CL2 CL1. Figure 1. Le transistor T 1 possède : Un gain en courant β 1 de 100 Une résistance interne r ce1 de 20 KΩ.

Transcription

1 PREMIERE PARTIE : ETAGE AMPLIFICATEUR EN EMETTEUR COMMUN On donne en fgre le schéma d n amplfcater émetter commn à T 25 C, almenté par ne tenson V CC de 20V, dans leqel le transstor NPN T possède, grâce à ne valer connable de la résstance de polarsaton R P, n pont de repos centré sr sa drote de charge. VCC 20 V RC C S 50 Ω CL B T Le transstor T possède : Un gan en corant β de 00 Une résstance nterne r ce de 20 KΩ. Fgre. Dessner le schéma q permet de décrre le fonctonnement d montage en corant contn. Le pont de repos d transstor T dot être centré sr sa drote de charge ac n corant de collecter I Crepos 5 ma. Indqer sr le schéma précédent, la valer de la tenson de tos les nœds par rapport à la masse. Calcler la valer à donner à la résstance R C ans qe la pssance q elle dsspe. 2. Détermner la valer à donner la résstance R P. Indqer la valer normalsée qe vos chosrez. 3. Détermner les paramètres g m et r be d transstor T ator de son pont de repos. 4. On sppose qe les condensaters C L et C L2 ont des valers sffsantes por qe ler mpédance sot néglgeable à la fréqence d tlsaton d montage. Compte ten de ces hypothèses, dessner le schéma ax pettes varatons éqvalent a montage complet. 5. Détermner l expresson d gan en tenson d montage : Av 0. Fare l applcaton nmérqe. Phlppe ROUX

2 6. Détermner l expresson de la résstance d entrée R e d montage, tel qe la vot le générater d exctaton (e g, R g ) entre B et la masse. Fare l applcaton nmérqe. 7. En tlsant la méthode de l ohmmètre, détermner l expresson de la résstance de sorte Rs d montage ve entre le collecter C et la masse. Fare l applcaton nmérqe. 2 DEUXIEME PARTIE : ETAGE AMPLIFICATEUR EN E.C. CHARGE ACTIVE Le concepter estme qe le gan en tenson à vde d montage de la fgre est nsffsant por l nclre dans son montage électronqe. Il modfe donc le schéma en enlevant la résstance R C q est remplacée par n transstor PNP T 2 q constte alors ne charge act dont on va analyser les proprétés (fgre 2). VCC 20 V R T2 R2 Charge act 50 Ω CL C T S Fgre 2 Le transstor PNP T 2 possède : Un gan en corant β 2 de 200 Une tenson de Early V A2 est égale à 00 V. 8. En régme contn, le transstor T garde les mêmes proprétés qe dans la premère parte. Montrer qe le corant de repos de collecter d transstor T 2 est sensblement égal à cel de T. 9. Calcler la valer à donner ax résstances R et R 2 por assrer la polarsaton connable d transstor T 2.

3 On se propose mantenant de détermner le gan en tenson Av 0 d noa montage. Dans n premer temps, l convent de connaître ax pettes varatons et ax fréqences moyennes, la résstance éqvalente R d dpôle constté par le transstor T 2 et ses résstances R et R 2 en applqant la méthode de l ohmmètre. 0. Dessner le schéma éqvalent ax pettes varatons et ax fréqences moyennes d dpôle constté exclsment par le transstor T 2 et ses résstances R et R 2 (parte encadrée d schéma de la fgre 2). Sachant qe ce dpôle est excté entre C 2 et la masse par n générater de tenson snsoïdale q débte n corant, la résstance éqvalente R d dpôle est égale à l expresson d rapport ( / ). Remarqe : la tenson n est atre qe la varaton de la tenson vce d transstor T ator de son pont de repos. Calcler l expresson de la résstance R d dpôle. Fare l applcaton nmérqe. 2. En tlsant les résltats de la qeston précédente et de la qeston 5 de la premère parte, dessner le noa schéma éqvalent d montage amplfcater complet. 3. Calcler l expresson d noa gan en tenson et fare l applcaton nmérqe. 4. On connecte à la sorte d montage entre S et la masse, ne résstante d tlsaton R. Détermner la valer mnmale à donner à cette résstance, de telle manère qe le gan en tenson d montage ne chte pas pls qe 20%. Donner le schéma q permet de fare cette étde. 5. Ac ne résstance d tlsaton R de 37 KΩ, évaler les capactés C L et C L2 por q à la fréqence de 20 Hz, l atténaton q elles apportent chacne par rapport ax fréqences moyennes sot égale 3 db. Donner le schéma q permet de fare cette étde. 3

4 4 CORRECTION. Schéma d montage en mode contn. 5,05 ma 20 V RC 50µA C 5 ma 0 V 0,6 V B T Sachant qe le pont de repos est centré, la tenson V CE d transstor est égale à V CC /2 sot 0V. On obtent alors : R C 2 kω en néglgeant I B devant I C. Pssance dsspée : 50 mw. 2. Valer de la résstance R P : 88 kω sot 80 kω normalsé. 3. Transcondctance à 25 C : g m IC 200mS. U Résstance dynamqe de la joncton base émetter : r 4. Schéma ax pettes varatons éqvalent a montage complet. T be UT β 500Ω. I C B C g vbe rbe gm.vbe rce RC E 5. Gan en tenson d montage. Ecrvons l éqaton a nœd C : gm vbe 0 rce RC Sachant qe v be v e, on obtent : A ( gm )( rce RC) 360 v R v0 e p

5 6. Résstance d entrée R e d montage. Par défnton : Re. g La résstance r be se tro en parallèle ac la tenson v e ass, on pet drectement en tenr compte et écrre : Re rbe. Exprmons la tenson v e en foncton d corant : ( rce RC )( gm ) v R r R e p ( ce C) g ( r R ) m ce C R e r be ( rce RC) 256Ω g ( r R ) m ce C 5 7. Résstance de sorte Rs d montage v entre le collecter C et la masse. On tlse la méthode de l ohmmètre q consste à : Cortcrcter le générater ndépendant e g Dsposer en sorte d n générater q débte n corant. Alors : Rs Le schéma d analyse est donc le svant : B C vbe rbe RC rce gm.vbe R g E La résstance (R C r ce ) est en parallèle ac le générater, ass on pet écrre drectement : Rs rce RC Remarqe : por démontrer cette relaton pratqe permettant d obtenr ne relaton «compacte», l sfft d écrre l éqaton a nœd C. ( gm vbe) vbe R g Rs rce RC 6, kω g ( R R ) m g p

6 6 8. Schéma d montage en régme contn. V CC 20 V R 0,6 V 9,4 V T2 R2 IB2 IP IC2 0 V C IB IC T IC2 IC IB IC( ) IC 5mA β IC 2 9. Corant de base de T 2 : IB 2 25µ A. Le corant de pont I P q crcle dans R 2 dot être β2 chos tel qe : 250µA I P 500 µa. Por I P 250µA, on obtent : R 2,4 kω et R 2 70 kω. 0. Schéma éqvalent ax pettes varatons et ax fréqences moyennes d dpôle constté exclsment par le transstor T 2 et ses résstances R et R 2. B2 C2 RR2 vbe2 nlle rbe gm2.vbe2 rce2 E2. L entrée d montage est solée, ass la tenson v be2 est nlle. Le générater de corant dépendant est alors nl. Dans ces condtons : R rce2 V V A2 CE2 I C 2 22kΩ

7 2. Noa schéma éqvalent d montage amplfcater complet. La résstance R remplace la résstance de charge R C précédente. B C 7 g vbe rbe gm.vbe rce R 3. Expresson d noa gan en tenson. E A ( gm )( rce R) 985 v R v0 e p 4. Schéma ac la résstance d tlsaton R. B C g vbe rbe gm.vbe rce R R Ac R, le gan devent : Av ( gm )( rce R R) Valer de R por obtenr ne chte de 20% d gan A v0 : R 37 kω. 5. Schéma d montage ax basses fréqences. E CL Re Av0. R s R R e représente la résstance d entrée d montage, sot por le noa montage : ( rce R R) Re rbe 96Ω gm ( rce R R) R s représente la résstance de sorte d montage ve par R, sot : Rs rce R 53, kω gm ( ) Les cellles RC d entrée et de sorte ont ne fréqence de copre 3dB telle qe : f ce 20Hz f cs 20Hz 2π( Re) CL 2π( Rs R) Compte ten des valers nmérqes, on en dédt : C L 0,54 µf et C L2 206 nf