représenté par la figure 19. On
remarque la présence d’une réaction négative et de plusieurs tensions d’entrée (deux
tensions V1 et V2 dans notre cas) qui sont appliquées à l’entrée non inverseuse de l’ A.L.I.
PAGE 70
i1 R
𝑽𝒔 − 𝑹𝟐. 𝒊 − 𝑹𝟏. 𝒊 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = (𝑹𝟐 + 𝑹𝟏). 𝒊 +Vcc
𝑽𝟐 − 𝑹 . 𝒊𝟐 − 𝑹𝟏 . 𝒊 = 𝟎 i2 R
𝑽𝟏 − 𝑹 . 𝒊𝟏 − 𝑹𝟏 . 𝒊 = 𝟎
⇒ 𝑽𝟐 + 𝑽𝟐 − 𝑹(𝒊𝟏 + 𝒊𝟐 ) − 𝟐 . 𝑹 𝒊 = 𝟎 -Vcc
𝑽𝟏 + 𝑽𝟐
𝑶𝒓 𝒊𝟏 + 𝒊𝟐 = 𝟎 ⇒ 𝒊 = R2 i
𝟐 . 𝑹𝟏 V1 V2 i
𝑽𝟏 + 𝑽𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 Vs
⇒ 𝑽𝒔 = (𝑹𝟏 + 𝑹𝟐) . ⇒ 𝑽𝒔 = (𝑽𝟏 + 𝑽𝟐)
𝟐 𝑹𝟏 𝟐 𝑹𝟏 R1
Figure 19 : Montage amplificateur

sommateur non inverseur.
➢ On obtient à la sortie de ce montage un signal représentant la somme de deux signaux
R2 + R1
d’entrée avec une amplification positive égale à d’où le nom du montage
2 R1
amplificateur sommateur non inverseur.
➢ Si R1= R2 on aura Vs = (V1+V2) et le montage est dit sommateur non inverseur.
b- Exemple d’allures de Vs (t) dans le cas d’un montage sommateur non inverseur
V1, V2, Vs
t
Figure 20 : Allure de Vs(t) pour V1(t) et
V2(t) signaux sinusoïdaux.
V-1-6- Montage amplificateur de différence

On donne à la figure 21 le montage amplificateur de différence qui présente une boucle de
retour sur l’entrée inverseuse et deux tensions d’entrée V2 et V1 appliquées respectivement
à l’entrée non inverseuse et à l’entrée inverseuse.
𝑽𝒔 + 𝑹𝟐 . 𝒊𝟏 − 𝑹𝟐 . 𝒊𝟐 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑹𝟐 . 𝒊𝟏 + 𝑹𝟐 . 𝒊𝟐
𝑽𝟏 − 𝑽𝒔
𝑽𝒔 + 𝑹𝟐 . 𝒊𝟏 + 𝑹𝟏 . 𝒊𝟏 − 𝑽𝟏 = 𝟎 ⇒ 𝒊𝟏 =
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑽𝟐
𝑹𝟐 . 𝒊𝟐 − 𝑹𝟐 . 𝒊𝟐 − 𝑽𝟐 = 𝟎 ⇒ 𝒊𝟐 =
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝒓𝒆𝒎𝒑𝒍𝒂𝒄𝒆𝒓 𝒊𝟏 𝒆𝒕 𝒊𝟐 𝒅𝒂𝒏𝒔 𝒍𝒆𝒙𝒑𝒓𝒆𝒔𝒔𝒊𝒐𝒏 𝒅𝒆 𝑽𝒔
𝑽𝟏 − 𝑽𝒔 𝑽𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑹𝟐 . + 𝑹𝟐 .
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑹𝟐 𝑽𝟏 𝑽𝟐 Figure 21 : Montage
⇒ 𝑽𝒔 (𝟏 − ) = − 𝑹𝟐 . + 𝑹𝟐 .
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 amplificateur de différence.
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 − 𝑹𝟐 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏)
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒔 = (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏) ⇒ 𝑽𝒔 = (𝑽𝟐 − 𝑽𝟏)
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏
10
PAGE 71
➢ On obtient à la sortie de ce montage un signal représentant la différence entre les deux
R2
signaux d’entrée avec une amplification de d’où le nom du montage amplificateur de
R1
différence.
➢ Si R2=R1 alors Vs = V2 - V1 on aura alors un montage soustracteur.
b- Exemple d’allures de Vs (t) dans le cas d’un montage soustracteur
V1, V2 ,Vs
t Figure 22 : Allure de Vs(t) pour V1(t) et

V2(t) signaux sinusoïdaux.
V-1-7- Montage convertisseur courant/tension I R
On donne à la figure 23 le montage convertisseur courant/tension.

+Vcc
Une source de courant est appliquée à l’entrée du montage I
présentant une réaction négative.
I -Vcc Vs
a- Expression de Vs en fonction de R et I
Vs + R . I = 0  Vs = - R . I
Figure 23 : Montage convertisseur
Coutant/tension.
b- Généralités
Ce montage se comporte comme un générateur de tension commandé par un courant. Un tel
montage peut être utilisé pour amplifier le courant d’une photodiode par exemple.
Le convertisseur courant/tension est aussi appelé amplificateur à transimpédance ou
Vs
amplificateur à transrésistance car le rapport de la sortie sur l’entrée donne une valeur de
I
résistance.
V-2- Comparateurs (fonctionnement en régime saturé)
Lorsque la sortie de l’amplificateur linéaire intégré n’est pas reliée à son entrée inverseuse,
l’A.L.I fonctionne en régime saturé. Dans ce cas, l’A.L.I considéré toujours comme parfait,
présente une tension de sortie qui ne pourra prendre que deux valeurs : +Vsat et -Vsat qui
sont les tensions de saturation positive et négative de l'amplificateur. Puisque l' A.L.I ne
fonctionne plus en régime linéaire il n'y a plus proportionnalité entre les tensions d'entrée et
de sortie, et la tension différentielle d'entrée Vd ne peut plus être considérée comme nulle.
En revanche les courants d'entrée le seront (i- = i+ =0).
Dans cette partie, l’A.L.I est un comparateur de deux tensions Ve et Vseuil (tension de
seuil) et fonctionne tel que Vs = Ad.Vd. Comme Ad est toujours positif, le signe de la tension
Vs est le même que celui de Vd.
D’où, lors du fonctionnement en comparateur (fonctionnement en régime saturé), on a:
𝑺𝒊 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = + 𝑽𝒔𝒂𝒕 = +𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑽𝒔𝒂𝒕 = −𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒅 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 𝒃𝒂𝒔𝒄𝒖𝒍𝒆 ( 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒈𝒏𝒆) 𝒅𝒆 + 𝑽𝒄𝒄 à − 𝑽𝒄𝒄 𝒐𝒖 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕
11
PAGE 72
V-2-1- Comparateur inverseur à simple seuil
c- a- Montage
Le montage d’un comparateur inverseur à simple seuil est
représenté par la figure 24. L’A.L.I fonctionne en boucle
ouverte : la sortie n’est liée ni à l’entrée inverseuse ni à l’entrée
non inverseuse.
La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée inverseuse de
L’A.L.I , d’où le nom du comparateur inverseur.
d- b- Fonctionnement
Vd = Ve+ - Ve- Figure 24 : Montage comparateur
Or Ve+ = Vref et Ve-= Ve inverseur à simple seuil.
d' où : Vd = Vref - Ve
De ce fait, dans le cas d’une polarisation symétrique, on a :
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 > 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = + 𝑽𝒔𝒂𝒕 = +𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 < 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑽𝒔𝒂𝒕 = −𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 = 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 𝒃𝒂𝒔𝒄𝒖𝒍𝒆 ( 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒈𝒏𝒆) 𝒅𝒆 + 𝑽𝒄𝒄 à − 𝑽𝒄𝒄 𝒐𝒖 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕
Vref est appelée tension de seuil ou de basculement. Le montage présente une seule
tension de seuil d’où le nom du comparateur à simple seuil.
e- c- Exemple de oscillogrammes de fonctionnement d- Caractéristique de transfert
Figure 25 Figure 26
f- e- Cas d’une polarisation asymétrique

Dans ce cas, l’A.L.I est polarisé entre 0V et +Vcc. On aura donc :
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 > 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = + 𝑽𝒔𝒂𝒕 = +𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 < 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = 𝟎
V-2-2- Comparateur non inverseur à simple seuil

a- Montage
Le montage d’un comparateur non inverseur à simple seuil est
représenté par la figure 27. L’A.L.I fonctionne en boucle
ouverte :
la sortie n’est liée ni à l’entrée inverseuse ni à l’entrée non
inverseuse. La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée non
inverseuse de L’A.L.I , d’où le nom du comparateur non Figure 27 : Montage comparateur non
inverseur. inverseur à simple seuil.
12
PAGE 73
b- Fonctionnement
Vd= Ve+ - Ve-
Or Ve-= Vref et Ve+ = Ve
d'où : Vd = Ve - Vref
Donc, dans le cas d’une polarisation symétrique, on a :
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 < 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = + 𝑽𝒔𝒂𝒕 = +𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 > 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑽𝒔𝒂𝒕 = −𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 = 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 = 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 𝒃𝒂𝒔𝒄𝒖𝒍𝒆 ( 𝒄𝒉𝒂𝒏𝒈𝒆 𝒅𝒆 𝒔𝒊𝒈𝒏𝒆) 𝒅𝒆 + 𝑽𝒄𝒄 à − 𝑽𝒄𝒄 𝒐𝒖 𝒊𝒏𝒗𝒆𝒓𝒔𝒆𝒎𝒆𝒏𝒕
Vref est appelée tension de seuil ou de basculement. Le montage présente une seule
tension de seuil d’où le nom du comparateur à simple seuil.
c- Exemple d’oscillogrammes de fonctionnement d- Caractéristique de transfert
Ve, Vref ,Vs
Vs
+Vcc +Vcc
+Vemax
Vref
t -Vemax Vref Ve
+Vemax
-Vemax -Vcc
-Vcc
Figure 28 Figure 29
e- Cas d’une polarisation asymétrique
Dans ce cas, l’A.L.I est polarisé entre 0V et +Vcc. On aura donc :
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 < 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = + 𝑽𝒔𝒂𝒕 = +𝑽𝒄𝒄
𝑺𝒊 𝑽𝒓𝒆𝒇 > 𝑽𝒆 ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = 𝟎
V-2-3- Comparateur inverseur à double seuils symétriques

a- Montage
Le montage d’un comparateur inverseur à double seuils est
représenté par la figure 30. L’A.L.I fonctionne en boucle fermée
avec une réaction positive : la sortie est rebouclée sur l’entrée
non inverseuse.
La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée inverseuse de
l’A.L.I d’où le nom du comparateur inverseur. Figure 30 : Montage comparateur
inverseur à double seuils.
b- Fonctionnement
La tension différentielle Vd n’est pas nulle, ce qui porte la tension de sortie Vs à la valeur de
saturation ±Vsat  ± Vcc. Le basculement de la tension de sortie s’effectue lorsque la tension
Vd est nulle.
On propose de déterminer les tensions de seuils à partir desquelles la tension de sortie Vs
bascule de + Vcc à -Vcc ou inversement de – Vcc à +Vcc. Pour se faire, établissons tout
d’abord l’expression de Vd.
Vd= Ve+ - Ve-
13
PAGE 74
𝑹𝟏
Or 𝑽𝒆− = Ve et 𝑽𝒆+= 𝑽𝒔
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
R1
⇒ Vd = .Vs - Ve
R1+R2
𝑹𝟏 R1
𝑺𝒊 𝑽𝒆 < . 𝑽𝒔 ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = +𝑽𝒔𝒂𝒕 ⇒ 𝑽𝒆 < .Vsat
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 R1+R2
𝑹𝟏 R1
𝑺𝒊 𝑽𝒆 > . 𝑽𝒔 ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = − 𝑽𝒔𝒂𝒕 ⇒ 𝑽𝒆 > .(-Vsat)
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 R1+R2
R1 R1
𝑫′𝒐𝒖 𝑳𝒆𝒔 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒖𝒊𝒍 𝒔𝒐𝒏𝒕 ∶ 𝑽𝒉 = .Vsat et Vb =- .Vsat
R1+R2 R1+R2
➢ Le montage présente deux tensions de seuil. D’où le nom du comparateur à double
seuils
➢ La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée inverseuse. D’où le nom du comparateur
inverseur.
c- Caractéristique de transfert
On donne à la figure 31 la caractéristique de transfert
d’un comparateur inverseur à double seuils.
➢ Le parcours représenté en rouge représente l’évolution
de la tension d’entrée Ve dans le sens croissant.
On remarque que Vs bascule de +Vcc à - Vcc lorsque
Ve = Vh.
➢ Le parcours représenté en vert représente l’évolution
de la tension d’entrée Ve dans le sens décroissant.
On remarque que Vs bascule de -vcc à +Vcc lorsque Ve = Vb. Figure 31
d- Exemple d’oscillogrammes de fonctionnement
+Vcc
+Vemax
Vh
Figure 32 : Allure de Vs(t) pour un signal
t
de Ve(t) sinusoïdal.
Vb
-Vemax i R2
-Vcc
+Vcc
V-2-4- Comparateur non inverseur à double seuils symétriques i R1
a- Montage Vd
Le montage d’un comparateur non inverseur à double seuils est -Vcc

Ve Vs
représenté par la figure 33. L’A.L.I fonctionne en boucle fermée
avec une réaction positive : la sortie est rebouclée sur l’entrée non
inverseuse. Figure 33 : Montage comparateur non
inverseur à double seuils.
La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée non inverseuse de
l’A.L.I d’où le nom du comparateur non inverseur.
b- Fonctionnement
Le basculement de la tension de sortie s’effectue lorsque la tension Vd est nulle.
14
PAGE 75
On propose de déterminer les tensions de seuils à partir desquelles la tension de sortie Vs
bascule de + Vcc à -Vcc ou inversement de – Vcc à +Vcc. Pour se faire, établissons
l’expression de Vd.
Vs + R2 . 𝒊 - Vd = 𝟎  Vd = R2 . i + Vs
𝑽𝒆 − 𝑽𝒔
𝑽𝒔 + 𝑹𝟐 . 𝒊 + 𝑹𝟏 . 𝒊 − 𝑽𝒆 = 𝟎 ⇒ 𝒊 =
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑽𝒆 − 𝑽𝒔 𝑹𝟐 𝑹𝟐
Vd = R2 . + Vs ⇒ Vs (1 - )+ Ve
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑹𝟏 𝑹𝟐
⇒ 𝑽𝒅 = Vs + Ve
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟏
𝑺𝒊 Vs > - Ve ⇒ 𝑽𝒅 > 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = 𝑽𝒔𝒂𝒕 ⇒ 𝑽𝒆 > − 𝑽𝒔𝒂𝒕
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟐
𝑹𝟏 𝑹𝟐 𝑹𝟏
𝑺𝒊 Vs < - Ve ⇒ 𝑽𝒅 < 𝟎 ⇒ 𝑽𝒔 = −𝑽𝒔𝒂𝒕 ⇒ 𝑽𝒆 < 𝑽𝒔𝒂𝒕
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟏 + 𝑹𝟐 𝑹𝟐
R1 R1
𝑫′𝒐𝒖 𝑳𝒆𝒔 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒖𝒊𝒍 𝒔𝒐𝒏𝒕 ∶ 𝑽𝒉 = .Vsat et Vb = - .Vsat
R1 R2
➢ Le montage présente deux tensions de seuil. D’où le nom du

comparateur à double seuils
➢ La tension d’entrée Ve est appliquée à l’entrée non
inverseuse. D’où le nom du comparateur non inverseur.
c- Caractéristique de transfert
On donne à la figure 34 la caractéristique de transfert
d’un comparateur non inverseur à double seuils.
➢ Le parcours représenté en rouge représente l’évolution
de la tension d’entrée Ve dans le sens croissant.
On remarque que Vs bascule de -Vcc à +Vcc lorsque Ve= Vh. Figure 34
➢ Le parcours représenté en vert représente l’évolution de la tension d’entrée Ve dans le
sens décroissant. On remarque que Vs bascule de +Vcc à -Vcc lorsque Ve= Vb.
d- Exemple d’oscillogrammes de fonctionnement
+Vcc
+Vemax
Vh
t
Vb
-Vemax
-Vcc
Figure 35 : Allure de Vs(t) pour Ve(t)

un signal sinusoïdal.
15
PAGE 76
V-3- Applications :
V-3-1- Oscillateur astable (montage multivibrateur)
a- Définition
Un montage astable est un générateur autonome qui délivre une tension périodique de
forme rectangulaire. Le mot astable veut dire qu’il n'y a pas d'état stable d'où l'alternance
d'états hauts et d'états bas.
Fonction ASTABLE = Production autonome d’un signal rectangulaire périodique.
b- Symbole de la fonction astable
c- Schéma de principe de la fonction astable
+Vcc
d- Montage et interprétation
Le montage à étudier est représenté par la figure 36. Il est -Vcc
constitué d'un comparateur à deux seuils (présence d’une

C
réaction positive à travers R2). La sortie de l’A.L.I est aussi Vc R2 Vs
rebouclée sur l'entrée inverseuse par un circuit RC. Les deux R1
seuils de comparaison sont Vh pour les valeurs croissantes et
VL pour les valeurs décroissantes.
Figure 36 : Oscillateur astable.
e- Détermination des deux tensions de basculement VH et VL

Fonctionnant en régime saturé, la tension Vs à la sortie du montage ne peut prendre
que deux valeurs : +Vsat  +Vcc et -Vsat  -Vcc.
Le montage présente deux tensions de seuil. D’où le nom du

Le basculement de Vs de +Vcc à -Vcc ou inversement s’effectue lorsque Vd=0.
+ -
Vd= Ve - Ve
𝑹𝟏
Or 𝑽𝒆− = Vc et 𝑽𝒆+= 𝑽𝒔
𝑹𝟏 + 𝑹𝟐
R1
⇒ Vd = .Vs - Vc
R1+R2
R1 R1
𝑫′𝒐𝒖 𝑳𝒆𝒔 𝒕𝒆𝒏𝒔𝒊𝒐𝒏𝒔 𝒅𝒆 𝒔𝒆𝒖𝒊𝒍 𝒔𝒐𝒏𝒕 ∶ 𝑽𝑯 = .Vsat et 𝑽𝑳 = - .Vsat
R1+R2 R1+R2
16
PAGE 77
f- Oscillogrammes
Vs
+Vsat
t
-Vsat
TL TH
Vc T
+Vsat
VH
TH : durée de l’état haut
TL : durée de l’état bas
t1 t T : période du signal de sortie
VL
-Vsat
Figure 37 : Oscillogramme de
Vc(t) et Vs(t).
g- Interprétation des oscillogrammes
La tension de sortie de l’A.L.I ne peut prendre pour valeurs que +Vsat ou –Vsat.
Pour décrire l'évolution d'un système périodique, on choisit un point de départ (une
condition initiale) et on parcourt un cycle de fonctionnement afin de revenir au même
point de départ.
✓ A l'instant t = 0 : On suppose que le condensateur est totalement déchargé et
que Vs= +Vsat.
✓ Pour 0 < t < t1 : Le condensateur C se charge et Vc(t) croit exponentiellement
vers +Vsat.
✓ A l'instant t1 : Vc (t1) = VH  Vd=0  Vs bascule.
✓ Pour t > t1 :
➢ le condensateur se décharge exponentiellement à travers R, Vc(t) décroît

exponentiellement depuis la valeur VH vers -Vsat.
➢ Lorsque Vc atteint VL, le comparateur commute et Vs passe de -Vsat à
+Vsat.
On retrouve la condition initiale de départ. Le cycle recommence.
h- Détermination de la période T et du rapport cyclique α
➢ On donne TH = R.C. ln(1 + 2.R1/R2) ; ln étant la fonction logarithme népérien.
➢ On défie le rapport cyclique  par :  = TH/T
Le signal de sortie Vs étant un signal carré (TH = TL), d’où le rapport cyclique :
 = TH/(TH+TL) = TH/2TH= 1/2   = TH/T = 1/2  T = 2.TH
D’où : T = TH + TL = 2. R.C. ln(1 + 2.R1/R2)
Dans le cas ou R1 = R2, l’expression de la période T devient : T = 2 R.C ln(3)  2,2 R.C
17
PAGE 78
V-3-2- Comparateur analogique (Solution programmée en utilisant le microcontrôleur
16F876A).
- Le microcontrôleur 16F876A intègre deux comparateurs analogiques (C1 et C2).
- RA0/AN0 et RA3/AN3 sont les entrées du comparateur C1.
- RA1/AN1 et RA2/AN2 sont les entrées du comparateur C2.
- Les sorties des comparateurs C1OUT et C2OUT peuvent être obtenues au niveau des
broches RA4 et RA5.
a- Configuration des deux comparateurs
La configuration des deux comparateurs C1 et C2 se fait par le registre de contrôle CMCON.
Registre CMCON :
Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0
C2OUT C1OUT C2INV C1INV CIS CM2 CM1 CM0
➢ C1OUT et C2OUT : sorties respectivement des comparateurs C1 et C2.
➢ C1INV et C2INV : bit d’inversion de l’état des sorties des comparateurs :
Si CXINV=1  l’état de la sortie du comparateur CX est inversé ;
si CXINV=0  l’état de la sortie du comparateur CX n’est pas inversé.
X = 1 ou 2.
➢ CIS : bit du multiplexage des entrées : RA0/RA3 et RA1/RA2.
Si CIS=0  RA0 est aiguillée vers l’entrée inverseuse du comparateur C1 ;
RA1 est aiguillée vers l’entrée inverseuse du comparateur C2.
Si CIS=1  RA3 est aiguillée vers l’entrée inverseuse du comparateur C1 ;
RA2 est aiguillée vers l’entrée inverseuse du comparateur C2.
➢ CM2, CM1 et CM0 : bits du choix du mode de fonctionnement des deux comparateurs :
Si CM2 CM1 CM0 = 000 ou 111 : les deux comparateurs sont inactifs ;
si CM2 CM1 CM0 = 010 ou 011 : les deux comparateurs sont actifs et indépendants l’un
de l’autre ;
si CM2 CM1 CM0 = 100 ou 101 : les deux comparateurs sont actifs avec deux entrées
communes ;
si CM2 CM1 CM0 = 001 : le comparateur C1est actif et le comparateur C2 est inactif ;
si CM2 CM1 CM0 = 110 : les deux comparateurs sont actifs avec 4 entrées multiplexés.
Comparateurs inactifs
18
PAGE 79
Deux comparateurs indépendants
Deux comparateurs avec deux entrées communes
Un comparateur indépendant et un comparateur inactif - Deux comparateurs avec 4

entrées multiplexées
b- Exemple de programmation
On propose d’utiliser le microcontrôleur 16F876A afin d’exploiter le comparateur
analogique C2 et récupérer à la broche RA5 le signal de sortie du comparateur.
(Voir figure 38).
Figure 38 : Schéma de simulation.
19
PAGE 80
PROGRAMME :
void main(){
cmcon=0x02; trisb=0;
while (1) {
portB.B0=CMCON.B6;
}}
On obtient les résultats suivants (figure 39):
Figure 39 : Résultats de simulation
20
PAGE 81
THÈME 5 : SYSTEMES TRIPHASES EQUILIBRES
Sommaire
Page
Séquence 1 : Réseau triphasé
I. Introduction aux systèmes triphasés………………………………………….4
II. Systèmes triphasés équilibrés………………………………………………...4
II-1- définitions………………………………………………………………………..4
II-2- Installations triphasées ............................................................................... 5
II-2-1 Présentation du réseau triphasé basse tension ........................................ 5
II-2-2- Tensions simples....................................................................................... 6
a- Définitions ................................................................................................. 6
b- Equations horaires des tensions simples................................................. 6
c- Oscillogrammes ........................................................................................ 6
d- Représentation vectorielle associée ........................................................ 7
II-2-3- Tensions composées ................................................................................ 7
a- Définitions ................................................................................................. 7
b- Représentation vectorielle associée ........................................................ 7
c- Oscillogrammes ........................................................................................ 7
d- Equations horaires des tensions composées .......................................... 8
II-2-4- Relation entre U et V ................................................................................. 8
II-2-5- Identification d’un réseau triphasé ............................................................ 8
Séquence 2 : Moteurs asynchrones triphasés

I- Introduction ..................................................................................................... 9
II- Présentation ................................................................................................... 9
II-1- Constitution .................................................................................................. 9
II-1-1- Le stator ..................................................................................................... 9
II-1-2- Le rotor .................................................................................................... 10
II-2- Principe de fonctionnement ........................................................................ 10
II-3- Glissement .................................................................................................. 11
II-4- Symboles .................................................................................................... 11
1
PAGE 82
II-5- Modélisation ................................................................................................ 11
III- Plaque à bornes et couplage ........................................................................ 12
III-1- Plaque à bornes ........................................................................................ 12
III-2- Couplage des enroulements ..................................................................... 12
III-2-1- Couple étoile........................................................................................... 12
III-2-2- Couple triangle ....................................................................................... 12
III-2-3- Inversion du sens de rotation ................................................................. 13
IV- Puissances mises en jeu en triphasé .......................................................... 13
IV-1- Puissance active (P) ................................................................................. 13
IV-2- Puissance réactive (Q) .............................................................................. 14
IV-3- Puissance apparente (S) .......................................................................... 14
IV-4- Triangle de puissances ............................................................................. 14
IV-5- Mesure des puissances ............................................................................ 15
IV-5-1- Le wattmètre .......................................................................................... 15
IV-5-2- Mesure des puissances par la méthode d’un seul wattmètre .............. 15
IV-5-3- Mesure des puissances par la méthode de deux wattmètres .............. 15
V- Plaque signalétique ....................................................................................... 16
VI- Bilan de puissances ..................................................................................... 17
VI-1- Puissances mises en jeu .......................................................................... 17
VI-2- Couples ..................................................................................................... 19
VI-3- Rendement ................................................................................................ 19
VII- Fonctionnement à vide et en charge .......................................................... 19
VII-1- Fonctionnement à vide............................................................................. 19
VII-2- Fonctionnement en charge ...................................................................... 20
VIII- Caractéristiques ......................................................................................... 20
VIII-1- Caractéristique électromécanique I=f(n) ................................................ 20
VIII-2- Caractéristique mécanique Tu=f(n) ........................................................ 20
VIII-3- Point de fonctionnement ......................................................................... 21
IX- Commande et protection .............................................................................. 23
IX-1- Appareils de commande, de protection et de signalisation ..................... 23
IX-2- Constitution de l’installation d’un MAS ..................................................... 24
IX-3- Démarrage direct ..................................................................................... 25
IX-3-1- Principe ................................................................................................. 25
2
PAGE 83
IX-3-2- Démarrage direct à un seul sens de marche ........................................ 25
IX-3-3- Démarrage direct à deux sens de marche ............................................ 26
IX-4- Limitaion du courant de démarrage .......................................................... 27
IX-5- Démarrage étoile/triangle à un seul sens de marche .............................. 27
IX-5-1- Principe .................................................................................................. 27
IX-5-2- Schémas du circuit de puissance et du circuit de commande.............. 28
IX-5-3- Fonctionnement ..................................................................................... 28
IX-5-4- Caractéristiques ..................................................................................... 29
IX-5-5- Avantages et inconvenients du démarrage étoile/triangle .................... 29
PAGE 84
Séquence 1 : Réseau triphasé
I- Introduction aux systèmes triphasés.

La production d’énergie électrique se fait à partir de différentes sources d’énergies
fossiles (charbon, gaz naturel ou pétrole), d’énergie hydraulique, d’énergie éolienne, d’énergie
thermique, d’énergie nucléaire et aussi à partir d’une source solaire (panneaux
photovoltaïques).
Figure 1
Intérêt du système triphasé par rapport au système
monophasé
- Lors du transport de l’énergie électrique, les pertes sont
moindres en triphasé. Pour ces raisons, la distribution de
l’électricité (de la centrale vers les consommateurs) se fait à
partir de quatre lignes. Trois lignes de phases et une ligne
neutre.
Figure 2
Le fil neutre n’est pas distribué (peut ne pas exister) systématiquement.
Le réseau peut donc se présenter (exister) sous la forme de trois fils de phases uniquement.
- Les machines triphasées ont des puissances 50% supérieures aux machines monophasées
de même taille, donc leur coût est inférieur.
II- Systèmes triphasés équilibrés.

II-1- Définitions.
Le triphasé est un système de trois tensions sinusoïdales de même fréquence, déphasées

les unes par rapport aux autres.
Le système triphasé est équilibré si les tensions (courants) sont déphasées les unes par
rapport aux autres de 2/3 et si elles ont la même valeur efficace.
PAGE 85
II-2- Installations triphasées
Une installation triphasée contient
essentiellement :
 Un réseau triphasé : C’est une source de
trois tensions formant un système triphasé
équilibré.
 Un récepteur : C’est une charge formée de
trois impédances identiques (si le système
est équilibré).
 Des lignes de liaisons.
Figure 3
 Le réseau triphasé basse tension (BT) est distribué par des lignes enterrées ou aériennes.
Figure 4
 Le réseau triphasé BT est disponible en sortie des postes MT/BT préfabriqués ou aériens.
Figure 5
En alternatif :
- Le réseau TBT (très basse tension) couvre une plage comprise entre 0 et 50V.
- Le réseau BT (basse tension) couvre une plage comprise entre 50V et 1KV.
- Le réseau MT (moyenne tension) ou HTA couvre une plage comprise entre 1KV et 50KV
II-2-1 Présentation du réseau triphasé basse tension.

La distribution d’énergie se fait à partir de quatre fils :
Trois fils de phase repérés par 1, 2, 3 ou R, S, T et un fil neutre N.
Figure 6
PAGE 86
Généralement, les couleurs utilisées pour chaque fil sont :
II-2-2 Tensions simples. Figure 7
a- Définition.
Les tensions simples V1, V2, V3 représentent les différences de potentiel entre chaque fil de
ligne et le neutre. Elles sont aussi appelées tensions entre phase et neutre. Leurs valeurs
efficaces sont notées par V.
Exemple de tension simple : 110V, 220V, 230V .
b- Equations horaires des tensions simples.
On dispose donc de trois tensions simples, dont les équations horaires sont :
v1(t) =
v2(t) =
v3(t) =
c) Oscillogrammes :
Les tensions simples sont déphasées de 2π/3 (120°) l’une par rapport à l’autre
Vmax = V.
t (en degrés)
Figure 8
PAGE 87
d) Représentation vectorielle associée :
Le système est équilibré direct :

- Equilibré car la construction de fresnel montre
que
- Direct car un observateur immobile voit les

vecteurs défiler devant lui dans l’ordre 1, 2, 3.
Figure 9
II-2-3 Tensions composées.

a) Définition.
Les tensions composées U12, U23, U31 représentent les différences de potentiel entre deux fils
de ligne. Elles sont aussi appelées tensions entre phases. Leur valeur efficace est notée U.
Les relations liant les tensions simples aux tensions composées sont:
u12(t) = v1(t) – v2(t) 
u23(t) = v2(t) – v3(t) 
u31(t) = v3(t) – v1(t) 
b) Représentation vectorielle associée :

Moyennant les relations précédentes, on a donc :
Figure 10
Les vecteurs tensions composées sont de même norme donc les tensions composées ont la
même valeur efficace.
Les tensions composées forment un système triphasé équilibré, elles sont en avance de
phase de 30° par rapport aux tensions simples.
c) Oscillogrammes :
Les oscillogrammes des tensions simples et des tensions composées sont donnés par la
figure ci-après :
PAGE 88
t (en degrés)
Figure 11
d- Equations horaires des tensions composées:

Les équations horaires des tensions composées sont données ci-dessous :
u12(t) =
u23(t) =
u31(t) =
II-2-4- Relation entre U et V

Considération géométriques :
U 
V
30° D’ou U =
V
Figure 12
II-2-5- Identification d’un réseau triphasé

Pour identifier un réseau triphasé, il existe deux notations possibles :
Exemple :
• 3 X 400 V : réseau triphasé avec tension composée de 400V.
• 230/400 V : réseau triphasé avec tension simple de 230V et tension composée de 400 V.
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Séquence 2 : Moteurs asynchrones triphasés
I- Introduction
Les moteurs asynchrones triphasés cumulent de multiples avantages : ils sont simples,
robustes et d'entretien faciles. Toutes ces raisons expliquent leur popularité en milieu
industriel. Leurs applications sont nombreuses. On les retrouve, par exemple dans :
- les pompes,
- les convoyeurs,
- les élévateurs,
- les palans,
- etc...
II- Présentation
II-1- Constitution
Figure 13
Un moteur asynchrone triphasé se compose de deux parties principales :
 Le stator : C’est la partie fixe du moteur. Il est alimenté par le réseau triphasé ou par un
variateur de vitesse.
 Le rotor : C’est la partie mobile du moteur. Il est constitué de conducteurs en court-circuit qui
sont parcourus par des courants induits par le champ magnétique créé par les courants
statoriques.
II-1-1- Le stator
Le stator se compose principalement :
 des paliers,
 des flasques de palier,
 du ventilateur refroidissant le moteur,
 du capot protégeant le ventilateur.
L’intérieur du stator comprend essentiellement :

Figure 14
 un noyau en fer feuilleté de manière à canaliser le flux magnétique,
PAGE 90
 les enroulements (ou bobinage en cuivre) des trois phases logés dans les encoches du
noyau.
II-1-2- Le rotor
Le rotor est la partie mobile du moteur. Il se compose
essentiellement :
 D’un empilage de disques minces isolés entre Cage
eux et clavetés sur l’arbre du rotor afin de d’écureuil
canaliser et de faciliter le passage du flux
magnétique ;
Figure 15
 d’une cage d’écureuil en aluminium coulé dont les barreaux sont de forme
trapézoîdale pour les moteurs asynchrones standards et fermés latéralement par deux
“flasques” conductrices.
Cet ensemble conducteur en aluminium est appelé cage d'écureuil.
II-2- Principe de fonctionnement
Dans un moteur triphasé les enroulements sont au nombre
minimum de trois décalés l’un de l’autre de 120° comme le
montre le schéma ci-contre.
Lorsque les enroulements du stator sont parcourus par un

courant triphasé, ceux-ci produisent un champ magnétique
tournant à la vitesse de synchronisme (ns). La vitesse de
synchronisme est fonction de la fréquence du réseau
d’alimentation (50 Hz en Tunisie) et du nombre de paires de
pôles.
Figure 16
Vu que la fréquence est fixe, la vitesse de rotation du champ tournant du moteur ne peut varier
qu’en fonction du nombre de paires de pôles. La figure suivante montre quelques exemples du
nombre de paires de pôles
Figure 17 : Exemples de paires de pôles.
La vitesse (fréquence) de synchronisme s’exprime par la relation suivante :

ns = f /p
Avec :
ns : vitesse du champ tournant ou vitesse de synchronisme en tr/s.
f : la fréquence du réseau (en général 50 Hz)
p : le nombre de paires de pôles.
10
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Pour une fréquence du réseau d’alimentation de 50Hz, la vitesse de synchronique prend les
valeurs illustrées par le tableau suivant :
Nombre de pôles Nombre de paires Vitesse de synchronisme (ns)

Moteur
(2p) de pôles (p) en tr/min
Bipolaire 2 1 3000
Tétrapolaire 4 2 1500
Héxapolaire 6 3 1000
Octopolaire 8 4 750
II-3- Glissement
La vitesse de rotation de l’arbre du moteur (du rotor) notée (n) est légèrement inférieure à la
vitesse de synchronisme (vitesse du champ tournant).
Le glissement est défini par l’écart relatif entre la vitesse du rotor (n) et la vitesse du champ
tournant (ns). Il dépend de la charge mécanique accouplée à l’arbre du moteur. Il s’exprime
par la relation suivante :
Avec :
ns : vitesse du champ tournant. n : vitesse de rotation de l’arbre (du rotor).
s : vitesse angulaire de synchronisme.  : vitesse angulaire du rotor.
Le glissement est généralement exprimé en pourcent.
II-4- Symboles
Symbole d’un moteur asynchrone Symbole d’un moteur asynchrone
triphasé à couplage interne (Y ou ) triphasé à choix de couplage (Y ou )
Figure 18
II-5- Modélisation
Figure 19
11
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III- Plaque à bornes et couplage
III-1- Plaque à bornes.
Le moteur asynchrone triphasé dispose d’une plaque à bornes où
sont disponibles les extrémités des enroulements du stator :
La plaque à bornes d’un moteur asynchrone comporte toujours 6
bornes repérées par les désignations U1, V1, W1 et W2, U2, V2.
Les bornes repérées U1, V1, W1
sont toujours reliées au réseau d’alimentation.
Figure 20
Figure 21
III-2- Couplage des enroulements.

Pour raccorder correctement un moteur asynchrone triphasé, il faut déterminer le couplage
des enroulements du moteur en fonction de la tension du réseau.
Deux couplages sont possibles :
 Couplage des enroulements en étoile ;
 couplage des enroulements en triangle.
III-2-1- Couplage étoile :
SYMBOLE : Y ou 
Trois enroulements sont montés en étoile, lorsque leur sortie U2, V2, W 2 (point neutre) sont
reliées entre elles et leur entrée U1, V1, W 1 sont reliées respectivement aux phases du secteur.
I J
Barrette de
liaison
Figure 22
- Dans le cas d’un couplage étoile, les enroulements du stator sont soumis à la tension simple
du réseau ( V ). On retiendra donc qu’en couplage étoile U =
- On constate sur le schéma que le courant en ligne (I) est égal au courant de phase (J). On
retiendra donc qu’en couplage étoile : I  J
III-2-2- Couplage triangle.
SYMBOLE : Δ
Trois enroulements sont montés en triangle si chacun d’eux est branché entre deux fils de
phase. Le neutre n’étant pas utilisé.
Figure 23
12
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- Dans le cas d’un couplage triangle, les enroulements du stator sont soumis à la tension
composée du réseau ( U ). On retiendra donc qu’en couplage triangle U = V
- On constate sur le schéma que le courant traversant un enroulement (J) est diffèrent du
courant de ligne (I). On retiendra qu’en couplage triangle : I  .J
III-2-3- Inversion du sens de rotation

Pour inverser le sens de rotation d’un moteur asynchrone triphasé, il suffit de permuter deux
parmi trois fils de l’alimentation du moteur ainsi on inverse le sens du champ magnétique
tournant.
Figure 24
IV- Puissances mises en jeu en triphasé

IV-1- Puissance active (P)
La puissance active (P) est exprimée en watts (W). On la qualifie de puissance réelle ou
"utile" : c'est celle qui est effectivement développée par les appareils électriques.
IV-1-1- Cas d’un couplage étoile
- Pour une phase on a : P1  V.J.cos
Avec cos : facteur de puissance et  (V , J) le
déphasage entre V et J.
- Le système étant équilibré, pour l’ensemble des
bobines, on a donc : P = 3.P1 = 3.V.J.cos
Or en étoile, I = J et d’où
P en Watts (W) , U en Volt (V) , I en Ampère (A).
Figure 25
IV-1-2- Cas d’un couplage triangle
- Pour une phase on a : P1  V.J.cos
Avec cos : facteur de puissance et  (V , J) le
déphasage entre V et J.
- Le système étant équilibré, pour l’ensemble des
bobines, on a donc : P  3.P1 = 3.V.J.cos
Or en triangle, U = V et d’où
P en Watts (W) , U en Volt (V) , I en Ampère (A). Figure 26
Remarque
Quel que soit le couplage, les puissances actives s’expriment de la même façon
13
PAGE 94
IV-2- Puissance réactive (Q)
Moins visible et plus complexe à définir, la puissance réactive permet de mesurer la puissance
des champs magnétiques d'un réseau ou d'un appareil. Par exemple, là où c'est la puissance
active qui fait tourner un moteur, la bobine de ce moteur utilise la puissance réactive. Plusieurs
types d'appareils sont concernés par la puissance réactive :
 Les appareils à froids ;

 les ordinateurs ;
 les appareils à moteurs.
IV-2-1- Cas d’un couplage étoile
- Pour une phase on a : Q1  V.J.sin

- Le système étant équilibré, pour l’ensemble des bobines,
on a donc : Q  3.Q1 = 3.V.J.sin
Or en étoile, I = J et d’où
Q en Volt-Ampère Réactif (VAR), U en Volt (V), I en
Ampère (A).
Figure 27
IV-2-2- Cas d’un couplage triangle
- Pour une phase on a : Q1  V.J.sin
- Le système étant équilibré, pour l’ensemble des dipôles on
a donc : Q = 3.Q1 = 3.V.J.sin
Or en triangle, U = V et d’où
Q en Volt-Ampère Réactif (VAR), U en Volt (V), I en
Ampère (A).
Figure 28
Remarques
- Quel que soit le couplage, les puissances réactives s’expriment de la même façon
- Certaines machines, comme celles qui utilisent des résistors (cas d'un four pour la production
de chaleur), n'impliquent aucune puissance réactive (Q = 0).
IV-3- Puissance apparente (S)

C'est la puissance de dimensionnement. Elle rassemble la puissance active et réactive . On
utilise cette puissance pour dimensionner les installations électriques. Elle est exprimée en
Volt-Ampère (VA).
Il existe plusieurs manières de calculer la puissance apparente. Quel que soit le couplage, les
puissances apparentes s’expriment de la même façon. La formule la plus utilisée est :
S = 3.V.J =
S en Volt-Ampère (VA), U en Volt (V) , I en Ampère (A).
IV-4- Triangle de puissance :

Un triangle de puissance est la représentation graphique de la puissance réelle ou active, de
la puissance réactive et de la puissance apparente dans un triangle rectangle.
14
PAGE 95
Puissance apparente (S)
Puissance réactive (Q)
Puissance active (P) Figure 29
IV-5- Mesure des puissances :

IV-5-1- Le wattmètre
Le wattmètre permet de mesurer la puissance active (P) en
monophasé ou en triphasé.
Il possède au moins quatre bornes : deux bornes pour mesurer la
tension et deux bornes pour mesurer le courant. Il y a donc deux
branchements à réaliser : un branchement en parallèle (comme un
voltmètre) pour mesurer la tension, et un branchement en série
(comme un ampèremètre) pour mesurer le courant. Le wattmètre
tient compte du déphasage.
Figure 30
Circuit i(t) i(t)
intensité
Circuit Figure 31
tension u(t)
IV-5-2- Mesure de la puissance active par la méthode d’un seul wattmètre
Pour un système équilibré où le fil du neutre est accessible, on utilise un seul wattmètre selon
le schéma de principe de la figure suivante :
Le wattmètre mesure : P1 = V.J.cos.

La puissance totale absorbée est :
P = 3.P1= 3.V.J.cos = .U.I.cos
Figure 32
IV-5-3- Mesure des puissances par la méthode de deux wattmètres.
Pour un système déséquilibré ou un système équilibré où le fil du neutre n’est pas accessible,
on utilise deux wattmètres selon le schéma de principe de la figure suivante :
Si P1 et P2 sont les mesures de W 1 et W 2, alors on
peut montrer que :
P = P 1 + P2
On peut déterminer la puissance réactive par
l’expression :
Q= (P1 - P2)
Figure 33
15
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V- Plaque signalétique
La plaque signalétique est la carte d'identité d'un moteur. Tous les renseignements utiles
y sont répertoriés. Il est intéressant de connaître la signification des différents symboles,
chiffres et abréviation.
Figure 34
 FLS160M : référence propre au constructeur ;

 04783/1 :
 11Kw : puissance utile nominale délivrée sur l’arbre du moteur ;
 15Ch : puissance utile nominale délivrée sur l’arbre du moteur exprimée en cheval ;
(1Ch = 736W)
 0,84 : facteur de puissance nominal ou cos ;
 87% : rendement nominal du moteur ;
 220V/380V : la première indique la valeur nominale de la tension aux bornes d’un
enroulement. Elle détermine le couplage (étoile ou triangle) à effectuer en fonction de la
tension du réseau d’alimentation :
 220V: tension composée appliquée pour un couplage triangle ;
 380V : tension composée appliquée pour un couplage étoile.
 39,7A/22,9A : elles représentent l’intensité en ligne (dans chaque phase) pour chacun des
couplages :
 39,7A : courant en ligne pour un couplage triangle ;
 22,9A : courant en ligne pour un couplage étoile.
 1445 tr/min : indique la vitesse nominale du rotor. On l’appelle aussi vitesse réelle. On peut
déduire alors la vitesse de synchronisme ns du moteur (dans ce cas ns=1500tr/min) ;
 40°C : Température ambiante (utilisation recommandée maximale) ;
 50Hz : fréquence du réseau d’alimentation ;
 Ph 3 : moteur triphasé ;
 115 kg : Poids du moteur ;
 IP55 : Indice de protection IP (indique le degré de protection contre l'eau, la poussière, les
chocs mécaniques) ;
 S1 : Service (utilisation en marche continue, intermittente...) ;

 Classe d’isolement : non indiquée.
16
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VI- Bilan de puissances
Le bilan de puissances pour un moteur asynchrone peut être illustré de la façon suivante:
Pertes dans le fer (pfs)

Pertes par effet joule (pjs)
Pertes mécanique (pm)
Pertes par effet joule (pjr)
Puissance
mécanique (P’)
Puissance active Puissance fournie
fournie au stator à la charge (Pu)
(Pa) Rotor
Puissance transmise
Stator au rotor (Ptr)
Figure 35
Figure 36
VI-1- Puissances mises en jeu dans un moteur asynchrone triphasé

VI-1-1 Puissance absorbée (Pa).
La puissance absorbée par un moteur asynchrone est une puissance active électrique.
Lorsque le moteur est connecté à un réseau triphasé, Pa vérifie la relation Pa = .U.I.cos
Avec U : tension composée du réseau.
I : courant de ligne.
cos : facteur de puissance du moteur.
17
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VI-1-2- Pertes par effet Joule au stator (pjs).
Soit : r : La résistance de chaque enroulement statorique
R : La résistance mesurée à chaud entre deux fils de ligne (entre bornes)
Cas d’un couplage étoile :
R = 2.r
pjs = 3.r.J2 or I = J d’ou pjs = 3.r.I2 = Figure 37
Cas d’un couplage triangle :
R= = Figure 38
pjs = 3.r.J2 or J = d’où pjs = r.I2 =
 Conclusion : Quel que soit le couplage étoile ou triangle les pertes par effet joule dans le
stator ont la même expression :
VI-1-3- Pertes fer dans le stator (pfs).

Les pertes fer sont fonctions du flux magnétique. Elles ne dépendent donc que de la tension
d’alimentation et de la fréquence des courants statoriques. Or, en régime de fonctionnement
normal, ces grandeurs ne varient pas et, par conséquent, les pertes fer peuvent être
considérées comme constantes quelle que soit la charge du moteur. Les pertes fer sont
mesurées lors d’un essai à vide, en même temps que les pertes mécaniques.
VI-1-4- Puissance transmise au rotor (Ptr).

C’est la puissance électrique que transmet le stator au rotor par le couple électromagnétique
Tém: Ptr = Tém.ΩS = Pa - pjs – pfs
VI-1-5- Pertes par effet Joule au rotor (pjr).
Les pertes par effet Joule au rotor sont fonction de la puissance transmise. On peut par
ailleurs montrer qu’elles sont aussi fonction du glissement.
En effet, les grandeurs pjr et Ptr sont liées par la relation : pjr = g · Ptr
VI-1-6- Puissance mécanique (P’) ou puissance électromagnétique (Pem).

C’est la puissance mécanique totale fournie par le rotor.
P’ = Pem = Ptr − pjr = Ptr . (1 – g)
Le rotor, tournant à la vitesse Ω, est soumis à un couple électromagnétique Tem. Il reçoit par
conséquent une puissance électromagnétique égale à :
Pem = P’ = Tem · Ω
VI-1-7- Pertes mécaniques (pm).
Les pertes mécaniques dépendent uniquement de la vitesse de rotation du moteur. Or, nous
l’avons vu précédemment, la vitesse du moteur ne varie que relativement peu avec la charge,
la vitesse à vide étant relativement proche de la vitesse de synchronisme. Dans un moteur
asynchrone, les pertes mécaniques seront par conséquent considérées comme constantes, et
déterminées à l’aide d’un essai à vide.
18
PAGE 99
VI-1-8- Puissance utile (Pu)
C’est la puissance développée au bout de l'arbre du moteur sous forme mécanique. Son
expression est :
Pu = Pa - (pjs + pfs + pjr + pm ) = Pa - Σ pertes = Tu · Ω = Ptr . (1 - g) - pm
VI-1-9- Détermination des pertes constantes (pc = pfs + pm).

Les pertes constantes (pc), aussi appelées pertes collectives, regroupent les pertes fer et les
pertes mécaniques. Pour les déterminer, on réalise un essai à vide.
En effet, si l’on regarde le bilan des pertes et des puissances de la figure 36, on voit que :
Pu0 = P0 − pjs0 − pc − pjr0
Or, à vide, le glissement est nul : g = 0 donc pjr0 = 0.
De plus, toujours à vide, le moteur ne délivre pas de puissance utile donc Pu0 = 0. En
remplaçant ces valeurs dans l’équation précédente, il vient que :
pc = P0 − pjs0
Remarque:
Les courants induits au rotor provoquent aussi des pertes magnétiques dans le fer du rotor
désignées par pfr. Ces pertes qui dépendent de la fréquence des courants rotoriques qui sont
faibles à leurs tours sont considérées négligeables devant les autres pertes.
VI-2- Couples
VI-2-1- Couple électromagnétique :
Le couple électromagnétique est créé par le stator afin d'entrainer le rotor en rotation. Il est
désigné par Tem.
Avec : Tem en Newton mètre (Nm)
Ptr , P’ en watts (W)
s ,  en radians par seconde (rad/s)
VI-2-2- Couple utile :
Le couple utile est disponible sur l’arbre du moteur et sert à entrainer la charge accouplée. Il
est désigné par Tu.
Avec : Tu en Newton mètre (Nm)
Pu en watts (W)
 en radians par seconde (rad/s)
VI-2-3- Couple des pertes :
Le couple des pertes représente le couple résistant produit par le frottement des paliers, des
roulements et de la ventilation. Il est désigné par Tp:
VI-3- Rendement
Le rendement du moteur asynchrone est le rapport entre la puissance utile mécanique qu’il
fournit et la puissance électrique qu’il absorbe. Il est désigné par η. Son expression est :
η = Pu/Pa
Avec : Pa en watts (W),
Pu en watts (W)
η exprimé généralement en pourcent (%)
VII- Fonctionnement à vide et en charge des moteurs asynchrones triphasés.
VII-1- Fonctionnement à vide.
A vide le moteur n’entraîne aucune charge. Conséquences :
Tu = 0  Pu = 0
g = 0  Pjr = 0
P0 = .U.I0.cos0 = pjs0 + pfs + pm = pjs0 + pc
Un essai à vide permettra de déterminer les pertes collectives (supposées constantes).
19
PAGE 100
VII-2- Fonctionnement en charge
Le moteur est chargé, c’est-à-dire que l’arbre de ce dernier entraîne une charge résistante qui
s’oppose au mouvement du rotor. En régime permanent, le couple moteur sera égal au couple
résistant : Tu = Tr.
VIII- Caractéristiques.
VIII- 1- Caractéristique électromécanique I = f(n)
Le courant est très élevé au démarrage. Puis, à partir de 80% de la vitesse de synchronisme
(g=20%), le courant décroît rapidement jusqu’au point de fonctionnement à vide
correspondant à la puissance à vide P0.
Figure 39
Avec :
- Idd : Courant de démarrage direct.
- In : Courant nominal.
- I0 : Courant à vide.
- n0 : Vitesse de rotation à vide.
- nn : vitesse de rotation nominale.
La caractéristique I = f(n), montre que la surintensité au moment de démarrage est
généralement de 4 à 8 fois l’intensité nominale. Il en résulte une pointe d’intensité très
importante.
VIII-2- Caractéristique mécanique Tu = f(n)
La variation de la charge mécanique entraine une variation simultanée du couple utile et de la
vitesse de rotation selon la caractéristique suivante :
Figure 40
Avec :
- Td : Couple au démarrage direct.
- Tn : Couple utile nominal.
- nn : Vitesse de rotation nominale.
- ns : Vitesse de synchronisme.
20
PAGE 101
La caractéristique Tu = f(n), montre que:
- le couple de démarrage (Td) est important;
- le moment du couple utile admet un maximum au point de décrochage;
- le moment du couple utile varie de façon presque linéaire au voisinage de la fréquence de
rotation nominale. Cette partie linéaire d’équation Tu = a.n + b correspondant au
fonctionnement normal du moteur.
VIII-3- Point de fonctionnement
La charge étant accouplée à l’arbre du moteur, elle présente un couple résistant "Tr" qui s’oppose
au couple utile développé par le moteur.
Figure 41
Avec :
- Td : Couple au démarrage direct.
- ns : Vitesse de synchronisme.
- n : Vitesse de rotation au point de fonctionnement.
- Tr : couple résistant de la charge.
- Tu : couple utile au point de fonctionnement.
En fonctionnement normal et en régime établi, les deux couples sont égaux. Tu = Tr (Point de
fonctionnement P).
Le point de fonctionnement, de coordonnées (Tu,n), est l’intersection de la caractéristique
mécanique de la charge Tr = f(n) avec la partie linéaire de la caractéristique mécanique du
moteur Tu = f(n). Ce point de fonctionnement permet de calculer le glissement et la puissance
utile.
Les coordonnées du point de fonctionnement peuvent être déterminées graphiquement ou
algébriquement en posant l’égalité entre les équations des deux caractéristiques du couple.
21
PAGE 102
IX- Commande et protection.
Le branchement d’un moteur asynchrone triphasé au réseau nécessite l’utilisation des
appareils de commande et de protection adéquats.
IX-1- Appareils d’isolement, de commande, de protection et de signalisation

IX-1-1- Sectionneur porte fusible :
Désignation et Fonction Symbole

forme commerciale
Sectionneur porte 
fusibles Le sectionneur porte fusibles assure
deux fonctions principales :

- Isolement (séparation) de la source 
d’alimentation électrique et de
l’équipement grâce au sectionneur.
 : levier de commande
Manuelle
- Protection contre les courts-circuits
grâce aux cartouches fusibles de  : Contacts principaux
types « aM »
(accompagnement Moteur)  : Contact auxiliaire
IX-1-2- Contacteur :
forme commerciale
Contacteur
Le contacteur est un appareil de

commande capable d'établir ou 

d'interrompre le passage du courant

électrique. Il assure la fonction
 : Contacts principaux
commutation (commande à distance).
 : Contact auxiliaire
 : bobine du contacteur
(KM).
IX-1-3- Relais thermique :

Désignation et forme Fonction Symbole
commerciale
Relais thermique
Le relais thermique est un appareil
de protection destiné au moyen de
ses trois bilâmes, d'interrompre le
circuit lors des surintensités dues  
aux surcharges lentes et prolongées
du moteur.  : Eléments thermiques
 : Contacts commande
22
PAGE 103
IX-1-4- Disjoncteur moteur magnéto-thermique:
forme commerciale
Disjoncteur moteur
C’est un appareil de protection qui

comporte deux déclencheurs, un
déclencheur magnétique qui protège
le moteur contre les courts-circuits et
un déclencheur thermique qui
protège le moteur contre les
surintensités dues aux surcharges
lentes.
IX-1-5- Bloc de contacts auxiliaires

commerciale
Bloc de contacts Le bloc de contacts auxiliaires est

auxiliaires un appareil mécanique de
connexion qui s’adapte aux
contacteurs. Il permet d’ajouter de
2 à 4 contacts supplémentaires au
contacteur. Les contacts sont
prévus pour être utilisés dans la
partie commande des circuits. Ils
ont la même désignation et
repérage dans les schémas que le
contacteur sur lequel ils sont
installés (KM...).
IX-1-6- Bloc auxiliaire temporisé

commerciale
Bloc auxiliaire
temporisé
Le bloc auxiliaire temporisé sert à

retarder l'action d'un contacteur
lors de l’ouverture ou la fermeture  
de ses contacts  : Contact retardé à la
fermeture
 : Contact retardé à
l’ouverture
23
PAGE 104
IX-1-7- Fusible de protection
commerciale
Fusible de protection Le fusible permet de protéger le

circuit électrique contre les
courts-circuits.
Cet élément comporte un fil
conducteur. Grâce à sa fusion, il
coupe le circuit électrique lorsqu’il
est soumis à une intensité du
courant qui dépasse la valeur
maximale supportée par le fil.
IX-1-8- Voyant de signalisation

commerciale
Voyants de
signalisation
Le voyant permet une signalisation
visuelle du fonctionnement normal
du système ou d’un défaut.
IX-2- Constitution de l’installation d’un moteur asynchrone triphasé

Les installations industrielles des moteurs asynchrones triphasés sont constituées de deux
parties distinctes appelées : circuit de puissance et circuit de commande.
IX-2-1- Circuit de puissance.

Il comporte l’appareillage nécessaire au fonctionnement du moteur asynchrone triphasé. On
trouve généralement :
- Un réseau triphasé ;
- un appareil d’isolement (sectionneur) ;
- des appareils de commande (les contacts principaux du contacteur) ;
- des appareils de protection (fusible, relais de protection, disjoncteur moteur magnéto-
thermique));
- le moteur asynchrone triphasé.
IX-2-2- Circuit de commande
Il comporte l’appareillage nécessaire à la commande du moteur asynchrone triphasé. On
trouve généralement :
- La source d’alimentation ;
- un appareil d’isolement (contact auxiliaire du sectionneur) ;
- une protection du circuit contre les courts-circuits (fusible) et contre les surcharges lentes
(contact auxiliaire du relais thermique) ;
- une boite à boutons poussoirs (marche/arrêt);
24
PAGE 105
- organes de commande (bobine(s) de(s) contacteur(s)).
La source d’alimentation et l’appareillage du circuit de commande ne sont pas nécessairement
celle du circuit de puissance. Elle dépend des caractéristiques de la bobine.
IX-3- Démarrage direct
IX-3-1- Principe
Dans ce procédé de démarrage, le moteur asynchrone est branché directement au réseau
d’alimentation. Le démarrage s’effectue en un seul temps. Le courant de démarrage peut
atteindre 4 à 8 fois le courant nominal du moteur. Le couple de décollage (démarrage) est
important. Il peut atteindre 1,5 fois le couple nominal.
Ce procédé de démarrage est adapté aux moteurs de faible puissance (moins de 3KW pour
U = 230V et moins de 5,5KW pour U = 400V).
IX-3-2- Démarrage direct à un seul sens de marche.
a- Schéma du circuit de puissance et du circuit de commande.
On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans un seul sens de marche : L’action sur
le bouton poussoir S2 assure la rotation du moteur.
L’action sur le bouton poussoir S1 ou sur le bouton d’arrêt d’urgence S0 assure l’arrêt du
moteur.
Figure 42
Légende pour le circuit de commande

F2 F1 S0 S1 S2 1KM1 KM1
Fusible de Contact de Bouton Bouton Bouton Contact de Bobine du
protection réarmement d’arrêt poussoir poussoir maintien contacteur
d’urgence « arrêt » « marche »
b- Fonctionnement
Pour assurer l’alimentation en courant du circuit de commande, il faut fermer manuellement
le sectionneur porte fusibles en premier lieu.
L’action sur le bouton marche S2, entraine simultanément :

- La fermeture des contacts principaux du contacteur KM1, assurant ainsi l’alimentation des
enroulements statoriques du moteur.
25
PAGE 106
- La fermeture du contact auxiliaire 1KM1. La bobine du contacteur KM1 reste alors auto
alimentée grâce à son contact auxiliaire 1KM1 (contact de maintien) même si le bouton
marche S2 est relâché.
Pour couper l’alimentation, il suffit d’actionner le bouton d’arrêt S1 ou le bouton d’arrêt
d’urgence S0.
Remarque : L’action simultanée sur S1 et S2 maintient le moteur à l’arrêt (fonction mémoire à
arrêt prioritaire).
IX-3-3- Démarrage direct à deux sens de marche.
a- Schéma du circuit de puissance et du circuit de commande
On veut démarrer un moteur asynchrone triphasé dans deux sens de marche :
L’action sur le bouton poussoir S2 assure la rotation du moteur dans le sens 1.
L’action sur le bouton poussoir S3 assure la rotation du moteur dans le sens 2.
moteur.
Figure 43
F2 F1 S0 S1 S2 S3 KM1
Fusible de Contact de Bouton Bouton Bouton Bouton Bobine du
protection réarmement d’arrêt poussoir poussoir poussoir contacteur
d’urgence « arrêt » « marche » « marche » KM1
Sens1 Sens 2
KM2 1KM1 1KM2 2KM1 2KM2
Bobine du Contact de Contact de Contacts de
contacteur maintien du maintien du verrouillages
KM2 contacteur contacteur électriques
KM1 KM2
b- Fonctionnement
L’action sur l’un ou l’autre des boutons poussoir marche (S2 ou S3) entraine simultanément :
- La fermeture des contacts principaux des contacteurs KM1 ou KM2 pour alimenter le stator et le
moteur tourne dans un sens 1 ou dans le sens 2.
- La fermeture du contact d’auto-alimentation (1KM1 ou 1KM2).
- L’ouverture du contact de verrouillage électrique (2KM1 ou 2KM2), empêchant ainsi l’excitation
simultanée des deux bobines KM1 et KM2.
L’action sur S1 ou S0 entraine l’arrêt du moteur.
26
PAGE 107
Remarques :
- Pour passer d’un sens à un autre, il faut passer obligatoirement par l’arrêt.
- Un verrouillage mécanique est nécessaire pour éviter le court-circuit entre les deux phases
en cas où les contacteurs KM1 et KM2 seraient fermés ensemble.
- Un verrouillage électrique par les contacts auxiliaires 2KM1 et 2KM2 permet de compléter le
verrouillage mécanique dans le cas où ce dernier serait défaillant.
IX-4- Limitation du courant de démarrage
Contrairement au démarrage direct, le démarrage des moteurs moyennes et fortes
puissances nécessite l’utilisation de procédés de limitation de courant de démarrage tout en
maintenant les performances mécaniques de l’ensemble « moteur-machine entraînée ». Il
existe deux types d’actions :
- Action sur le stator : Consiste à réduire la tension aux bornes des enroulements
statoriques. On peut réaliser le démarrage par :
 Couplage étoile-triangle,
 Elimination des résistances statoriques,
 Utilisation d’un auto-transformateur.
Ce type d’action est utilisé pour les moteurs moyennes puissances.
- Action sur le rotor : Consiste à augmenter la résistance rotorique au démarrage.
On peut réaliser le démarrage par:
 Elimination des résistances rotoriques,
 Utilisation des moteurs à cages multiples …
Ce procédé de démarrage est accompagné en plus de la réduction du courant de démarrage,
d’une augmentation du couple de démarrage. Ce type de démarrage est utilisé pour les
moteurs fortes puissances.
On s’intéresse uniquement au démarrage étoile triangle pour limiter le courant de démarrage.
IX-5- Démarrage étoile-triangle à un seul sens de marche :
IX-5-1- Principe.
Ce type de démarrage est utilisé pour les moteurs à couplage triangle lors de leur
fonctionnement normal.
Exemple : Un moteur 400V/690V sur un réseau 230V/400V
Le démarrage s’effectue en deux temps :
- 1er temps : couplage étoile (Y)

Chaque enroulement du stator est alimenté sous une tension
réduite.
Figure 44
2ème temps : couplage triangle (  )

Grâce à une temporisation réglable, au couplage étoile est
substitué le couplage triangle. Chaque enroulement du stator
est alimenté par sa tension nominale.
Figure 45
Remarque : Le démarrage étoile triangle ne peut s’appliquer qu’aux

moteurs dont les six extrémités des enroulements sont sorties sur la plaque
à bornes, et dont le couplage triangle correspond à la tension du réseau.
27 Figure 46
PAGE 108
IX-5-2- Schémas du circuit de puissance et du circuit de commande
On veut démarrer en étoile triangle un moteur asynchrone triphasé dans
un seul sens de rotation :
L’action sur le bouton poussoir S2 assure la rotation du moteur.
moteur.
Ce moteur fonctionne en deux temps (en étoile puis en triangle).
Figure 47

F2 F1 S0 S1 S2 KM1 KM2
Fusible de Contact de Bouton Bouton Bouton Bobine du Bobine du contacteur
protection réarmement d’arrêt poussoir poussoir contacteur de « couplage triangle »
d’urgence « arrêt » « marche » ligne
KM3 1KM1 2KM2 2KM3 1KM3 2KM1 3KM1
Bobine du contacteur Contact Contacts de Contact d’auto- Contacts temporisés
« couplage étoile » d’auto- verrouillages alimentation
alimentation électriques
IX-5-3- Fonctionnement
1èr temps :
Une impulsion sur le bouton "S " provoque l’excitation de la bobine du contacteur du
2
couplage étoile "KM3" qui ferme son contact de maintien "1KM3" pour alimenter la bobine du
contacteur de ligne "KM1". Cette dernière, ferme son contact "1KM1" assurant ainsi le
maintien de son alimentation et celle de la bobine "KM3" une fois le bouton "S " est relâché.
2
2ème temps :
Au bout de 3 à 5 secondes, les contacts temporisés "2KM1" et "3KM1" actionnés par KM1
entraînent la désexcitation de la bobine "KM3" et l’excitation de la bobine du contacteur du
couplage triangle "KM2".
moteur.
28
PAGE 109
IX-5-4- Caractéristiques
a- Caractéristique mécanique Tu = f(n)
Figure 48
b- Caractéristique électromécanique I = f(n)
Figure 49
IX-5-5- Avantages et inconvénients du démarrage étoile triangle

Lors d'un démarrage étoile-triangle, le moteur est d'abord connecté au réseau avec un
couplage étoile, puis une fois démarré, on passe au couplage triangle.
Le fait de démarrer avec un couplage étoile permet de diviser par la tension appliquée au
moteur.
a- Avantages
- Le courant de démarrage (Id) absorbé est trois fois plus faible que lors d'un démarrage direct
avec un couplage triangle ( ).
- Faible complication d’appareillages : l’installation est réalisée simplement à l'aide de

contacteurs, cette méthode de démarrage est très économique.
b- Inconvénients
- Le couple de démarrage (T d) est lui aussi trois fois plus faible que lors d'un démarrage en
triangle .
- Coupure du courant lors du passage du couplage étoile en couplage triangle d’où l’apparition
des phénomènes transitoires.
c- Emplois.
Machines à bois, machines démarrant à vide, machines-outils ….
29
PAGE 110
THÈME 6 : MOTEUR A COURANT CONTINU A
EXCITATION INDEPENDANTE
Page
I. Introduction ...........................................................................................................3
II. Constitution ...........................................................................................................3
II-1- Inducteur ..............................................................................................................3
II-2- Induit .....................................................................................................................4
III- Symboles ..............................................................................................................4
IV- Force contre électromotrice ..................................................................................4
V- Schéma équivalent de l’induit ................................................................................5
VI- Bilan des puissances et couples ...........................................................................5
VI-1- Puissance absorbée ...........................................................................................5
VI-2- Pertes par effet Joule .........................................................................................6
VI-3- Pertes collectives ...............................................................................................6
VI-4- Puissance électromagnétique ............................................................................6
VI-5- Puissance utile ...................................................................................................6
VI-6- Rendement .........................................................................................................6
VI-7- Couples ..............................................................................................................6
VI-8- Bilan de puissance complet ...............................................................................7
VI-9- Détermination des pertes constantes ................................................................7
VII- Caractéristiques d’un moteur à courant continu ..................................................7
VII-1- Caractéristique de vitesse n=f(I) .......................................................................7
VII-2- Caractéristique du couple Tu=f(I) .....................................................................8
VII-3- Caractéristique mécanique du couple Tu=f(n) .................................................8
VII-4- Point de fonctionnement ...................................................................................8
VIII- Variation de la vitesse ........................................................................................9
VIII-1- Principe ............................................................................................................9
VIII-2- Hacheur série ..................................................................................................9
VIII-2-1- Définition et symbole ...................................................................................9
VIII-2-2- Interrupteur commandé ...............................................................................9
1
PAGE 111
VIII-2-3- Schéma d’un hacheur série à transistor ................................................... 10
VIII-2-4- Fonctionnement du hacheur ..................................................................... 10
VIII-2-5- Caractéristique .......................................................................................... 10
VIII-2-6- Valeur moyenne de la tension de sortie du hacheur ............................... 10
VIII-2-7- Variation de vitesse en fonction du rapport cyclique ................................ 11
IX- Applications ........................................................................................................ 11
IX-1- Variation de vitesse d’un moteur à un seul sens de marche ......................... 11
IX-2- Variation de vitesse d’un moteur à deux sens de marche ............................. 11
IX-3- Commande par microcontrôleur ..................................................................... 11
IX-3-1- Variateur de vitesse à un sens de marche .................................................. 12
IX-3-2- Variateur de vitesse à deux sens de marche .............................................. 12
PAGE 112
THÈME6 : MOTEUR A COURANT CONTINU A
EXCITATION INDEPENDANTE
I. Introduction :
Le moteur à courant continu est un convertisseur d’énergie électrique en énergie mécanique.
Energie
électrique Pertes
Energie
mécanique
Figure 1
Les machines à courant continu sont celles que l'on fabrique en plus grand nombre. Le secteur de
l'automobile par exemple utilise plus de 100 millions de machines à courant continu chaque
année. Les puissances disponibles vont de quelques watts (moteur de jouet) jusqu'aux plusieurs
méga watts (locomotive).
II. Constitution :
Un moteur à courant continu est constitué de deux parties principales :
 Une partie fixe appelée inducteur ou stator ;
 une partie mobile appelée induit ou rotor.
II.1. Inducteur :
L’inducteur ou le stator d'un moteur à courant continu est la partie fixe du moteur (statique = qui
ne bouge pas). Il est aussi nommé excitation. Il a pour rôle de créer un champ magnétique
orienté du pôle NORD vers le pôle SUD. L’inducteur peut être :
• à aimant permanent, le flux est alors constant ;
• bobiné alimenté en courant continu : c’est un électro-aimant. Le flux est alors réglable par
l’intensité du courant (iex).
Figure 2 Inducteur : électro-aimant

Inducteur : aimant permanent
Figure 3
PAGE 113
II.2. Induit :
L’induit est la partie mobile du moteur. C’est un cylindre tournant qui comporte des encoches dans
lesquelles sont logés des conducteurs. Ces derniers sont reliés aux lames du collecteur sur lequel
frottent deux balais. L’induit est alimenté à travers les balais par une tension continue « U » et il
est parcourue par un courant « I ».
Figure 4
Induit
III. Symboles
Figure 5
IV. Force contre électromotrice

Lorsque le rotor est en rotation, les conducteurs qu’il porte se trouvent dans un champ
magnétique. Il en résulte une variation du flux du champ magnétique à travers chaque spire.
Celle-ci engendre une force contre électromotrice f.c.é.m induite notée E’. Sa valeur est donnée
par la relation :
E’ : f.c.é.m s’exprime en Volt (V).
N : nombre de conducteurs actifs de l’induit.

E’ = N. Φ. n
n : fréquence (vitesse) de rotation s’exprime en (tr/s).
Φ: flux magnétique crée sous un pôle par l'inducteur s’exprime en (Wb).
Le nombre de conducteurs de l’induit est constant et pour un flux constant (c'est-à-dire un courant
inducteur constant) on peut noter K= N.Φ avec K appelé constante de vitesse s’exprime en V.tr-1.s
⇒ E’ = K.n la f.c.é.m du moteur est proportionnelle à la vitesse de rotation.
PAGE 114
V. Schéma équivalent de l’induit :
Le modèle électrique d’un moteur à courant continu est constitué d’une force contre électromotrice
f.c.é.m. notée E’, proportionnelle à la vitesse de rotation du moteur et une résistance R (résistance
de l’induit).
U : tension aux bornes de l’induit (V).

U = E’ + R.I E’ : f.c.e.m (V).
R : résistance de l’induit (Ω).
E’ = U - R.I
I : courant dans l’induit (A).
Figure 6
Remarque : La résistance R peut être mesurée à chaud par un Ohmètre ou par la méthode
voltampéremètrique (éssai en courant continu à rotor bloqué: R = U/I).
VI. Bilan de puissances et couples :

Le bilan des puissances décline toutes les puissances, depuis la puissance absorbée d’origine
électrique jusqu’à la puissance utile de nature mécanique.
Entre ces deux puissances, l’étude se portera sur toutes les pertes aussi bien mécaniques
qu’électriques.
Le bilan, peut être résumé à l’aide du schéma suivant :
Pertes
collectives
Pc
Puissance Puissance Puissance

absorbée électromagnétique utile
Pa Pém Pu
Figure 7
Pertes par
effet joule
Pj
NB : Toutes les puissances mises en jeu dans ce bilan sont exprimées en Watts (W).
VI.1. Puissance absorbée :

La puissance absorbée par le moteur (Pa) est une puissance électrique.
Soient :
• U : la tension aux bornes de l’induit (V) ; • uex : la tension aux bornes de l’inducteur (V) ;
• I : le courant d’induit (A) ; • iex : le courant d’inducteur (A) ;
• R : la résistance de l’induit (Ω) ; • rex : la résistance de l’inducteur (Ω) ;
• PaI : Puissance absorbée par l’induit (W) ; • Pai : Puissance absorbée par l’inducteur (W).
𝑷𝑷𝒂𝒂 = 𝑷𝑷𝒂𝒂𝒂𝒂 + 𝑷𝑷𝒂𝒂𝒂𝒂 = 𝑼𝑼. 𝑰𝑰 + 𝒖𝒖𝒆𝒆𝒆𝒆 . 𝒊𝒊𝒆𝒆𝒆𝒆
PAGE 115
VI.2. Pertes par effet Joule :
Les pertes par effet Joule dans l’induit et l’inducteur sont dues aux résistances des bobinages.
VI.2.1. Pertes par effet Joule dans l’induit :
𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 = 𝑹𝑹. 𝑰𝑰𝟐𝟐
VI.2.2. Pertes par effet Joule dans l’inducteur :
𝒖𝒖𝟐𝟐𝒆𝒆𝒆𝒆
𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 = 𝒖𝒖𝒆𝒆𝒆𝒆 . 𝒊𝒊𝒆𝒆𝒆𝒆 = 𝒓𝒓𝒆𝒆𝒆𝒆 . 𝒊𝒊𝟐𝟐𝒆𝒆𝒆𝒆 =
𝒓𝒓𝒆𝒆𝒆𝒆
VI.3. Pertes collectives (pertes constantes) :

Les pertes collectives (appelées encore pertes constantes) représentent la somme des pertes
mécaniques (Pm) et des pertes magnétiques (pertes fer : Pf) dans le moteur.
• Les pertes magnétiques sont dues à l'hystérésis et aux courants de Foucault qui se
produisent dans les tôles de l’induit.
• Les pertes mécaniques sont dues aux frottements, vibrations, ventilation ….
𝑷𝑷𝒄𝒄 = 𝑷𝑷𝒎𝒎 + 𝑷𝑷𝒇𝒇
Pour déterminer les pertes collectives Pc on réalise un essai à vide.
VI.4. Puissance électromagnétique (ou puissance électrique utile) :

C’est la partie de l’énergie électrique absorbée qui va être convertie sous forme mécanique.
Le moteur absorbe une puissance électrique Pa. Du fait de la résistance de ses conducteurs, le
moteur est le siège de pertes par effet Joule Pj. La puissance électromagnétique Pem correspond
à la puissance électrique restante qui sera convertie. Elle se déduit du bilan de puissances.
𝑷𝑷é𝒎𝒎 = 𝑷𝑷𝒂𝒂 − (𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 + 𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 )
𝑷𝑷𝐞𝐞𝒎𝒎 = 𝑬𝑬′ . 𝑰𝑰
VI.5. Puissance utile :

Cette puissance correspond à l’énergie électrique qui va être réellement transformée par le
moteur en énergie mécanique.
𝑷𝑷𝒖𝒖 = 𝑷𝑷𝒂𝒂 − 𝚺𝚺 𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑𝒑 = 𝑷𝑷𝒂𝒂 − (𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 + 𝑷𝑷𝒋𝒋𝒋𝒋 + 𝑷𝑷𝒄𝒄 )
𝑷𝑷𝒖𝒖 = 𝑷𝑷𝐞𝐞𝒎𝒎 − 𝑷𝑷𝒄𝒄
VI.6. Rendement :
Le rendement est le rapport entre la puissance mécanique utile et la puissance électrique
absorbée par le moteur.
𝑷𝑷𝒖𝒖
𝜼𝜼 =
𝑷𝑷𝒂𝒂
VI.7. Couples :
Toute relation entre des puissances peut être ramenée à une relation entre des couples. Il suffit de
diviser cette première par la vitesse de rotation angulaire Ω (Ω = 𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝒏𝒏 et s’exprime en rad.s-1).
𝑷𝑷𝐞𝐞𝒎𝒎
 Couple électromagnétique : 𝑻𝑻𝐞𝐞𝒎𝒎 =
𝛀𝛀
𝑷𝑷𝒄𝒄
 Couple de pertes : 𝑻𝑻𝒑𝒑 = 𝛀𝛀
𝑷𝑷𝒖𝒖
 Couple utile : 𝑻𝑻𝒖𝒖 = 𝛀𝛀
𝑷𝑷𝐞𝐞𝒎𝒎 𝑷𝑷𝒖𝒖 +𝑷𝑷𝒄𝒄 𝑷𝑷𝒖𝒖 𝑷𝑷𝒄𝒄
 Relation entre les couples : 𝑻𝑻𝐞𝐞𝒎𝒎 = = = + ⟹ 𝑻𝑻𝐞𝐞𝒎𝒎 = 𝑻𝑻𝒖𝒖 + 𝑻𝑻𝒑𝒑
𝛀𝛀 𝜴𝜴 𝜴𝜴 𝜴𝜴
PAGE 116
VI.8. Bilan de puissances complet :
VI.9. Détermination des pertes constantes par un essai à vide : Figure 8

Le moteur est découplé de toute charge (Pu0=0). Il fonctionne sous sa tension nominale U.
L’induit absorbe un faible courant I0 appelé courant à vide et tourne à la vitesse maximale n0
appelée vitesse à vide.
𝑷𝑷𝑷𝑷𝟎𝟎 = 𝑷𝑷𝒆𝒆𝒎𝒎𝟎𝟎 − 𝑷𝑷𝑷𝑷 = 𝟎𝟎 ⟹ 𝑷𝑷𝑷𝑷 = 𝑷𝑷𝒆𝒆𝒎𝒎𝟎𝟎
⟹ 𝑷𝑷𝑷𝑷 = 𝑬𝑬′ 𝟎𝟎 . 𝑰𝑰𝟎𝟎 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝑬𝑬′𝟎𝟎 = 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰𝟎𝟎
VII. Caractéristiques d’un moteur à courant continu
VII- 1- Caractéristique de vitesse n = f(I) :

Elle se trace à une tension d’induit constante et un courant d’excitation constant.
La courbe théorique, est donnée par la formule :
𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 𝑹𝑹 𝑼𝑼
𝑬𝑬′ = 𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝒏𝒏 = 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 ⟹ 𝒏𝒏 = = − . 𝑰𝑰 +
𝑵𝑵. 𝝓𝝓 𝑵𝑵. 𝝓𝝓 𝑵𝑵. 𝝓𝝓
𝑹𝑹
⎧𝒂𝒂 = − 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝒕𝒕𝒕𝒕. 𝒔𝒔−𝟏𝟏 . 𝑨𝑨−𝟏𝟏 )
𝑵𝑵. 𝝓𝝓
⟹ 𝒏𝒏 = 𝒂𝒂𝒂𝒂 + 𝒃𝒃 𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂
⎨ 𝑼𝑼
𝒃𝒃 = 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝒕𝒕𝒕𝒕. 𝒔𝒔−𝟏𝟏 )
⎩ 𝑵𝑵. 𝝓𝝓
C’est l’équation d’une droite affine de pente négative.
Figure 9
PAGE 117
T(Nm)
VII- 2- Caractéristique du couple Tu = f(I) : Tem(I)

Le couple électromagnétique ne dépend que du courant absorbé. Tu(I)
En effet : Couple des
pertes (Tp)
𝑷𝑷𝒆𝒆𝒎𝒎 𝑬𝑬′ . 𝑰𝑰 𝑵𝑵. 𝜱𝜱. 𝒏𝒏 𝑵𝑵. 𝜱𝜱
𝑻𝑻𝒆𝒆𝒆𝒆 = = = . 𝑰𝑰 = . 𝑰𝑰
𝛀𝛀 𝛀𝛀 𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝒏𝒏 𝟐𝟐. 𝝅𝝅
𝑵𝑵. 𝜱𝜱 𝑵𝑵. 𝜱𝜱 Tp Courant à vide
𝑻𝑻𝒆𝒆𝒆𝒆 = . 𝑰𝑰 = 𝑲𝑲′. 𝑰𝑰 𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂 𝑲𝑲′ =
𝟐𝟐. 𝝅𝝅 𝟐𝟐. 𝝅𝝅
I(A)
La caractéristique 𝐓𝐓𝐞𝐞𝐞𝐞 = 𝐟𝐟(𝐈𝐈) est donc une droite linéaire de pente I0
positive K’. Figure 10
Le couple utile 𝑻𝑻𝒖𝒖 est exprimé par :

𝑻𝑻𝒖𝒖 = 𝑻𝑻𝒆𝒆𝒆𝒆 − 𝑻𝑻𝒑𝒑 = 𝑲𝑲′. 𝑰𝑰 − 𝑻𝑻𝒑𝒑
Puisque le couple Tp est constant, la caractéristique 𝐓𝐓𝐮𝐮 = 𝐟𝐟(𝐈𝐈) est une droite affine de même
pente K’ donc la droite Tu(I) est parallèle à la droite Tem(I).
VII- 3. Caractéristique mécanique de couple Tu = f(n) :
Le couple et la vitesse dépendent uniquement du courant

absorbé par l’induit si le courant d’excitation (iex) et la
tension U sont maintenues constantes. Soient :
𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝒏𝒏 𝑵𝑵. 𝝓𝝓

𝑻𝑻𝒖𝒖 = 𝑻𝑻𝒆𝒆𝒆𝒆 − 𝑻𝑻𝒑𝒑 = 𝑰𝑰 − 𝑻𝑻𝒑𝒑 = 𝑰𝑰 − 𝑻𝑻𝒑𝒑
𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝒏𝒏 𝟐𝟐. 𝝅𝝅
𝑼𝑼 − 𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝒏𝒏 𝑼𝑼 𝑵𝑵. 𝝓𝝓

𝑬𝑬′ = 𝑵𝑵. 𝒏𝒏. 𝚽𝚽 = 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 ⟹ 𝑰𝑰 = = − . 𝒏𝒏
𝑹𝑹 𝑹𝑹 𝑹𝑹
𝑵𝑵.𝝓𝝓 𝑼𝑼 𝑵𝑵.𝝓𝝓 𝑵𝑵.𝝓𝝓.𝑼𝑼 (𝑵𝑵.𝝓𝝓)𝟐𝟐
⟹ 𝑻𝑻𝑻𝑻 = � − . 𝒏𝒏� − 𝑻𝑻𝑻𝑻 = − . 𝒏𝒏 − 𝑻𝑻𝑻𝑻
𝟐𝟐.𝝅𝝅 𝑹𝑹 𝑹𝑹 𝟐𝟐.𝝅𝝅.𝑹𝑹 𝟐𝟐.𝝅𝝅.𝑹𝑹
Figure 11
(𝑵𝑵. 𝝓𝝓)𝟐𝟐 𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝑼𝑼
𝑻𝑻𝑻𝑻 = − . 𝒏𝒏 + � − 𝑻𝑻𝑻𝑻�
𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝑹𝑹 𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝑹𝑹
(𝑵𝑵. 𝝓𝝓)𝟐𝟐
⎧𝒂𝒂𝟏𝟏 = − 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝑵𝑵𝑵𝑵. 𝒔𝒔. 𝒕𝒕𝒕𝒕−𝟏𝟏 )
⟹ 𝑻𝑻𝑻𝑻 = 𝒂𝒂𝟏𝟏 𝒏𝒏 + 𝒃𝒃𝟏𝟏 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎: 𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝑹𝑹
⎨ 𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝑼𝑼
⎩ 𝒃𝒃𝟏𝟏 = − 𝑻𝑻𝑻𝑻 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝑵𝑵𝑵𝑵)
𝟐𝟐. 𝝅𝝅. 𝑹𝑹
⟹ C’est l’équation d’une droite affine de pente négative.

VII- 4. Point de fonctionnement :
Une charge oppose au moteur un couple résistant Tr.

En régime établi, on a :
Tu = Tr
Cette équation détermine le point de fonctionnement du
moteur.
Figure 12
8
PAGE 118
VIII. Variation de la vitesse
VIII- 1. Principe :
La vitesse de rotation d’un moteur à courant continu 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰

est donnée par la relation ci-contre : 𝒏𝒏 =
𝑵𝑵.ϕ
Généralement la chute de tension « R.I »
est négligeable devant la tension « U ». 𝑼𝑼
L’expression de la vitesse devient : 𝒏𝒏 ≈
𝑵𝑵.ϕ
Cette relation montre qu’il y a deux possibilités pour faire varier la vitesse de rotation d’un moteur
à courant continu :
 Soit par action sur le flux « φ » en variant le courant d’excitation « iex », à tension d’induit
constante ( U = UN ). La vitesse est alors inversement proportionnelle au flux. Ce procédé
est rarement utilisé ;
 soit par action sur la tension de l’induit « U » à flux constant. La vitesse est alors
proportionnelle à « U ».
VIII- 2. Hacheur série :

VIII- 2.1. Définition et symbole
La variation de la tension peut être obtenue

par un hacheur série (appelé encore hacheur +
abaisseur). U UM M
Le hacheur série est un convertisseur statique -
« continu – continu ». Il permet d’obtenir une
tension continue réglable (tension Hacheur
unidirectionnelle de valeur moyenne réglable)
à partir d’une tension continue fixe. Figure 13
VIII- 2.2. Interrupteur commandé
Un hacheur peut être réalisé à l’aide d’interrupteurs électroniques (commandés à l’ouverture et à
la fermeture telle que les thyristors ou les transistors bipolaires ou les transistors MOSFET). Ces
interrupteurs électroniques permettent de hacher la tension continue d’alimentation afin de faire
varier la valeur moyenne de la tension en sortie du
convertisseur. H
Remarque : Les interrupteurs i
électroniques unidirectionnels, quelle que
soit leur nature, peuvent être représentés
par le symbole ci-contre : Electrode de commande
Figure 14 (amorçage et blocage)
 Le Thyristor : est une diode commandée par gâchette ; UAK
il est amorcé si UAK > 0 et IG> 0.
A K
IG
 Le Transistor NPN: Figure 15 G
• si iB = 0, le transistor est bloqué; il est VCE
VCE iC=0
iC équivalent à un interrupteur ouvert.
• si iB > 0, le transistor est saturé ; il est Figure 16

iB équivalent à un interrupteur fermé. VCE=0
ic>0
iC≠0
PAGE 119
VIII- 2.3. Schéma d’un hacheur série à transistor
Circuit de
commande  D : est une diode de roue libre. Elle protège le
transistor contre les surtensions provoquées
iB L
iH
par la bobine de l’induit.
i
 L : bobine de lissage permettant de lisser le
uH courant dans l’induit.
U
uM
M  Le circuit de commande permet de commander
D
le transistor périodiquement.
iD
Hacheur
Figure 17
Le rapport cyclique « α » est défini par :
𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻𝑻 𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔𝒔 𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕𝒕
𝜶𝜶 = 𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 𝟎𝟎 ≤ 𝜶𝜶 ≤ 𝟏𝟏
𝑷𝑷é𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓𝒓 𝒅𝒅𝒅𝒅 𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉𝒉
VIII- 2.4. Fonctionnement du hacheur L
iH i
 si 0 〈 t 〈 α T : le transistor est saturé, la diode uH=0

est bloquée. Il y a transfert de l’énergie électrique
vers le moteur : uH = 0 et iD = 0
U uM
M
uM = U et iH = i iD=0
Figure 18
L
 α T 〈 t 〈 T : le transistor est bloqué, la diode est iH=0 i
Passante. Il n’y a pas de transfert d’énergie : uH iD
uH = U et iD = i
uM = 0 et iH = 0 U uM=0 M
iD
Figure 19
VIII- 2.5. Caractéristiques uM et UMmoy
L’évolution des tensions uM et UMmoy en fonction du temps sont données ci-dessous
Transistor Transistor Transistor Transistor Transistor Transistor

saturé bloqué saturé bloqué saturé bloqué
uM(V)
U
uMmoy
t(ms)
αT T
Figure 20
VIII- 2.6. Valeur moyenne de la tension de sortie du hacheur
• Le moteur est sensible à la valeur moyenne de la tension « U » délivrée par le hacheur.
𝟏𝟏 𝑻𝑻 𝟏𝟏 𝜶𝜶𝜶𝜶 𝟏𝟏 𝑻𝑻 𝟏𝟏 𝜶𝜶𝜶𝜶
< 𝒖𝒖𝑴𝑴 > = 𝑼𝑼𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 = � 𝒖𝒖(𝒕𝒕). 𝒅𝒅𝒅𝒅 = � 𝑼𝑼. 𝒅𝒅𝒅𝒅 + � 𝟎𝟎. 𝒅𝒅𝒅𝒅 = � 𝑼𝑼. 𝒅𝒅𝒅𝒅
𝑻𝑻 𝟎𝟎 𝑻𝑻 𝟎𝟎 𝑻𝑻 𝜶𝜶𝜶𝜶 𝑻𝑻 𝟎𝟎
𝟏𝟏 𝜶𝜶𝜶𝜶 𝟏𝟏
⟹ 𝑼𝑼𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 = [𝑼𝑼. 𝒕𝒕] = (𝑼𝑼. 𝜶𝜶. 𝑻𝑻 − 𝟎𝟎) = 𝜶𝜶. 𝑼𝑼
𝑻𝑻 𝟎𝟎 𝑻𝑻
⟹ 𝑼𝑼𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 = 𝜶𝜶. 𝑼𝑼
Puisque : 0≤α≤1 donc : 0 ≤ UMmoy ≤ U
10
PAGE 120
VIII- 2.7. Variation de la vitesse en fonction du rapport cyclique
𝑬𝑬′ = 𝑼𝑼𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 ⟹ 𝑵𝑵. 𝝓𝝓. 𝒏𝒏 = 𝑼𝑼𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴𝑴 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 = 𝜶𝜶. 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰

𝜶𝜶. 𝑼𝑼 − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 𝑼𝑼 𝑹𝑹. 𝑰𝑰
⟹ 𝒏𝒏 = = . 𝜶𝜶 −
𝑵𝑵. 𝝓𝝓 𝑵𝑵. 𝝓𝝓 𝑵𝑵. 𝝓𝝓
𝑼𝑼
⎧ 𝒂𝒂 = 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝒕𝒕𝒕𝒕. 𝒔𝒔−𝟏𝟏 )
𝑵𝑵. 𝝓𝝓
𝒏𝒏 = 𝒂𝒂. 𝜶𝜶 − 𝒃𝒃 𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂𝒂
⎨𝒃𝒃 = − 𝑹𝑹. 𝑰𝑰 𝒆𝒆𝒆𝒆 (𝒕𝒕𝒕𝒕. 𝒔𝒔−𝟏𝟏 )
⎩ 𝑵𝑵. 𝝓𝝓
IX. Applications : variateur de vitesse d’un moteur à courant continu
IX-1- Variation de vitesse d’un moteur à un seul sens de marche
Pour faire varier la vitesse d'un moteur on l’alimente de façon discontinue avec un hacheur et on
fait ainsi varier la tension moyenne à ses bornes. On parle alors de Modulation par Largeur
d'Impulsions (MLI), ou Pulse Width Modulation (PWM).
Figure 21
IX-2- Variation de vitesse d’un moteur à deux sens de marche :

Un pont en H est un circuit destiné au pilotage de sens de rotation d’un moteur qui met en œuvre
quatre transistors. Il a deux rôles principaux :
- Fournir le courant nécessaire au fonctionnement du moteur ;
- donner la possibilité d'inverser le sens du courant (donc le sens de rotation du moteur).
+Vcc +Vcc +Vcc
T1 T3 T1 T3 T1 T3
M M M
T2 T4 T2 T4 T2 T4
Figure 22
Moteur en arrêt Moteur en rotation Moteur en rotation
sens 1 sens 2
Quatre transistors, symbolisés par des interrupteurs T1, T2, T3 et T4, sont montés en pont et
permettent de commander le sens de rotation du moteur : lorsque T1 et T4 sont fermés
(transistors saturés), le moteur tourne dans un sens (sens 1). Lorsque T2 et T3 sont fermés, le
moteur va tourner dans l'autre sens (sens 2).
IX-3- Commande par microcontrôleur :

- Une sortie PWM du microcontrôleur est utilisée pour commander un transistor fonctionnant en
commutation.
- La technique PWM permet d’obtenir un équivalent d’une variation de tension continue à l’aide
d’un contrôle TOR (tout ou rien). Cette technique permet aux composants de puissance de moins
se chauffer qu’en analogique. D’autre part, les signaux numériques sont moins sensibles aux
parasites que les signaux analogiques et sont donc plus robustes.
11
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IX-3-1- Variateur de vitesse à un sens de marche
a- Schéma de principe
Le rapport cyclique augmente si on appuie sur le bouton (+) affecté à la broche RA0 et il diminue
si on appuie sur le bouton (-) relié à la broche RA1. Ainsi on fait varier la vitesse d’un moteur à
courant continu.
Figure 23
b- Programmation en langage MikroC
unsigned short duty_ratio1;

void main() {
adcon1 = 0x86; // Configurer les broches AN en mode digital
PORTA = 0; TRISA = 255; // Initialiser et configurer le PORTA en entrée
TRISC = 0; PORTC = 0; // Initialiser et configurer le PORTC en sortie
PWM1_Init(5000); // Initialiser PWM1 à 5KHz
duty_ratio1 = 0; // Initialiser duty_ratio1 à 0
PWM1_Start(); // Démarrer PWM1 et PWM2
PWM1_Set_Duty(duty_ratio1); // Etablir le rapport cycle de PWM1
while (1) {
if (RA0_bit) { // Si le bouton affecté à RA0 est actionné
Delay_ms(40);
2*duty_ratio1++; // Incrementer le rapport cyclique
PWM1_Set_Duty(duty_ratio1); // Etablir un signal de commande
}
Delay_ms(40); // Attendre 40ms
2*duty_ratio1--; // Decrementer le rapport cyclique
PWM1_Set_Duty(duty_ratio1); // Etablir un signal de commande
}
Delay_ms(5); // Attendre 5ms
}
}
IX-3-2- Variateur de vitesse à deux sens de rotation

a- Schéma de principe
Le moteur peut tourner dans les deux sens de marche :
- On active le module PWM1 pour commander le moteur dans le sens1.
12
PAGE 122
si on appuie sur le bouton (-) relié à la broche RA1. Ainsi on fait varier la vitesse du moteur à
courant continu tournant dans le sens1.
- On active le module PWM2 pour commander le moteur dans le sens 2.
si on appuie sur le bouton (-) relié à la broche RA3. Ainsi on fait varier la vitesse du moteur à
courant continu tournant dans le sens 2. Vcc
+
U2
9 21
OSC1/CLKIN RB0/INT
Sens1 10
OSC2/CLKOUT RB1
22
Q2 Q4
- 2
3
RA0/AN0
RB2
RB3/PGM
23
24
25
TIP122 D2 D4 TIP122
4
RA1/AN1 RB4
26
1N4002GL 1N4002GL
RA2/AN2/VREF-/CVREF RB5
5 27
+
RA3/AN3/VREF+ RB6/PGC
6 28
RA4/T0CKI/C1OUT RB7/PGD
7
RA5/AN4/SS/C2OUT
11
RC0/T1OSO/T1CKI
1 12
MCLR/Vpp/THV RC1/T1OSI/CCP2
Sens2 RC2/CCP1
13
-
14
RC3/SCK/SCL
15
RC4/SDI/SDA
16
RC5/SDO
17
RC6/TX/CK
18
RC7/RX/DT
PIC16F876A Q3 Q5
TIP122 D3 D5 TIP122
1N4002GL 1N4002GL
Figure 24
b- Programmation en langage MikroC

unsigned short duty_ratio1, duty_ratio2;
void main() {
adcon1 = 0x86; // Configurer les broches AN en mode numérique
PORTA = 0;TRISA = 255; // Initialiser et configurer le PORTA en entrée

TRISC = 0;PORTC = 0; // Initialiser et configurer le PORTC en sortie
duty_ratio1 = 0; duty_ratio2 = 0;
PWM1_Start(); PWM2_Start(); // Démarrer PWM1 et PWM2
while (1) {
duty_ratio2=0;PWM2_Stop();PWM1_Start();
Delay_ms(40);
2*duty_ratio1++; // Incrementer duty_ratio1
PWM1_Set_Duty(duty_ratio1);
}
if (RA1_bit) { // Bouton affecté à RA1 actionné

Delay_ms(40);
2*duty_ratio1--; // Decrementer duty_ratio1
}

duty_ratio1=0; PWM1_Stop();PWM2_Start();
Delay_ms(40);
13
PAGE 123
2*duty_ratio2++; // Incrementer duty_ratio2
}

Delay_ms(40);
2*duty_ratio2--; // Decrementer duty_ratio2
}
Delay_ms(5); // Attendre
}
}
14
PAGE 124

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THÈME 1 : MICROCONTRÔLEURS

2. Étapes de déroulement d’une interruption

Une interruption survient, le

Termine l’instruction en cours de

Saute vers la routine

Exécute les instructions de la

Revient au programme principal

En MikroC, le sous-programme d’interruption (routine) est déclaré en tant que fonction

 Interruptions internes : ce sont des interruptions provenant des périphériques

Le nombre de sources d’interruptions dépend du microcontrôleur utilisé.

Microcontrôleur 16F84A 16F628A 16F88 16F876A 16F877A

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

GIE EEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF

Au reset : INTCON = 0000000X

T0IE (Timer0 Interrupt Enable bit) – Bit 5

INTE (RB0/Int Interrupt Enable bit) – Bit 4

T0IF (Timer0 Interrupt Flag bit) – Bit 2

INTF (RB0/INT External Interrupt Flag) – Bit 1

Registre Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

À l'issue d’un Reset, tous les bits du registre OPTION_REG sont à 1 :

4. Schéma synoptique du registre INTCON du PIC 16F87XA

Microcontrôleur 16F84A 16F628A 16F876A 16F877A

On se limite dans ce cours à l’étude du TIMER0.

L'affectation ou non du pré-diviseur se fait à l'aide du bit PSA.

2.3. Registre de contrôle : OPTION_REG

Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0

Bit6 : INTEDG = Interrupt Edge select bit.

Bit5 : TOCS = Timer TMR0 Clock Source select bit.

Bit4 : TOSE = Timer TMR0 Source Edge select bit.

Bit3 : PSA = Prescaler Assignement bit.

2.4.1 Principe de fonctionnement

Oscillateur Fosc= 4MHz Oscillateur Fint= 1MHz Fp=(Fint/DIV) Tc= (256*DIV) us

Avec un pré-diviseur de 256, on aura un temps de débordement égal à 256*256*1 μs soit

Si ce temps est insuffisant, on pourrait utiliser un compteur de boucle « i ».

 Pour i cycles et TMR0 initialisé à 0 : DIV: valeur de pré-diviseur ;

T0CS = 1 (bit 5 du registre OPTION_REG)

 front montant si T0SE = 0 (bit 4 du registre OPTION_REG)

Cependant, il est à noter que le microcontrôleur a un seul module interne de conversion,

Le résultat de la conversion sera stocké dans les registres « ADRESH » et « ADRESL »,

Unsigned int N ; // Déclaration d’une variable à 2 octets

while(1) //Boucle infinie.

Bit 7 Bit 6 Bit 5 Bit 4 Bit 3 Bit 2 Bit 1 Bit 0

ADFM - - - PCFG3 PCFG2 PCFG1 PCFG0

Résultat Bits non implantés Bits de contrôle de la

Au reset : ADCON1 = 00000000 ;

 Bit 7: ADFM = A/D Result format.

ADFM = 0: Le résultat de la conversion est justifié à gauche. ADRESL ne contient que

 Bit 6, bit 5 et bit 4 : bits non implantés

I. Extrait du document constructeur du circuit intégré 74283 :

3. Brochage du circuit intégré 74283 :

Description des broches :

H = HIGH voltage level = niveau logique HAUT

N.B : - La tension de polarisation des circuits TTL est Vcc = 5V

II- Présentation du circuit intégré 4560 (Additionneur BCD à 4 bits) :

3. Brochage du circuit intégré 7485:

Description des broches :

X = don’t care = quelque soit

5. Mise en cascade des circuits intégrés 7485 :

6. Comparateurs binaires intégrés : références usuelles

2. Brochage des circuits intégrés :

Avec un pré-diviseur de 256, on aura un temps de débordement égal à 2562561 μs soit