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RÉSUMÉ
Le gain de performance des appareils électroniques provient beaucoup de l'amélioration des caractéristiques des composants électroniques. Toutefois la vérification des caractéristiques de ces composants est délicate et dépend du type de composant à tester. La mesure des caractéristiques est nécessaire pour définir la fonctionnalité du composant, et pour la mise au point des procédés de fabrication. Pour réaliser les mesures des composants, il existe beaucoup d'appareils de mesure souvent complexes à utiliser. Il importe de choisir l'appareil adéquat et de respecter les précautions de mesures.
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Patrick POULICHET : ESIEE
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Gilles AMENDOLA : ESIEE
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Christophe DELABIE : ESIEE
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Yves BLANCHARD : ESIEE
INTRODUCTION
Les performances des appareils électroniques ont fait des progrès considérables ces dernières années : en termes de miniaturisation, de communication, de consommation… Bien sûr, ce gain en performances est étroitement lié à l'amélioration des caractéristiques des composants électroniques. La vérification de ces caractéristiques peut être très délicate et elle dépend beaucoup du type de composant à tester.
La mesure est indispensable, à plus d'un titre :
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elle permet la définition des caractéristiques et de la fonctionnalité ;
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elle est nécessaire à la mise au point des procédés de fabrication ;
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elle garantit la qualité d'une production en faisant apparaître les dérives des caractéristiques du produit à chaque étape de celle-ci ;
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elle assure le suivi de qualité, aussi bien du côté du fabricant que de l'utilisateur, et facilite l'instauration d'un climat de confiance entre client et fournisseur.
Pour réaliser les mesures des composants, il existe beaucoup d'appareils de mesure qui peuvent être complexes à utiliser. Il importe dans un premier temps de choisir l'appareil adéquat. Il importe également de respecter les précautions de mesures, car si elles ne sont pas respectées, cela se traduira par des erreurs de mesure.
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Dans le premier paragraphe, nous décrivons les moyens et les méthodes de mesure que sont les mesures de tension et courant, les mesures du temps et de la fréquence et les différents principes utilisés par les appareils pour la mesure d'impédances.
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Dans le deuxième paragraphe, nous décrivons les précautions de mesures à prendre pour réaliser des mesures fiables. Celles-ci sont très importantes et elles concernent le mode de connexion de l'appareil de mesure, la description des phases de calibration et de compensation, les mesures sous pointes.
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Le troisième et le quatrième paragraphes décrivent respectivement la mesure des bruits et la mesure de la compatibilité électromagnétique.
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Les dossiers suivants [R 1 079] et [R 1 080] seront consacrés à la mesure des composants passifs, puis des composants actifs.
Ce texte est la nouvelle édition de l'article Mesure des composants électroniques, rédigé en 1993 par Jean-Claude Gourdon et Paul Prodhomme, dont il reprend quelques extraits.
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2. Précautions de mesures
Nous donnons dans ce paragraphe des précautions générales pour réaliser des mesures précises.
2.1 Niveau de tension appliqué
L'amplitude de la tension de sortie du générateur ou de l'oscillateur suivant le type d'appareil de mesure doit être réglée à sa valeur maximale pour la mesure de faibles impédances (faible résistance ou inductance, forte capacité). Ceci permettra d'obtenir un rapport signal/bruit correct, sinon la précision et la stabilité de la mesure seront dégradées.
Il faudra cependant prendre garde de ne pas élever la température du composant en raison de la puissance dissipée.
Dans le cas où le comportement du composant est non linéaire, inductances à ferrite par exemple, il pourra être nécessaire de diminuer le niveau de sortie afin d'éviter les effets liés à la saturation des composants.
Certains appareils de mesure permettent de superposer une composante continue de courant à la mesure. Ceci permet de faire une mesure d'impédance avec une composante continue.
HAUT DE PAGE2.2 Choix de la gamme de mesure
Les ponts automatiques disposent généralement de plusieurs gammes de mesure, sélectionnées automatiquement suivant la valeur de l'impédance mesurée. La meilleure précision de mesure est obtenue lorsque l'on est en limite supérieure de gamme.
HAUT DE PAGE2.3 Temps de mesure, moyennage et filtrage de la mesure
La vitesse d'acquisition, le moyennage et le filtrage de la mesure peuvent grandement affecter la précision de la mesure. La vitesse d'acquisition dépend en grande partie de la rapidité du convertisseur analogique-numérique placé dans l'appareil de mesure. La puissance de bruit est proportionnelle à la bande passante et il est donc important de réduire celle-ci au strict nécessaire. Le moyennage joue le même rôle, dans le domaine numérique, que la réduction de bande passante par filtrage du signal. Cette technique permet donc également de réduire le bruit de la mesure. Dans certains cas on pourra penser (pour ces mêmes raisons) à utiliser le filtrage passe-bande.
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BIBLIOGRAPHIE
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(3) - Agilent - The Impedance Measurement Handbook, A Guide to Measurement Technology and Techniques. - Agilent Technologies Co. Ltd., USA, juil. 2006. Disponible sur le site Internet http://www.agilent.com.
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(4) - ACHKAR (J.) - Analyseurs de réseaux en micro-ondes. - [R 1 145] Base documentaire Mesures et tests électroniques (2006).
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(5) - Agilent - Applying the 8510 TRL Calibration for Non-Coaxial Measurements. - Product Note 8510-8A. Agilent technologies, USA, mai 2001. Disponible sur le site http://www.agilent.com.
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1 À lire également dans nos bases
SKOTNICKI (T.) - Transistor MOS et sa technologie de fabrication. - [E 2 430] Base documentaire Électronique (2000).
LETURCQ (P.) - Semi-conducteurs de puissance unipolaires et mixtes (partie 2). - [D 3 109] Base documentaire Convertisseurs et machines électriques (2002).
ACHKAR (J.) - Analyseurs de réseaux en micro-ondes. - [R 1 145] Base documentaire Mesures et tests électroniques (2006).
PREVOT (C.) - Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 1). - [E 370] Base documentaire Électronique (2004).
PREVOT (C.) - Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 2). - [E 371] Base documentaire Électronique (2004).
PREVOT (C.) - Conversions analogique-numérique et numérique-analogique (partie 3). - [E 372] Base documentaire Électronique (2004).
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