etour au menu! mplfcateurs à un étae Les montaes à émetteur commun. metteur découplé " céma de prncpe D e montae a déjà été étudé dans le captre 9. La résstance d émetteur ntrodut une contre-réacton en courant contnu pour la stablsaton termque du transstor. n condensateur de découplae D est placé en parallèle sur la résstance d émetteur et permet de rendre l nfluence de celle-c néleable pour les snaux arables. f. " céma équalent du montae e. c u F Dans ce montae, l émetteur est à la masse pour les snaux arables. " Paramètres de l amplfcateur Pour obtenr le scéma équalent en réme de petts snaux arables, on remplace les énérateurs contnus par leurs résstances nternes et les condensateurs de forte aleur par un court-crcut. On peut ensute redessner le crcut pour meux fare apparaître les éléments d entrée et de sorte et faclter le calcul des paramètres de l amplfcateur Impédance d entrée omme =., la résstance du transstor seul est : Z =. L examen du scéma équalent montre que celle du montae est Z = ( // // ). Par sute : Z < Impédance de sorte La tenson de sorte est : =. = Z. = Z... La résstance du transstor seul est Z = et celle du montae Z = / Z = ( // // ) Gan en tenson.z Le an en tenson est éal à : = = = s. Z Pour les transstors bpolares et pour un courant collecteur de l ordre de 0 m, est de l ordre de kω ans que Z. Le an en tenson est donc du même ordre de randeur que le
an en courant du transstor. est néatf : la tenson de sorte est en opposton de pase aec la tenson d entrée. L mpédance d entrée est nféreure à. Le produt I. étant sensblement constant, l mpédance d entrée du montae émetteur commun découplé sera toujours nféreure à kω. Le an est mportant mas la résstance d entrée est moyenne ou fable.. metteur non découplé " Montae e montae dffère du précédent par la suppresson du condensateur de découplae de la résstance d émetteur. Pour les snaux arables, l n est plus possble de consdérer que l émetteur est au potentel de la masse. La résstance d émetteur, parcourue par le courant +, ntrodut dans le crcut une contre-réacton en tenson qu modfe complètement les performances de l étae. F. 3 " rcut équalent. La modélsaton du transstor, condut au scéma équalent suant. Il permet, en étudant le crcut d entrée pus celu de sorte, le calcul drect des paramètres de l amplfcateur. La tenson d entrée est cette fos : = + c u e F. 4 " Paramètres de l amplfcateur =. +.( + ) =. +.( + ). Impédance d entrée Transstor seul : Z T = / = +.( + ) Z T >> Montae : Z M = Z T // ( // ) La résstance d entrée est nféreure à la plus pette de ces 3 résstances. Impédance de sorte Pour le montae, on a : Z = / ; Z = { // // ( + )} Gan en tenson : = / =. = Z. = Z.. Z. Z = +.( + ) MQ La tenson de contre-réacton =.( + ). est proportonnelle à la tenson de sorte ( / /Z ).
. est beaucoup plus rand que. Donc : Z /. Pour un amplfcateur non caré Z = et /. Le an du montae ne dépend plus du an du transstor mas seulement des composants pérpérques. L mpédance d entrée est très supéreure à. Pour obtenr une stablsaton termque satsfasante sera au mnmum éale à /0. Le an de l étae sera donc de l ordre de la dzane. On retroue les résultats énéraux établs pour la contre-réacton tenson-sére. La comparason de ces résultats aec ceux obtenus pour le montae émetteur commun non découplé montre ben l nfluence du condensateur de découplae et de la contre-réacton qu permet de réalser un montae dont les performances deennent ndépendantes des composants actfs utlsés. # Le an est ben plus pett que pour le crcut à résstance d'émetteur découplée. Par contre la résstance d'entrée est beaucoup plus rande. lle est toutefos lmtée par la présence des résstances de polarsaton...3 Le montae bootstrap Pour reméder à la dmnuton de la résstance d entrée du montae par le pont de polarsaton, on peut utlser le montae «bootstrap». Dans ce montae, la résstance est de l ordre de 30 à 00 kω. Ic F. 5-a : céma du montae F. 5-b : céma équalent ( e étape) ur le crcut équalent, on note que est en parallèle aec. Or >>, la résstance équalente est de l ordre de. On obtent le scéma de l étape. omme << ( // ), on peut encore smplfer le scéma équalent pour aboutr au scéma smplfé 5-d. partr de celu-c, on peut écrre : =. +.( + ) =. +.( + ). I I ' F. 5-c : céma équalent ( e étape) F. 5-d : céma équalent (3 e étape) ésstance d entrée du montae Z = / = +.( + ). ette fos, on a Z >>! ootstrap : mot anlas dont la traducton est tre-botte. lluson à l utope qu consste à se décoller du sol en trant sur la te de ses bottes.
Gan en tenson = / ; =. =... = +.( + ) Le montae bootstrap permet d élmner l nfluence des résstances du pont de polarsaton et d obtenr à la fos une résstance d entrée mportante et un an en tenson de l ordre de 0. Le montae collecteur commun. céma de prncpe I F. 6 I L électrode commune est le collecteur. Les randeurs d entrée sont : et I, celles de sorte sont : et I. ant d ensaer la réalsaton pratque du montae, examnons les deux crcuts représentés par les fures 7-a et 7-b. M s M s F. 7-a F. 7-b Pour le montae 7-a, on a : = ; = = M + M = M = = M ( est constant). = M + M = M = M et pour le montae 7-b : = M ; = M Pour les deux montaes, l y a dentté des aratons des tensons d entrée et de sorte. Le second qu utlse le pôle mons du énérateur (cas des NPN) comme référence des potentels sera le seul utlsé.. Polarsaton e G F 8.3 rcuts équalents s s omme pour le montae émetteur commun, on mpose le potentel de la base pour stablser le potentel de l émetteur donc le courant d émetteur et par sute le courant de collecteur. le courant de base peut être nélé deant le courant dans le pont de base, on a : M. /( + ) et : M = M. Pour un transstor au slcum 0,65. On en dédut : I = M / Pour établr le scéma équalent du montae, on procède en deux étapes. Le scéma équalent abtuel du transstor est modfé pour tenr compte du fat que dans ce montae, pour le réme arable, le collecteur est au potentel de la masse.
. I I ρ e u e c-r s F 9-a : e étape F 9-b : e étape On posera, s nécessare et pour tenr compte des résstances de sorte du transstor et de care du montae, ρ = ( // // ). La résstance de sorte étant commune à l entrée et à la sorte du crcut ntrodut une contre-réacton..4 Paramètres du montae On supposera que G l mpédance nterne du énérateur est néleable deant les autres résstances. Impédances d entrée = { + ( + ).ρ }. Pour le transstor seul, on a : Z = + ( + ).ρ ρ Pour le montae, on a donc : Z = ( + ( + ).ρ ) // // Gan en tenson = ( + ). ρ. = / = ( + ).ρ /( + ( + ).ρ ) Le an en tenson est postf et léèrement nféreur à l unté. La contre-réacton est c partculèrement énerque! = ε l on tent compte des résstances de polarsaton, l faut remplacer ρ par ( ρ // // ). L expresson du an deent : = ( ρ // // )/{ G + + ( ρ // // )} Impédance de sorte Pour fare un calcul roureux, l faut écrre que cette résstance est le Z quotent de la tenson de sorte à de par le courant de court-crcut. n effet, on peut modélser le crcut de l amplfcateur par un énérateur de tenson de aleur. en sére aec une mpédance Z. I -. e F. 0 la tenson de sorte à de (sans care) est 0 et le courant de courtcrcut est, alors : Z = / ntrée L équalent Téenn du crcut d entrée est un énérateur de fem T en sére aec la résstance 0 = ( G // // ) la sorte est en court-crcut, on a : = =. =. T /( 0 + ) T 0 e F. s I 0 La tenson de sorte à de ( déconnectée) est la tenson aux bornes de pour un crcut comportant un énérateur T qu débte dans la sére de résstances 0, et. Donc : 0 = T.. /( 0 + +. )
Z 0 T.. + = = + +.. cc 0 0 T = + 0 //. L mpédance de sorte est donc fable car Z << et Z < Dans ce cas, l y a une contre-réacton totale car =. # Le montae collecteur commun est caractérsé par un an en tenson postf, léèrement nféreur à l unté, par une mpédance d entrée rande et par une mpédance de sorte fable. est un adaptateur d mpédance. e montae est appelé «sueur» car la tenson de sorte reprodut exactement les aratons de la tenson d entrée. Il peut être placé entre un énérateur de tenson ncapable à cause de son mpédance nterne de débter du courant et une care de basse mpédance. le an en tenson est untare, les ans en courant et en pussance, osns du rapport entre les mpédances d entrée et de sorte, sont rands. 3 ande passante des amplfcateurs " éponse en basse fréquence Les condensateurs de lason et de découplae de l amplfcateur lmtent sa réponse aux basses fréquences. Il est possble de modélser l amplfcateur par le scéma suant qu nclut les condensateurs de lason d entrée et de sorte. Le crcut d entrée se comporte comme un fltre passe-aut dont la foncton de transfert est : e = e + e + / ( e+ ) e e s. e u 40 d G 0 d F -a : rcut équalent F-b : ourbe de an n posant K = et en utlsant la pulsaton de coupure = /( + e ), on obtent : K. K H( ) = = + + ( / ) les crcuts d entrée et de sorte se comportent comme des fltres ndépendants, en posant = /( + ) et K =, on obtent : K. K H( ) = + ( / ) + ( / ) L mpédance d entrée étant en énéral beaucoup plus rande que celle de sorte, on a >. Le système se comporte comme un fltre passe-aut dont la fréquence de coupure est. De même pour le montae émetteur commun découplé, les condensateurs de découplaes D ntrodusent une fréquence de coupure basse supplémentare 3 = / D D.
Pour obtenr une fréquence de coupure basse assez pette, on est condut à utlser des condensateurs de lason et de découplae de capactés comprses entre µf et 00 µf. ec suppose l utlsaton de condensateurs électrolytques au tantale ou en alumnum. " éponse aux fréquences ntermédares Pour les fréquences ntermédares l nfluence des condensateurs de lason et de découplae est néleable. Le an est constant et l amplfcateur est dt non sélectf. " éponse en aute fréquence n aute fréquence l effet des capactés parastes présentes entre les électrodes du transstor n est plus néleable. Les crcuts équalents aux crcuts d entrée et de sorte sont des fltres passe-bas. ne étude analoue à celle fate pour les basses fréquences permet de défnr une fréquence de coupure aute. " ande passante est la dfférence entre les fréquences de coupures autes et basses. Lors de la mse en cascade de pluseurs étaes, l faut noter que la bande passante résultante est nféreure à la plus pette des bandes passantes ndduelles. La contre-réacton est une métode effcace pour accroître la bande passante lobale. Les amplfcateurs étudés dans ce captre se comportent sensblement comme des fltres passe-bande du e ordre. Pour ces montaes, le taux de contre-réacton étant ndépendant de la fréquence la courbe de réponse est plate. l on souate obtenr une réponse sélecte, pour compenser par exemple celle du capteur d entrée, l faut utlser un terme de rétroacton foncton de la fréquence. " éponse à un écelon de tenson On consdère un amplfcateur de an dont la fréquence de coupure aute est f H et pouant être assmlé à un fltre passe-bas du e ordre dont la constante de temps est éale à / H. a réponse à un écelon de tenson e est donc éale e s/.e à : s.e( e H t 0,9 = ). (n pratque on utlse un snal rectanulare pour effectuer la mesure.) t On caractérse le temps de montée par la durée T que 0, T t met la sorte pour passer de la aleur 0,..e à la aleur F. 3 0,9..e. Pour détermner la aleur de T, on peut écrre : Ht 0,..e =.e.( e ) 0,9 = exp( Ht) HT = ln9 H (t+ T) 0,9..e =.e.( e ) 0, = exp( H (t + T) ot :,, 0,35 T = = = f H 0,35 / T πf f H H F Pour ce type d amplfcateur, la smple mesure du temps de montée permet de détermner la fréquence de coupure aute et donc la aleur de la bande passante. On constate que cette relaton donne un ordre de randeur correct de la bande passante pour tous les types d amplfcateurs. ec résulte du fat qu un snal rectanulare étant très rce en armonques d ordres éleés permet de tester les performances des amplfcateurs en aute fréquence. etour au menu!