9 / COMPORTEMENT EN FREQUENCE

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Adrien Jobin
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1 9 / COMPORTMNT N FRQUNC MODL DU TRANSISTOR BIPOLAIR N F L modèl du transistor Bipolair vu jusqu'à maintnant présntait un band passant infini : il n'n st rin, bin ntndu : dux à trois élémnts doivnt êtr pris n ompt (au prmir ordr) lorsqu'on mont n fréqun. - La apaité C st un apaité dit d diffusion, d la jontion B polarisé n dirt. (lorsqu'un diod st polarisé n dirt, ds éltrons sont injtés dans la zon N ds trous dans la zon P t formnt un aumulation d hargs d part t d'autr d la jontion : s hargs s omportnt omm un apaité). - La apaité C st un apaité dit d transition, d la jontion BC polarisé n invrs. (lorsqu'un diod st polarisé n invrs, un zon désrté d porturs apparaît d part t d'autr d la jontion : tt zon s omport omm un diéltriqu t form un apaité). - La résistan d'aès à la Bas r b : l ontat d bas étant pris n surfa, il apparaît un résistan ntr l ontat d la bas t la bas ativ dit "intrinsèqu". Ctt résistan intrvint dans rtains onditions sur la band passant mais aussi st sour d bruit dans l transistor, la géométri du transistor a don ds onséquns sur sa band passant t sur l bruit généré. Commnt ls paramètrs dépndnt-ils d la thnologi ou d la polarisation? L fabriant donn : - β l gain du transistor (très fort inrtitud : par xmpl, 50 < β < 300) - F T : applé fréqun d transition F T 2π. g ( + ) m Tout s pass omm si l gain β du transistor était limité n fréqun av un fréqun d oupur f β av f T f β ; β F T st la fréqun pour laqull l gain oup l'ax 0dB don pour β. F T vari d 00 Mz pour un transistor disrt ordinair, à F T 60 Gz dans ls thnologis ls plus évolués d iruits intégrés (BT - SiG ). - : la apaité d transition (dépnd un pu d la tnsion Colltur Bas : 4 pf pour F T 00 Mz).

2 Comportmnt n Fréqun Montag Casod La polarisation donn : g m 40. I C 0 r β g m on n déduit : 6,3 I F T C 0 L' FFT MILLR L alul d la fréqun d oupur du montag émttur ommun donn ds formuls omplxs du fait d la apaité qui rli la sorti à l'ntré. L'fft Millr mt n évidn qu tt apaité vu d l'ntré, était omm multiplié par l gain n tnsion d l'étag. Ls dux shémas i-dssous sont équivalnts, ar présntnt ls mêms impédans d'ntré t d sorti ( ) : av C ( A )C. C A C + V V. CS.C A + C S C V La fréqun d oupur à l'ntré dvint simplmnt : ω C.R G

3 Comportmnt n Fréqun Montag Casod MONTAG MTTUR COMMUN V CC R R C R g C 2 C + R 2 R C R U L' fft Millr prmt d simplifir l shéma : av C C + g m. RU. C t d'autr part R (( RG // R B) + rb )// r (par transformations Thévni-Norton) La fréqun d oupur haut du montag apparaît immédiatmnt : f 2. π.r.c f 2. π. ( R + r )(. C + A C ) G b v. ' Appliation Numériqu : Prnons R G 500 Ω, r b 00 Ω, A V 00 av un transistor disrt BC337 : C 27pF t C 5 pf F kz 2..(600Ω // 2,5kΩ).(27 pf pf) 625 π

4 MONTAG CASCOD Comportmnt n Fréqun Montag Casod Comparaison d la band passant d'un Montag mttur ommun t d'un Casod : V CC R C R 3 C 2 Bas Commun C C T 2 R R 4 R g T mttur Commun C + R 2 R C R U + R' g + 2. v b r A v - v s g m v b + 2. /g m B C g m v b v s R L on voit ii l'intérêt d'utilisr l modèl d Giaoltto pour l'émttur ommun t lui d'brs Molls pour l montag Bas ommun) : l gain n tnsion s'xprim simplmnt Dans l montag Casod, la apaité ramné n ntré st plus faibl donnant un band passant plus étndu. F 2. π.( R G + r b ).( C + 2. C ) Appliation Numériqu : pour l mêm gain n tnsion t transistors d mêm typ BC337, F 8, Mz 2..(600Ω // 2,5kΩ).(27 pf + 0 pf) 9 π

5 Comportmnt n Fréqun Montag Casod CASCOD CMOS L omportmnt du Casod n CMOS st plus omplx qu'n Bipolair : montag st largmnt utilisé pour offrir un gain n tnsion élvé. On l vrra n général sous la form différntill, av ds PMOS n ntré : Casod Différntil Casod 2. v S.C + - G.C V 0 s s - s + n CMOS on n'utilis pas d résistan : ls hargs sont ds sours d ourant (ourant n statiqu t impédan élvé n dynamiqu) On rmarqu qu la sour d ourant qui alimnt l différntil d'ntré doit êtr ajusté à 2. pour rtrouvr l'égalité ds ourants (maîtris d la s - tnsion d mod ommun n sorti), s + tt opération st réalisé à l'aid d'un iruit supplémntair.

6 Comportmnt n Fréqun Montag Casod CASCOD RPLIÉ L rplimnt onsist à adrssr l ourant du transistor d'ntré vrs un sour d ourant t un Grill ommun d typ opposé : montag prmt d'augmntr la dynamiqu du signal n sorti, mais au prix d'un onsommation dux fois plus élvé. Casod rplié Casod rplié différntil : s S.C + s - v G.C s V 0 (vu n TD)

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