TABLE DES MATIERES. Chapitre 1 LES COMPOSANTS ELECTRONIQUES 1

Transcription

1 CIRCUITS FONDAMENTAUX DE L ELECTRONIQUE ANALOGIQUE TRAN TRIEN LANG TABLE DES MATIERES Chapitre 1 LES COMPOSANTS ELECTRONIQUES 1 1 Principales propriétés du semi-conducteur Semi-conducteur intrinsèque Semi-conducteur extrinsèque 2 2 Diodes à jonction Etude simplifiée d'une jonction non polarisée - Barrière de potentiel 3 Courant de diffusion Courant de saturation inverse 2.2 Etude simplifiée d'une jonction polarisée Influence de la température Autres types de diodes 6 Diode Tunnel Diodes Schottky Diodes électroluminescentes Photodiodes 3 Transistors bipolaires Fonctionnement physique simplifié Equations d'ebers-moll Courbes caractéristiques Influence de la température Phototransistors 15 4 Transistors à effet de champ Transistors à effet de champ à jonction (JFET) Transistors à effet de champ à grille isolée (MOSFET) 19 MOSFET à enrichissement MOSFET à appauvrissement VMOS (vertical MOS) Chapitre 2 FONCTIONNEMENT ET MONTAGES DE BASE DES DIODES 25 1 Notations et caractéristiques Modélisation de la diode Intérêt de la modélisation Principaux modèles de la diode 26 Modèles en polarisation directe Modèles en polarisation inverse Remarques sur les capacités de diffusion et de transition

2 3 Limites d'utilisation 36 4 Les diodes Zener 36 5 Montages à diodes Redresseurs 37 Redressement simple alternance Facteur d'ondulation Rendement du redresseur Redressement double alternance Choix des diodes Filtrage 5.2 Détecteur de crête Détecteur de crête-à-crête Comparateur de phase à deux diodes Commutateurs à diodes Montages associant les diodes aux amplificateurs opérationnels Régulation de tension par diode Zener 55 Introduction Caractéristiques d'un régulateur Régulateur d diode Zener Chapitre 3 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS BIPOLAIRES 59 1 Notations et conventions Notations Conventions de signe Différents régimes de fonctionnement Régime bloqué Régime normal Régime saturé Caractéristiques de transfert 64 Caractéristique V CM = f(e B ) Caractéristique V EM = f(e B ) 3 Polarisation des transistors bipolaires Influence de la température Point de fonctionnement statique 68 Méthodes simplifiées Méthode graphique 3.3 Liaisons entre étages 79 Exemples de montages à liaison directe Détermination du point de fonctionnement statique 3.4 Stabilisation du point de pola risation 85 Etude graphique de l'évolution de I C Facteurs de stabilité de I C Circuits de compensation 4 Modélisation des transistors Grands signaux - Petits signaux Principaux modèles du transistor 95 Modèles reflétant directement les processus physiques du transistor Quadripôles équivalents du transistor; en petits signaux Modèle d'ebers-moll Modèle à nulleur Utilisation de la caractéristique réelle 5 Fréquences caractéristiques du transistor bipolaire Transconductance du transistor gm Capacités du transistor Définition de la fréquence f T Fréquence de coupure.f a Valeurs numériques pour quelques transistors usuels Effet Miller 109 Chapitre 4 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP Polarisation des montages à F.E.T Montages de base Analyse du fonctionnement statique 114 Méthode graphique Méthode analytique 1.3 Autres montages de polarisation 117 PoLarisation d V GS = 0

3 Polarisation à l'aide d'une source de courant PoLarisation à l'aide de deux sources Poarisation par "bootstrap" 1.4 Synthèse d'un montage à F.E.T Polarisation des MOS-F.E.T Limitations dans le fonctionnement Modélisation des F.E.T Fonctionnement en interrupteur 125 Interrupteur à J-F.E.T Commutateurs à MOS-F.E.T Courant de fuite - Courant inverse 2.2 Fonctionnement en résistance commandée Fonctionnement dans la zone de pincement. 131 Transconductance et résistance de drain Modèle en grands signaux Modèles en petits signaux - Basses fréquences Modèles en petits signaux - Hautes fréquences 3 Influence de la température Limitation due au second claquage. 137 Chapitre 5 AMPLIFICATEURS POUR PETITS SIGNAUX Régime dynamique du transistor Superposition des deux régimes statique et dynamique Charge dynamique 143 Influence du circuit de liaison Influence de la nature du circuit de charge 1.3 Classes de fonctionnement Influence de la fréquence Amplificateurs à transistor bipolaire Montage à émetteur commun 149 Limitation en basses fréquences - Fréquence de coupure basse Limitation en hautes fréquences - Fréquence de coupure haute Elargissement de la bande passante 3.2 Montage à collecteur commun. 170 Limitation en hautes fréquences 3.3 Montage à base commune. 174 Limitation en hautes fréquences 3.4 Comparaison des différents montages Montage cascadeé Amplificateurs à transistor à effet de champ Montage à source commune 181 Limitation en fréquence Précautions pratiques Comparaison entre le montage à F.E.T. et le montage à transistor bipolaire 4.2 Montage à grille commune Montage à drain commun Comparaison des différents montages. 193 Chapitre 6 AMPLIFICATEURS A PLUSIEURS ETAGES Différents types de liaison Analyse d'un amplificateur à plusieurs étages Réponse en basses fréquences 2.2 Réponse en hautes fréquences Etude simplifiée de la bande passante Relation entre le temps de montée et la fréquence de coupure f h Réaction dans les amplificateurs Définitions Etude théorique d'un amplificateur bouclé Intérêt de la réaction 201 Stabilisation du gain Diminution du taux de distorsion du signal amplifié Modification des indépendances d'entre et de sortie Elargissement de la bande passante

4 Elargissement de la bande passante Récapitulation Exemple d'analyse Calcul pratique d'un circuit de réaction 4 Etages de sortie Classes d'amplification Analyse comparative des montages usuels. 217 Emettodyne polarisé par une résistance Emettodyne polarisé par une source de courant Montage Push-Pull 5 Amplificateurs de puissance Choix des éléments constitutifs 227 Etage de sortie Alimentation circuit de réaction Circuit de protection contre la surcharge à la sortie 5.2 Exemple de calcul d'un amplificateur de puissance Amplificateurs large bande Utilisation de la réaction Utilisation des circuits correcteurs Amplificateurs à large bande monolithiques Bruits dans les amplificateurs Bruit thermique Effet de grenaille Facteur de bruit dans un amplificateur 7.4 Facteur de bruit d'un transistor 241 Chapitre 7 AMPLIFICATEUR DI FFERENTIEL Nécessité d'utilisation d'un amplificateur différentiel Structure fondamentale de l'amplificateur différentiel Caractéristique de transfert Différents modes de fonctionnement Fonctionnement en mode commun Fonctionnement en mode différentiel Courants de polarisation - Tension de décalage Courants de polarisation Tension de décalage Charge active Expression du courant de sortie i b Expression du gain en tension de l'amplificateur Tension de décalage due à la charge active Amélioration de la résistance d'entrée Sources de polarisation Sources de courant Sources de tension 264 Chapitre 8 AMPLIFICATEUR OPRATIONNEL Généralités Caractéristiques essentielles de l'amplificateur opérationnel Modèle de l'amplificateur opérationnel idéal Applications Modèle de l'amplificateur opérationnel réel Impédance de sortie de l'amplificateur opérationnel bouclé Tension de décalage -courants de polarisation Affinement du modèle de l'amplificateur opérationnel réel Modèle à nulleur de l'amplificateur opérationnel réel Applications des amplificateurs opérationnels en régime linéaire Suiveur. 276

5 9.1 Suiveur Amplificateur différentiel Amplificateur d'instrumentation Filtres actifs. 278 Filtre universel Filtres à convertisseurs d'indépendances généralisés 10 Amplificateur opérationnel fonctionnant en comparateur Circuit de base Bascule de Schmitt Générateur de signaux carrés Bascule monostable Convertisseur tension-fréquence 286 Principe de fonctionnement Diagramme des temps Remise et zéro Exemples de réalisation industrielles 11 Fonctionnement en fréquence des amplificateurs opérationnels Réponse en fréquence Précautions pratiques Vitesse de balayage Amplificateur opérationnel à large bande Quelques exemples d'applications : amplificateur à grand gain et à large bande Précautions pratiques Conclusion 295 BIBLIOGRAPHIE 296 TOP