TD12. Association d'étages élémentaires à transistors: émetteur commun collecteur commun; cascode

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1 TD2 Association d'étages élémentaires à transistors: émetteur commun collecteur commun; cascode ***exercice traité en classe ***exercice 2. On donne l association (émetteur commun, collecteur commun) suivante : Attaque Etage Etage 2 harge V 2 T T E 2 E E2 v L L // 2 = 00 kω, // 2 = 50 kω, E = 200 Ω, E2 = kω, = 2 kω. Les paramètres des transistors sont : r = r 2 = 2 kω, β = β 2 = 00, ρ = ρ = 50 kω.. Donner le schéma équivalent en petits signaux. 2. alculer les impédances d entrée des étages et alculer les admittances de sortie des étages et alculer les gains en courant des deux étages. Faire l application numérique dans le cas où on adapte la sortie de l amplificateur à la charge L. 5. alculer les gains en tension des deux étages ainsi que lain composite total v L. En eg déduire lain en puissance en db. exercice 2.2 L étude porte sur un amplificateur dont les caractéristiques fondamentales sont les suivantes : Liaisons continues. Sortie au potentiel de la masse lorsque l entrée est elle-même au potentiel de la masse. onservatoire National des Arts et Metiers

2 Impédance d entrée élevée. Impédance de sortie faible. On adoptera, pour les éléments actifs, les hypothèses simplificatrices suivantes : Dérives thermiques supposées nulles. Paramètres dynamiques supposés constants quel que soit le point de fonctionnement et la fréquence de travail. +5 V 2 3 T V D V D2 T 3 ρ E T 2 D Z D Z2 V D3 D Z3 E E2 E3 S M -5 V M On a : ρ = 600 Ω, E = 2 kω, E2 = 82 Ω, E3 = 00 Ω. On a mesuré (entrée court-circuitée, sortie ouverte) : V BE (T ) = 600 mv, V BE (T 2 ) = 636 mv, V BE (T 3 ) = 700 mv, V S - V M = 0 V, V D = V D2 = V D3 = 6,8 V. On connaît par ailleurs : β( T ) = 50, β( T 2 ) = 50, β( T 3 ) = 50.. Déterminer I B3 ainsi que la valeur minimale de 3 de façon à ce que la puissance dissipée par T 3 soit au maximum égale à 900 mw (prendre une valeur normalisée). 2. alculer 2 et I B2. 3. alculer I B et. 4. On connecte à l entrée un générateur (à liaisons continues de façon à autoriser le passage de I B ) de force électromotrice e(t) et d impédance interne (purement résistive) ρ. On admet que la tension continue aux bornes de ρ, due à I B, ne modifie pas de façon sensible le régime statique. On a mesuré les paramètres hybrides en émetteur commun suivants : T : (h e = 3 kω, h 2e = 0, h 2e = 50, h 22e = Ω - ), T2 : (h e = kω, h 2e = 0, h 2e = 50, h 22e = Ω - ), onservatoire National des Arts et Metiers 2

3 T3 : (h e = 500 Ω, h 2e = 0, h 2e = 50, h 22e = 0-4 Ω - ). Pour de petites variations autour du point de fonctionnement statique, les diodes Zener présente une résistance dynamique égale à : r z = r z2 = 0 Ω, r z3 = 20 Ω. Donner le schéma équivalent en petits signaux de l amplificateur. 5. alculer lain en tension (A 3 ) et la résistance d entrée ( e3 ) du dernier étage (T 3 ). 6. alculer la résistance de charge de T 2, ainsi que lain en tension (A 2 ) et la résistance d entrée ( e2 ) du deuxième étage (T 2 ). 7. alculer lain en tension (A ) et la résistance d entrée ( e ) du premier étage (T ). 8. En déduire lain composite de l amplificateur A vc vs =. e 9. Déterminer l ordre drandeur de la tension de décalage en sortie due au passage de I B dans ρ pour e = 0 V. exercice 2.3 Soit le schéma suivant : V b B L T 2 B2 a v s T B3 E E V = 22 V, E = 300 Ω, B = 24 kω, B2 = B3 = 6 kω, = 200 Ω, h e = 350 Ω, = kω, β = 50.. De quelle association s agit-il? T :? T 2 :? 2. Donner le schéma équivalent petits signaux du montage aux moyennes fréquences. onservatoire National des Arts et Metiers 3

4 3. alculer les impédances d entrée et de sortie de chaque étage. Les étages sont-ils adaptés en tension? 4. alculer lain composite en tension A vc vs =. e g onservatoire National des Arts et Metiers 4

5 éponses 2.. En négligeant les résistances de base ainsi que les h 22e, on a : i i 2 r 2 i b i L v r β.i b v 2 β.i b2 E2 L. Z E = r, Z E2 = (r 2 + β.( E2 // L )). 2. Y S =, Y S2 β = + + r A i2 β = 00, A i β. = Z + E2 = A A L V2 = i2., A A Z E2 V = i.. A i = -2500, A vc = -25 => G = 48 db. Z Z E2 E éponses 2.2. I B3 = 3 ma, 3 = 5 Ω. 2. I B2 = 3,3 µa, 2 =,5 kω. 3. I B = 8, µa, = 6,8 kω. 4. i b h r z + r z2 + h 2 i b3 h 3 i b2 ρ β.i b h 22 β2.i b2 h 222 β 3.i b3 h 223 r z3 E v E2 v E3 v s 5. A 3 β. E3 = h + β. r + // (r z3 + E3 ). ( ) 3 3 z 3 E 3 = 0,8, + ( + ) Z h β. = 6620 Ω avec L3 = (ρ ) E3 3 3 L3 onservatoire National des Arts et Metiers 5

6 5. La résistance de charge de T 2 est Z E3. = + ( + ) Z r β = 3 kω avec r 2 = r z + r z2 + E2 2 2 E2 h 2. A 2 L = '. β. ρ + Z ( ' ρ ) L E2 = -3,5 avec L = 2 // Z E3. ρ. β 6. ZE = h + ' L + ρ + = 753 kω avec L = Z E2 // E // (ρ + ). ' L ρ. β A =. + Z ρ + E =. 7. A V = V SM = 54 mv. éponses 2.3. T : émetteur commun, T 2 : base commune. 2. β.i b2 i b v β.i b h 22 B3 B2 h v s v 2 h i b2 3. Z E2 h = β + = 7 Ω, Z E = B3 // B2 // h = 350 Ω. Z S = = 50 kω, Z S2 = = kω. h 22 Les étages ne sont pas adaptés en tension. 4. A V = β. + h g = -90. onservatoire National des Arts et Metiers 6

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