PDF, 854 Ko

Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
Les sujets peuvent être traités séparément. Vous êtes invités à aborder
l’ensemble des sujets. Vous répondrez directement sur ce document. Vous
rendrez les 20 pages du sujet en fin d’examen et conserverez les
documents annexes.
I – ETUDE D’UN SYSTEME EXPERIMENTAL
Objectif :
On souhaite effectuer des mesures de courant et de tension aux bornes d’un super
condensateur MAXWELL BPAK 15 V pour identifier ses caractéristiques.
A l’aide d’un générateur, on applique un signal constitué d’impulsions de courant de charge
et de décharge Iemc(t) provoquant des variations de tension Vemt(t) aux bornes du super
condensateur. Un exemple d’impulsion de courant de charge d’amplitude 9A est montré sur la
figure 1-1.
La figure 1-2 montre l’évolution de la tension aux bornes du super condensateur initialement
chargé à Vemt=3V. De plus, on prévoit un dispositif permettent de protéger le super condensateur en
cas de dépassement de seuils Vseuilmax et Vseuilmin (voir figure 1-2).
Figure 1-1
Figure 1-2
1
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
Le synoptique des différentes fonctions mises en œuvre est présenté sur la figure 2.
Dans cette étude, les amplificateurs opérationnels (AOP) seront considérés idéaux.
VCC
Détecteur de Seuils
0V< Veds <10V
(E DS )
D
Rdecharge
Rcharge
(S
DS )
BLOC-R
RELAIS
Ki
1N4007
BP2
BLOC-DS
Veds
Mesure Tension
BP1
+HT
Xi
(S MT )
Ve mt
Ie mc
-HT
Vs mt
BLOC-MT
C
Mesure Courant
Générateur
de courant
(I)
(S MC )
BLOC-MC
Vs mc
Figure 2
Rappel : Chaque partie de ce sujet peut être traitée indépendamment des autres.
2
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
1 – Etude du BLOC-DS (Figure 3).
Ce bloc réalise la détection des seuils Vseuilmax et Vseuilmin lorsque la tension d’entrée Veds
varie.
Avec :
U1 : LM339
U2 : TL081
Rz = 270Ω, R1 = 1 kΩ, R2 = 3 kΩ, R3 = 60kΩ, R5 = R6 = 10kΩ, R7 = 100kΩ.
D1, D2 : 1N4148
Dz1/12V
C1 = C2 = C3 = 100nF.
Vdd=15V
Rz
270
Vdd=15V
12
R1
1K
DZ1
D1
1N4148
1
3
+
7
R2
3K
LM339
-
Vz=12V
6
12V
R5
10k
U1a
Vseuilmax
Vs1
entrée (E DS)
0< Veds <+10V
Vdd=15V
C2
100nF
Vdd+15V
Vdd=15V
Veds
12
Vseuilmin
U2a
2
TL081
6
2
3
C1
Vs 2
4
R7
100K
3
R4
?
sortie (S DS )
D2
1N4148
+
5
LM339
-
4
R6
10K
U1b
7
R3
60K
C3
100nF
Vs 3
Vsds
100nF
Vdd=15V
Vdd=-15V
Figure 3
1-1 – Calculer la valeur de Vseuilmax (figure 3).
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
3
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
1-2 – Déterminer la valeur R4 pour avoir Vseuilmin=0,5V
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
1-3 – Préciser le mode de fonctionnement des AOP U1a et U1b (voir doc du LM339) et préciser le
rôle des résistances R5, R6.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
1-4 – On admet le niveau de saturation haut des tensions suivantes, Vs1=13,7V, Vs2=13,7V et
Vs3=13V. Le niveau de saturation bas pour ces tensions sera de 0V. Compléter le tableau ci-dessous
en précisant l’état des diodes D1 et D2.
Vs1(V)
Vs2(V)
Vsds(V)
D1*
D2*
Veds<Vseuilmin
Vseuilmax<Veds<Vseuilmin
Veds>Vseuilmax
* P=Passante et B=Bloquée
4
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
1-5 – On suppose que le signal Veds à l’allure reportée sur la figure 4.
D’après les résultats obtenus précédemment, compléter les chronogrammes de Vs1, Vs2 et Vsds sur
la figure suivante :
Veds(V)
10V
9V
0,5V
T(s)
Vs1(V)
13,7V
T(s)
Vs2(V)
13,7V
T(s)
Vsds(V)
13V
T(s)
Figure 4
5
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
1-6 – Quelle est la fonction réalisée par les composants D1, D2 et R7 ?
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
1-7 – Proposer un circuit intégré numérique pouvant accomplir l’intégralité de la fonction
réalisée par le BLOC-DS.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
1-8
a)- Que pensez-vous de la stabilité de Vseuilmin ?
b)- Proposez un schéma à l’aide d’une diode zéner de 3,3V.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
6
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
2 - Etude du BLOC-MT (figure 5).
Ce bloc effectue la mesure de la tension Vemt aux bornes de C. On utilise un capteur de
courant LEM LV-25P mis en œuvre pour la mesure de tension. La tension Vemt peut varier entre 0V
et la valeur (Vemt)max=15V. On désire obtenir en sortie du (BLOC-MT), une tension Vsmt comprise
entre 0V et 10V, celle-ci sera appliquée à l’entrée (EDS) du détecteur de seuil (BLOC-DS).
FORMULE : VRs = (Rs/Re)*2.5*Ve mt
+HT
Ie mt
Re
C1
100nF
LEM T 1
TENSION DE SORTIE
8.87<Vs mt<10.95
?
MODULE
AMPLIFICATEUR
DE TENSION
+
+15V
M
Ve mt
-15V
+15V
M
-15V
-HT
LV 25-P
C2
100nF
VRs=7,5V
-
Rs
Vs mt
?
Figure 5
2-1 – Identifier la correspondance entre les éléments Re, Rs, Vemt et Iemt du schéma de la figure 5
et ceux de la documentation du LV-25P.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
2-2 – A Quelle valeur du courant primaire obtient-on la meilleure précision du capteur?
a)- Calculer la résistance primaire Re pour une tension Vemt=15V qui permet d’utiliser le capteur au
courant primaire nominal en négligeant la résistance de la bobine primaire.
b)- Quelle valeur de résistance proposez-vous pour Re, si vous tenez compte de la résistance du
bobinage primaire ?
c)- Déterminer la valeur de la résistance de mesure Rs pour obtenir, dans ce cas, une tension
VRs = 7,5V.
d)- Vérifier que cette valeur est dans la plage préconisée par le fabriquant.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
7
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
3 – Etude du BLOC-MC (figure 6).
Le bloc de mesure de courant Iemc est effectué par un capteur de courant type LEM (LA-55P).
RS = 100Ω
FORMULE : VRs = Ie mc *
LEM C 1
LA 55-P
N * (Rs / 1000)
TENSION DE SORTIE Vs mc
+8.52<Vs mc<+10.52
C1
100nF
Ie mc
+15V +15V
M
+15V
MODULE
AMPLIFICATEUR
DE TENSION
M
-15V -15V
-15V
LA 55-P
C2
100nF
Rs
VRs=7,5V
Vs mc
100
Figure 6
3-1 – On se référera à la documentation technique du capteur de courant LA 55-P. Expliquer le
principe de fonctionnement du capteur.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
3-2 Le LA-55P est alimenté comme indiqué figure 6. La température d’utilisation restera inferieure
à 70 degrés.
a)- Quelle est la résistance maximale de mesure que l’on peut adopter pour un courant nominal au
primaire du capteur ?
b)- Quel est le rapport de transformation de ce capteur de courant ?
c)- Dans le cas ou le courant Iemc correspond au courant nominal du capteur, calculer la tension VRs
aux bornes de la résistance de mesure de 100Ω.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
8
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
3-2 - suite.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
3-3 – On désirait en fait obtenir une tension de mesure VRsmax de 7,5V aux bornes de la résistance
de mesure Rs = 100Ω du schéma de la figure 6 pour un courant Iemcmax de 9A dans le super
condensateur.
a)- Calculer le nombre de spires à placer au primaire du capteur de courant LA-55P.
b)- Donner un nombre entier de spires en justifiant votre choix.
c)- Quelle est alors le VRsmax en sortie de notre capteur de courant ?
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
3-4 – Proposer un schéma (sans valeur numérique) du « module amplificateur de tension » de la fig.
6 à partir d’un montage non inverseur à AOP permettant d’obtenir en sortie une tension Vsmc
réglable. Placer la tension d’entrée et de sortie sur ce schéma.
9
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
4 - Etude du BLOC-R (figure 7).
Le système de protection permet d’ouvrir le contact Xi (voir figure 2) en cas de dépassement
de seuil (Vseuilmax et Vseuilmin). Le relais utilisé est un model Reed V23100-V4 (model standard).
+15V
Rr
?
Xi
A1
A2
Ki
D
DIODE
Rb
?
Q1
2N2222
Vsds
Figure 7
4-1 – Le relais Ki (model A000) possède une tension de bobine de 5V (voir doc constructeur). Le
transistor Q1 est supposé parfait et fonctionne en commutation.
a) - Pour quel courant obtient-on 5V aux bornes du relais ?
b) - Déterminer pour ce courant la valeur de Rr à mettre en série avec la bobine du relais.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
4-2 – a-) Le transistor Q1 peut il supporter le courant ? (justifier).
b-) Lui faut-il un dissipateur dans une ambiance à 25°C? (justifier).
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
4-3 – Quel est le rôle de la diode D ?
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
10
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
II – CULTURE GENERALE
R1 = 10 kΩ ; R2 = 100 kΩ.
La tension Vin est sinusoïdale (amplitude 1 V)
1Le nom de ce circuit électronique est :
□ suiveur
□ amplificateur inverseur
□ trigger non inverseur
□ amplificateur non inverseur
2L'amplification en tension est de :
□ - 0,1
□ 0,1
□ -10
□ 10
3Le gain en tension est de :
□ 20 dB
□ -20 dB
□ 10 dB
□ 46 dB
11
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
Chronogramme d'un signal modulé AM
La porteuse a pour équation : up(t) = Apsin(ωpt).
4La fréquence de la porteuse est de :
□ 10 kHz
□ 20 kHz
□ 200 kHz
□ 400 kHz
5La fréquence du modulant est de :
□ 10 kHz
□ 20 kHz
□ 200 kHz
□ 400 kHz
6L'amplitude Ap de la porteuse est de
□ 0,5 V
□ 1V
□ 1,5V
□ 2V
12
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
7- Quel est le résultat de l'équation S = A + B, si A=1 et B=1 ?
□ S=0
□ S=1
□ S=2
8- Choisir la proposition fausse.
□ (A . B) . C est équivalent à A . (B . C)
□ (A+B) + C est équivalent à A + (B + C)
□ (A+B) .C est équivalent à (A+C) .(B+C)
9- Quelle proposition va à l'encontre du théorème de Morgan ?
□ La solution d'une relation OU entre l'inverse de deux opérateurs équivaut à l'inverse de la
solution d'une relation OU entre l'inverse de ces deux opérateurs
□ L'inverse de la solution d'une relation ET entre deux opérateurs équivaut à la solution d'une
relation OU entre les inverses des mêmes opérateurs
□ L'inverse de la solution d'une relation OU entre deux opérateurs équivaut à la solution d'une
relation ET entre les inverses des mêmes opérateurs
10- Une liaison RS232 est une liaison (cocher la réponse exacte) :
□ Parallèle et synchrone.
□ Parallèle et asynchrone
□ Série et synchrone
□ Série et asynchrone
11- Préciser ce que signifie qu’une liaison est synchrone.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
13
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
12- VHDL est un langage de programmation de (cocher la réponse exacte) :
□ Automates programmables.
□ Pages WEB « Visual
□ Circuits logiques programmables
□ Microcontrôleurs
13- Que signifie la mention RoHS associée à un composant électronique :
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
14- L’abréviation CEM signifie (cocher la réponse exacte) :
□ Communauté européenne et mondiale.
□ Compatibilité électromagnétique.
□ Composant électronique miniaturisé.
□ Contient des circuits embarqués.
15- L’abréviation CMS signifie (cocher la réponse exacte) :
□ Composant monté en surface.
□ Circuit de monitoring et de supervision.
□ Couche monocristalline de synthèse.
□ Composant mono-tension synchrone.
16- Un CPLD est (cocher la réponse exacte) :
□ Microcontrôleur à structure « RISC ».
□ Composant d’interface de communication USB.
□ Convertisseur analogique/numérique.
□ Circuit logique programmable.
14
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
17- Citer un logiciel de CAO et de DAO dans le domaine de l’électronique et de la mécanique.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
18- Donner la terminologie des abréviations suivantes :
EPROM : ……………………………………………………………………………………………...
CPU :…………………………………………………………………………………………………..
AOP :…………………………………………………………………………………………………..
CAN :…………………………………………………………………………………………………..
IGBT : …………………………………………………………………………………………………
19- Donner trois séries de valeurs normalisées de résistances.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
20- Citer deux références de fabriquant de microcontrôleurs. Donner dans chaque cas un exemple
de composant.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
21- Citer la loi d’Ohm en continu.
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
22- Citer deux fabricants de circuits logiques programmables :
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
23- Enumérer quelques valeurs de résistance de la série E24 (choisissez votre unité ohmique).
…………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………
15
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
III – Logique combinatoire – Numération – logique séquentielle
1 : Lecture de Schéma
1.1- A partir des fonctions logiques utilisées sur le logigramme ci-dessus, écrire les équations de :
S1 = ……………………………............................................................................................................
S2 = ………………………………………………………………...………………………………...
S3 = ……………………………………………………………………………………………………
1.2-Simplifier l’équation de S2 et S3 en les mettant sous la forme de sommes (OU) et de produits
(ET). (Détailler toutes les étapes de la simplification).
S2 = ………………………………………………………………………………………………………
S2 = ………………………………………………………………………………………………………
S3 = ………………………………………………………………………………………………………
S3 = ………………………………………………………………………………………………………
S3 = ………………………………………………………………………………………………………
S3 = ………………………………………………………………………………………………………
16
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
2 : Numération
2.1 - Donner en base 2 (binaire naturel) et en base 16 (hexadécimal) les nombres décimaux
suivants :
Nombre décimal
En base 2
En base 16
12
109
86
2.2 -Donner la valeur décimale des nombres suivants codés en binaire naturel et hexadécimal :
01100011 = …………………………………………………………………………………………..
11001110 = …………………………………………………………………………………………..
10101010 = …………………………………………………………………………………………..
0x22 = ………………………………………………………………………………………………..
0x3D = ………………………………………………………………………………………………..
2.3 - Donner le code sur 8 bits en binaire signé et en complément à 2 des nombres suivants :
Nombre décimal
Binaire signé
Complément à 2
88
-49
17
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
3 : Logique séquentielle
Le schéma ci-dessous est constitué d’un OU exclusif et d’une bascule D.
3.1 - Etude de la porte logique seule. Donner l’équation logique de D en fonction de T et de Q.
D = …………………………………………………………………………………………………..
3.2 - Etablir sa table de vérité :
3.3 - Les entrées CLRN (clear) et PRN (preset) sont asynchrones. Donner la signification d’une
entrée qualifiée d’asynchrone :
……………………………………………………………………………………….………………..
……………………………………………………………………………………………….………..
…………………………………….………………………………………………….………………..
3.4 - Etude de la bascule seule. L’entrée CLRN (clear) est prioritaire sur l’entrée PRN (preset).
Compléter la table de vérité de Q en fonction de CLRN et PRN.
18
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
3.5 - Etude du schéma complet. Compléter le chronogramme suivant :
200ns
400ns
600ns
800ns
1.0us
1.2us
1.4us
1.6us
1.8us
2.0us
2.2us
2.4us
2.6us
2.8us
3.0us
1
H
0
1
CLRN
0
1
PRN
0
1
T
0
1
D
0
1
Q
0
19
Concours technicien électronicien BAP C (mai 2011)
4 : Synthèse logique
On souhaite implanter une fonction séquentielle dans un circuit logique programmable à partir
de la saisie de schéma (logigramme). On utilise, pour cela, les composants suivants issus de la
librairie de cet outil :
- portes logiques de base : NON et ET, OU, NON-ET, NON-OU, OUexclusif à deux, trois et
quatre entrées ;
- bascule D à déclenchement sur front montant sans entrée asynchrone de mise à « 1 » ou à
« 0 » de la bascule.
La fonction séquentielle à synthétiser est définie par le chronogramme suivant :
4.1 - Les sorties Q0, Q1 et Q2 sont à l’état haut pendant une période d’horloge H.
La réalisation de ce système se fera à l’aide de trois bascules D commandées de manière synchrone.
Déterminer la table de vérité des entrées D des bascules en fonction des sorties Q :
4.2 - En déduire les équations de chacune des entrées D :
D0 = …………………………………………………………………………………………………..
D1 = …………………………………………………………………………………………………..
D2 = …………………………………………………………………………………………………..
4.3 - Saisir le schéma :
D
Q
D
Q
D
Q
H
20
LM139, LM239, LM339
Low-power quad voltage comparators
Features
■
Wide single supply voltage range or dual
supplies for all devices: +2 to +36 V or ±1 V to
±18 V
■
Very low supply current (1.1 mA) independent
of supply voltage
■
Low input bias current: 25 nA typ
■
Low input offset current: ±5 nA typ
■
Low input offset voltage: ±1 mV typ
■
Input common-mode voltage range includes
ground
■
Low output saturation voltage: 250 mV typ;
(ISINK = 4 mA)
■
Differential input voltage range equal to the
supply voltage
■
TTL, DTL, ECL, MOS, CMOS compatible
outputs
N
DIP14
(Plastic package)
D
SO-14
(Plastic micropackage)
P
TSSOP14
(Thin shrink small outline package)
Description
This family of devices consists of four
independent precision-voltage comparators with
an offset voltage specification as low as 2 mV
maximum for LM339A, LM239A and LM139A.
Each comparator has been designed specifically
to operate from a single power supply over a wide
range of voltages. Operation from split power
supplies is also possible.
These comparators also have a unique
characteristic in that the input common mode
voltage range includes ground even though
operated from a single power supply voltage.
April 2009
Pin connections (top view)
O utput2 1
14
O utput1 2
13 O utput4
V
+
CC 3
O utput3
12
V
CC
Inverting input1
4
11
N on-inverting input4
N on-inverting input1
5
10
Inverting input4
Inverting input2
6
9
N on-inverting input3
N on-inverting input2
7
8
Inverting input3
Doc ID 2159 Rev 2
1/16
www.st.com
16
Schematic diagram
1
LM139, LM239, LM339
Schematic diagram
Figure 1.
LM139 schematic diagram (1/4)
VCC
3.5 μ A
100 μA
3.5 μ A
100 μ A
Non-inverting
input
VO
Inverting
input
VCC
2/16
Doc ID 2159 Rev 2
LM139, LM239, LM339
2
Absolute maximum ratings and operating conditions
Absolute maximum ratings and operating conditions
Table 1.
Absolute maximum ratings
Symbol
Parameter
VCC
Supply voltage
VID
Differential input voltage
VIN
Input voltage
Output short-circuit to ground (1)
Rthja
Thermal resistance junction to ambient
DIP14
SO-14
TSSOP14
Rthjc
Thermal resistance junction to case (2)
DIP14
SO-14
TSSOP14
Tstg
Storage temperature range
Tj
TLEAD
ESD
Value
Unit
±18 or 36
V
±36
V
-0.3 to +36
V
Infinite
(2)
80
105
100
°C/W
33
31
32
°C/W
-65 to +150
°C
Junction temperature
+150
°C
Lead temperature (soldering 10 seconds)
260
°C
Human body model (HBM)(3)
500
Machine model
(MM)(4)
Charged device model (CDM)
V
100
(5)
1500
1. Short-circuits from the output to VCC+ can cause excessive heating and eventual destruction. The
maximum output current is approximately 20 mA independent of the magnitude of VCC+.
2. Short-circuits can cause excessive heating. These values are typical.
3. Human body model: a 100 pF capacitor is charged to the specified voltage, then discharged through a
1.5 kΩ resistor between two pins of the device. This is done for all couples of connected pin combinations
while the other pins are floating.
4. Machine model: a 200 pF capacitor is charged to the specified voltage, then discharged directly between
two pins of the device with no external series resistor (internal resistor < 5 Ω). This is done for all couples of
connected pin combinations while the other pins are floating.
5. Charged device model: all pins and the package are charged together to the specified voltage and then
discharged directly to the ground through only one pin. This is done for all pins.
Table 2.
Operating conditions (Tamb = 25° C)
Symbol
Parameter
VCC
Supply voltage
VICM
Common mode input voltage range
Toper
Operating free-air temperature range
– LM139, LM139A
– LM239, LM239A
– LM339, LM339A
Doc ID 2159 Rev 2
Value
Unit
2 to 32
±1 to ±16
V
0 to (VCC+ - 1.5)
V
-55, +125
-40, +105
0, +70
°C
3/16
Electrical characteristics
LM139, LM239, LM339
3
Electrical characteristics
Table 3.
Electrical characteristics at VCC+ = +5 V, VCC-= GND, Tamb = +25° C
(unless otherwise specified)
Symbol
LM139A - LM239A
LM339A
Parameter
Min.
Typ.
Max.
LM139 - LM239
LM339
Min
Typ.
Max.
Unit
VIO
Input offset voltage (1)
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
1
2
4
1
5
9
mV
IIO
Input offset current
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
3
25
100
5
50
150
nA
IIB
Input bias current (I+ or I-) (2)
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
25
100
300
25
250
400
nA
AVD
Large signal voltage gain
VCC = 15 V, RL = 15 kΩ, Vo = 1 V to 11 V
ICC
Supply current (all comparators)
VCC = +5 V, no load
VCC = +30 V, no load
VICM
Input common mode voltage range (3)
VCC = 30 V
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
50
200
1.1
1.3
Differential input voltage (4)
VOL
Low level output voltage
VID = -1 V, ISINK = 4 mA
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
250
IOH
High level output current
VCC = Vo = 30 V, VID = 1 V
Tmin ≤Tamb ≤Tmax
0.1
tre
4/16
Output sink current
VID= 1 V, Vo = 1.5 V
Response time (5)
RL= 5.1 kΩ connected to VCC+
2
2.5
VCC+ -1.5
VCC+ -2
0
0
VID
ISINK
50
200
1.1
1.3
0
0
VCC+
400
700
250
16
1.3
Doc ID 2159 Rev 2
2
2.5
mA
VCC+ -1.5
VCC+ -2
V
VCC+
V
400
700
mV
0.1
1
6
V/mV
1
6
nA
μA
16
mA
1.3
μs
LM139, LM239, LM339
Typical applications
5
Typical applications
Figure 7.
Basic comparator
Figure 8.
Driving CMOS
5V
VCC = 5 V
15 kΩ
100 kΩ
+V(ref)
+V(ref)
1/4
LM139
VO
-V(ref)
Figure 9.
Driving TTL
1/ 4
LM139
&
-V(ref)
Figure 10. Low frequency op amp
5V
5V
15 kΩ
10 kΩ
1/4
LM139
+V(ref)
~
1/ 4
LM139
el
eo
&
0.5 μF
100 kΩ
-V(ref)
1 kΩ
&
Figure 11. Low frequency op amp
AV = 100
Figure 12. Transducer amplifier
5V
5V
(eo = 0 V for el = 0 V)
Magnetic pick-up
15 kΩ
1/ 4
LM139
~
el
2N 2222
10 kΩ
3 kΩ
1/ 4
LM139
0.5 μF
eo
20 MΩ
100 kΩ
eo
1 kΩ
10 kΩ
AV = 100
Doc ID 2159 Rev 2
7/16
DISCRETE SEMICONDUCTORS
DATA SHEET
M3D125
2N2222; 2N2222A
NPN switching transistors
Product specification
Supersedes data of September 1994
File under Discrete Semiconductors, SC04
1997 May 29
Philips Semiconductors
Product specification
NPN switching transistors
2N2222; 2N2222A
FEATURES
PINNING
• High current (max. 800 mA)
PIN
• Low voltage (max. 40 V).
APPLICATIONS
DESCRIPTION
1
emitter
2
base
3
collector, connected to case
• Linear amplification and switching.
DESCRIPTION
3
handbook, halfpage
1
2
NPN switching transistor in a TO-18 metal package.
PNP complement: 2N2907A.
2
3
MAM264
1
Fig.1 Simplified outline (TO-18) and symbol.
QUICK REFERENCE DATA
SYMBOL
VCBO
PARAMETER
collector-base voltage
CONDITIONS
60
V
−
75
V
2N2222
−
30
V
2N2222A
−
40
V
−
800
mA
Tamb ≤ 25 °C
−
500
mW
75
−
250
−
MHz
300
−
MHz
−
250
ns
collector-emitter voltage
open base
IC
collector current (DC)
Ptot
total power dissipation
hFE
DC current gain
IC = 10 mA; VCE = 10 V
fT
transition frequency
IC = 20 mA; VCE = 20 V; f = 100 MHz
2N2222
2N2222A
turn-off time
1997 May 29
UNIT
−
2N2222A
toff
MAX.
open emitter
2N2222
VCEO
MIN.
ICon = 150 mA; IBon = 15 mA; IBoff = −15 mA
2
Philips Semiconductors
Product specification
NPN switching transistors
2N2222; 2N2222A
LIMITING VALUES
In accordance with the Absolute Maximum Rating System (IEC 134).
SYMBOL
VCBO
VCEO
VEBO
PARAMETER
collector-base voltage
CONDITIONS
MIN.
MAX.
UNIT
open emitter
2N2222
−
60
V
2N2222A
−
75
V
2N2222
−
30
V
2N2222A
−
40
V
2N2222
−
5
V
2N2222A
−
6
V
collector-emitter voltage
emitter-base voltage
open base
open collector
IC
collector current (DC)
−
800
mA
ICM
peak collector current
−
800
mA
IBM
peak base current
−
200
mA
Ptot
total power dissipation
Tamb ≤ 25 °C
−
500
mW
Tcase ≤ 25 °C
−
1.2
W
Tstg
storage temperature
−65
+150
°C
Tj
junction temperature
−
200
°C
Tamb
operating ambient temperature
−65
+150
°C
THERMAL CHARACTERISTICS
SYMBOL
PARAMETER
Rth j-a
thermal resistance from junction to ambient
Rth j-c
thermal resistance from junction to case
1997 May 29
CONDITIONS
in free air
3
VALUE
UNIT
350
K/W
146
K/W
Philips Semiconductors
Product specification
NPN switching transistors
2N2222; 2N2222A
CHARACTERISTICS
Tj = 25 °C unless otherwise specified.
SYMBOL
ICBO
PARAMETER
IEBO
emitter cut-off current
hFE
DC current gain
VCEsat
−
10
nA
IE = 0; VCB = 50 V; Tamb = 150 °C
−
10
µA
IE = 0; VCB = 60 V
−
10
nA
IE = 0; VCB = 60 V; Tamb = 150 °C
−
10
µA
IC = 0; VEB = 3 V
−
10
nA
IC = 0.1 mA; VCE = 10 V
35
−
IC = 1 mA; VCE = 10 V
50
−
IC = 10 mA; VCE = 10 V
75
−
IC = 150 mA; VCE = 1 V; note 1
50
−
IC = 150 mA; VCE = 10 V; note 1
100
300
35
−
2N2222
30
−
2N2222A
40
−
IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1
−
400
mV
IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1
−
1.6
V
IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1
−
300
mV
IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1
−
1
V
IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1
−
1.3
V
IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1
−
2.6
V
IC = 150 mA; IB = 15 mA; note 1
0.6
1.2
V
IC = 500 mA; IB = 50 mA; note 1
−
2
V
−
8
pF
−
25
pF
2N2222
250
−
MHz
2N2222A
300
−
MHz
−
4
dB
DC current gain
DC current gain
IC = 10 mA; VCE = 10 V; Tamb = −55 °C
collector-emitter saturation voltage
2N2222A
VBEsat
base-emitter saturation voltage
2N2222
VBEsat
IC = 500 mA; VCE = 10 V; note 1
collector-emitter saturation voltage
2N2222
VCEsat
base-emitter saturation voltage
2N2222A
Cc
collector capacitance
IE = ie = 0; VCB = 10 V; f = 1 MHz
Ce
emitter capacitance
IC = ic = 0; VEB = 500 mV; f = 1 MHz
2N2222A
fT
F
UNIT
IE = 0; VCB = 50 V
2N2222A
hFE
MAX.
collector cut-off current
2N2222A
hFE
MIN.
collector cut-off current
2N2222
ICBO
CONDITIONS
transition frequency
noise figure
2N2222A
1997 May 29
IC = 20 mA; VCE = 20 V; f = 100 MHz
IC = 200 µA; VCE = 5 V; RS = 2 kΩ;
f = 1 kHz; B = 200 Hz
4