/09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
EMCONUCTEUR X L amplificatur opérationnl parfait - Z diff A Z Z sorti Gain n tnsion infini mpédanc d ntré différntill, Z diff infini mpédanc d ntré Z infini mpédanc d sorti null ~ 0 3 à0 6 ~ 0 4 à0 9 ~ 0 4 à0 9 00 Ω /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE OUERTE - BOUCLE FERMEE Considérons un amplificatur A un circuit d charg C : qui st attaqué par un sourc t qui attaqu lui-mêm ourc Amplificatur Gain : A Charg C montag st dit n boucl ouvrt st l signal n ntré d l amplificatur st l signal n sorti d l amplificatur A. /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 3
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE OUERTE - BOUCLE FERMEE (suit) Mais, l gain d l amplificatur put varir à caus d différnts paramètrs xtériurs Tmpératur, ériv ds tnsions d alimntation, Changmnt d un composant, Etc l faut donc trouvr l moyn d stabilisr l gain d l amplificatur. L moyn l plus simpl consist à réinjctr un parti du signal d sorti,, n ntré d l amplificatur (c st à dir sommr ctt parti d avc ). On dit alors qu l on opèr un réaction d la sorti sur l ntré (on parl aussi d assrvissmnt d l ntré par la sorti). L systèm st dit alors n boucl frmé /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 4
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE OUERTE - BOUCLE FERMEE (suit) ux cas s présntnt alors :. L signal réinjcté à l ntré st n phas avc l signal d ntré, on parl alors d réaction positiv (qu l on désignra tout simplmnt par réaction). Nous vrrons par la suit qu la réaction st à l origin d la concption ds oscillaturs.. L signal réinjcté à l ntré st n opposition d phas avc l signal d ntré, on parl alors d réaction négativ (qu l on désignra plus simplmnt par contr-réaction ourc - r Amplificatur Gain : A A. Charg C r B. /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 5 B B st l gain d la chaîn d contr-réaction. B comm A put êtr rél ou complx
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE OUERTE - BOUCLE FERMEE (suit) ans l systèm contr-réactionné l gain global, comm nous allons l voir, st différnt du gain d l amplificatur utilisé sul. Nous avons n fft : r B. A. A.( B ) A A AB A i A vari d A alors : A oit : ( AB ) A A AB A A onc l systèm contr-réactionné st baucoup plus stabl (division par (AB)) qu l systèm n boucl ouvrt, mais l gain obtnu st plus faibl. l faut donc qu au départ l gain d l amplificatur soit très grand (c st d aillurs pour cla qu l on utilis très souvnt d amplificaturs opérationnls dont l gain put dépassr ls 0 5 ). /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 6
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE OUERTE - BOUCLE FERMEE (suit) On put alors définir l factur d sacrific (ou taux d rétroaction) comm étant l rapport d A à A soit : A A AB Nous allons voir maintnant ls différnts possibilités d contr-réaction. our c fair nous allons utilisr un rprésntation quadripolair n considérant ls différnts possibilités d association du quadripol amplificatur t du quadripol contr-réaction. Nous avons ainsi quatr possibilités d association : Association séri Association parallèl Association séri-parallèl Association parallèl-séri /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 7
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag séri-parallèl (tnsion tnsion) R g E g i i A i B mpédanc d ntré B. Z Z ( R c Z. Z..( AB) AB) A. A( A Gain B. ) A.( A AB mpédanc d sorti Z Z s s AB B. ) /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 8
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag séri-parallèl (tnsion tnsion) Qulqus xmpls A uivur d tnsion 0 R - A T T 0 0 0 T T 0 0 R 0 0 B /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 9 A A AB A A
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag séri-parallèl (tnsion tnsion) Qulqus xmpls B Amplificatur non invrsur T 0 R 0 R - A T A 0 0 0 R R B R R R T T A 0 0 0 A A AB R R R /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 0
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag parallèl-parallèl (courant tnsion) i i i E g R g A R c i Gain B. A A. A AB B st un admittanc t A un résistanc B mpédanc d ntré Z Z AB Z. Z. << Z mpédanc d sorti Z Z s s AB /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag parallèl-parallèl (courant tnsion) Un xmpl (A ) R R A R Convrtissur Courant-tnsion - A A R R R T A R 0 0 C st comm si l on avait un mass virtull sur l ntré invrsus /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction Montag parallèl-parallèl (courant tnsion) Un autr xmpl: 0 R - A T T 0 x A R R 0 0 T T T ( R ) A R R 0 0 R R R /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 3
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 3 Montag séri -séri (tnsion courant) i A i Gain R g i i R c B. A. E g B A A AB mpédanc d ntré Z Z. Z. Z.( AB) mpédanc d sorti Z Z.( AB) s s /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 4
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 4 Montag parallèl-séri (courant courant) Gain E g R g i i i A B i i R c A B. A AB A. Z mpédanc d ntré Z. Z. Z AB << Z mpédanc d sorti Z Z.( AB) >> s s Zs /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 5
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 5 Ls différnts montags à amplificaturs opérationnls A uivur d tnsion B Amplificatur non invrsur - R R - R R ( R R ) /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 6
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 5 Ls différnts montags à amplificaturs opérationnls C ommatur non invrsur R R -.R' R' R' onc : R ( ) R R' Et plus généralmnt si l on a n ntrés t n tnsions d ntré i : n R ) i R n ( i /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 7
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 5 Ls différnts montags à amplificaturs opérationnls Amplificatur invrsur E ommatur invrsur R R - R - R R R R Mass virtull à l ntré : R R R R R R R ( ) R Et plus généralmnt : R R n i i /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 8
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Contr réaction 5 Ls différnts montags à amplificaturs opérationnls E ntégratur E érivatur R - C C - R R R Mass virtull à l ntré : (t) (t) C R i(t) t i(t)dt 0 RC t (t)dt 0 (t) Ri(t) i(t) C d(t) dt RC d(t) dt /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 9
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs l xist différnt typs d oscillaturs : Oscillaturs à résistanc différntill négativ. l s agit d circuits oscillants dont ls prts sont compnsés par un amplificatur formé d un dipol à résistanc différntill négativ. Oscillaturs à amplificatur réactionné. l s agit d amplificaturs sur lsquls on opèr un réaction d la sorti sur l ntré c st à dir qu l signal d sorti st n phas avc l signal d ntré. Qul qu soit l typ d oscillaturs, l princip d fonctionnmnt st l mêm à savoir qu la sourc initial qui va donnr naissanc aux oscillations st l bruit élctroniqu (bruit blanc) présnt dans l circuit. Un circuit accordé sélctionn dans c bruit un fréqunc particulièr qu l amplificatur n aval du circuit accordé va s chargr d amplifir. C signal amplifié puis a nouvau filtré par l circuit accordé st alors réinjcté, n phas avc l signal initial, à l ntré d l amplificatur (réaction positiv). /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 0
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs r Amplificatur Gain : A A. Charg C r B. Gain B Circuit accordé B st l gain d la chaîn d réaction. B comm A put êtr rél ou complx Comm on put l voir sur c schéma, pour qu ls oscillations naissnt puis s amplifint, il faut qu l produit ds gains A t B soit supériur à. Ls oscillations sront ntrtnus lorsqu l produit ds gains sra unitair. C st c qu l on appll la condition d BARKHAUEN. AB /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs Ainsi : i AB< ls oscillations n puvnt prndr naissanc t si lls xistnt lls s amortiront i AB> l amplitud ds oscillations aura tndanc à croîtr t n sra limité qu par la non linéarité du systèm d amplification. ifférnts typs d oscillaturs iod tunnl, thyratron, R C5 R3 R T C C3 C4 R5 R4 C R6 R7 Oscillatur à résistanc négativ Oscillatur àrésau déphasur /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs ifférnts typs d oscillaturs (suit) L - HARTLEY R - R4 R C O C R R4 R3 C3 T C4 L L3 C - COLTT R3 C Oscillatur à résau déphasur sélctif C R4 R3 R L C3 T C4 C5 L C6 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 3 Oscillatur à transistors
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs ifférnts typs d oscillaturs (suit) 3 - CLA 4 - QUARTZ R R3 L T R C3 L C5 C C L C4 R C4 R3 T R C3 C C Quartz Oscillatur à transistors (suit) /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 4
REACTON ET CONTRE REACTON BOUCLE FERMEE Réaction positiv - Oscillaturs Oscillatur à transistors - Calculs i v i i Z i Z (L) Z 3 (C ) (C ) i Z i Z i v Z ( Z Z ) 3 3.i v Z i i Z v 3 3 Z Z 3 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 5 ans l cas du montag COLTT Z Z Z 3 jc ω jlω jc ω A la résonanc : ω v B v v C C L C C v C C C C LC ω autr part : A A βr h C Et donc : βrc h B C C
LE TRANTOR A EFFET E CHAM (FET) LE FET A JONCTON A LE FET A JONCTON E CANAL N Contact ymbol N fonctionn qu pour G<0 Grill - rain N Barrau d silicium dopé - ourc Zon déplété Contact B LE FET A JONCTON E CANAL Contact Grill rain Barrau d silicium dopé ymbol N ourc N Zon déplété Fonctionn pour G>0 Contact /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 6
LE TRANTOR A EFFET E CHAM C LE FONCTONNEMENT U FET A JONCTON i Grill court-circuité rain rain G G - G ourc 0-0 à 0 ourc G rain courant-drain sourc grill court-circuité Tnsion d pincmnt max ourc < < max /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 7
LE TRANTOR A EFFET E CHAM C LE FONCTONNEMENT U FET A JONCTON ii Grill polarisé JFETopration Contact G G - G G - G 0 G G0 Tnsion d blocag Extnsion d G t : G0 < G <0 0< < Tnsion d pincmnt G0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 8
LE TRANTOR A EFFET E CHAM C LE FONCTONNEMENT U FET A JONCTON ii Grill polarisé (suit) Résistanc d ntré ds FET à jonction : R ntré G G Exmpl : G na pour G -5 Rntré ~5000 MΩ Rappl transconductanc d un transistor bipolair as baucoup d sns d parlr d gain n courant comm pour ls transistors bipolairs B C On préfèr parlr d transconductanc, c st à dir xprimr l courant d sorti n fonction d la tnsion d ntré our l FET : BE BE. G G0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 9
LE TRANTOR A EFFET E CHAM C LE FONCTONNEMENT U FET A JONCTON ii Grill polarisé (suit) 9/6 --> ~/ /4 G0 0 G 0 3 4 4 0 /6 G G0 Caractéristiqu quadratiqu Caractéristiqu d transconductanc normalisé /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 30
LE TRANTOR A EFFET E CHAM C LE FONCTONNEMENT U FET A JONCTON iii La polarisation standard du FET à jonction n class A G0 G 4 g m G d d G G0 ( G G0 ) Tansconductanc (mho ~/Ω) En posant : g m0 il vint : g g. G m m0 G0 G0 Résistanc différntill d drain (r ) r G cst i >,r ~ kω àmω On donn n général : g O r /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 3
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé La capacité MO http://www.univ-lill.fr/udil/bbsc/sc00a.htm http://jas.ng.buffalo.du/applts/ducation/mos/moscap/biasband0.html /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 3
La capacité MO Métal io ilicium opé W W max Couch d invrsion Métal io Zon déplété ilicium opé Métal io Zon déplété ilicium opé W - WW max - Régim d déplétion Régim d invrsion /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 33
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé Constitution du MOFET Grill Métal solant oxyd ourc N N rain Contact Contact ubstrat A l invrs du FET à jonction, l MOFET, parc qu la grill st isolé, put travaillr avc un G >0 ou un G <0 à savoir travaillr dans ls dux régims qu sont : LA ELETON L ENRCHEMENT Accumulation /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 34
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé A LA ELETON G Métal ------------------ - ilicium Efft capacitif N N - Ls chargs - sont rpoussés G G G L canal a tndanc à dvnir isolant N N G < 0 G < G /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 35
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé B L ENRCHEMENT G Métal - ------------------ ilicium Efft capacitif N N - Ls chargs - sont attirés dans l canal La résistanc du canal a tndanc à diminur /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 36
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé C ymbols du MOFET rain rain Grill ourc Résistanc d ntré du MOFET Grill ourc u fait d l isolant (oxyd d silicium io ) ntr l silicium t l contact métalliqu la résistanc d ntré du MOFET st très grand : ~ 0 4 à 0 6 MΩ /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 37
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE MOFET (Mtal Oxid miconductor Fild Effct Transistor ~ FET à grill isolé E Caractéristiqus du MOFET G >0 ENRCHEMENT G 0 G <0 G G0 tnsion d blocag ELETON Tnsion d pincmnt G G0 G0 G avc G > 0 ou G < 0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 38
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE TRANTOR A EFFET E CHAM, A GRLLE OLEE ET A REGME ENRCHEMENT EUL (n fait c'st l rgim d'invrsion) A rincip Oxyd Grill Métal rain N N N - G N - ubstrat Fabrication L silicium prnd un caractèr d typ N B ymbols ourc Grill rain ourc Grill /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 39 rain ourc
LE TRANTOR A EFFET E CHAM LE TRANTOR A EFFET E CHAM, A GRLLE OLEE ET A REGME ENRCHEMENT EUL B Caractéristiqus t transconductanc G3 G 0 G Gsuil G3 > G >G G suil G0 G Estimation d la constant K Equation caractéristiqu d l transconductanc : G Gsuil /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 40 K( )
LE TRANTOR A EFFET E CHAM OLARATON E FET A FET à jonction olarisation automatiqu Nous avons déjà vu qu la polarisation la plus simpl n class A d un FET à jonction corrspond à : R (R R ). R G G R.R - /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 4 G G G0 g m0.r i augmnt alors augmnt, mais comm G -, diminu alors. G0 G 4 R C st la polarisation médian
LE TRANTOR A EFFET E CHAM OLARATON E FET A FET à jonction olarisation automatiqu (suit) Rprésntation général d la polarisation automatiqu On a vu qu la caractéristiqu d transconductanc normalisé était sous la form : 0.8 0.6 0.4 0. 0 0. 0 g m0r G0 G g..r m0 G G0 R g. m0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 4
LE TRANTOR A EFFET E CHAM OLARATON E FET A FET à jonction olarisation par sourc d courant R R C l faut C < L transistor bipolair fix l courant drain R B R G C R E R B R E - EE Avc alimntation symétriqu doubl Avc alimntation simpl /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 43
LE TRANTOR A EFFET E CHAM OLARATON E FET B MOFET ENRCHEMENT ELETON R RG G0 G olarisation null G 0 R. /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 44
LE TRANTOR A EFFET E CHAM OLARATON E FET C Transistor FET à grill isolé t à nrichissmnt sul (réaction d drain) RG ~ 0 0 RG 0 G suil G0 G G /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 45
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET Comm dans l cas ds transistors bipolairs il y a trois typs d montags : i. ourc commun ii. rain commun iii. Grill commun i. ourc commun CG C G C G R G R C C s CG Capacités parasits du FET chéma équivalnt /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 46
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET i. ourc commun (suit) A bass fréqunc l schéma équivalnt dvint : RG gm. G R s ans l montag, la résistanc d polarisation d drain st n parallèl avc R. Comm R st très grand, sul la résistanc R st à prndr n compt. onc si R << R v s v v i.r g m.r g m.v.r RG gm. G R R s /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 47
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET i. ourc commun (suit) i l on mt un résistanc d sourc, R, l schéma équivalnt dvint : RG R G gm.g R s v v A v R v v G. R. g R m m.g m.r g.r.v G /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 48
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET i. ourc commun (suit) Caractéristiqu d transconductanc normalisé. On avait : G t : g g. G m m0 G0 G0 0 gm gm0 onc : g g m m0 0. 0.0 0. 0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 49
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET ii. rain commun v v G R. R s v s R. g m.v G A v v g m.r g R m i gm.r >> A Gain n tnsion /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 50
LE TRANTOR A EFFET E CHAM AMLFCATON E FET iii. Grill commun i i v s R. R.g m.v G G R s v A v v v G g m.r mpédanc d ntré n grill commun v v G i Z i v i g m.v m G v g.v G G g m C st donc un impédanc très faibl /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 5
OE HOCKLEY t THYRTOR Rappls sur jonction N t Transistor i. Jonction N 0 - (0) N R 0 W R Avalanch 0 - N R ~ R W /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 5
OE HOCKLEY t THYRTOR Rappls sur jonction N t Transistor ii. Transistor NN R b 0-0 - R c b 0 C 0 N N R b b 0 N 0-0 - N R c RC 0 C 0 b 0 R b 0-0 - R c N N C 0 /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 53
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN iod shockly 0 0 R - R 0 EQULBRE Anod N N J J J 3 Cathod 0 0 R - R 0 OLARATON RECTE Etat non passant Anod Courant d minoritairs d la jonction J J t J 3 polarisés n dirct, J polarisé n invrs N N J J J 3 Cathod /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 54
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN iod hockly AALANCHE Anod 0 0 R - R N N Cathod OLARATON RECTE Etat passant J J J 3 Ls trois jonctions J t J t J 3 sont olarisés n dirct /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 55
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN iod hockly i. Caractéristiqus sur région - sur région N /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 56
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN iod hockly ii. Equivalnt transistor Anod N N N N Cathod NN /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 57
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN iod hockly ii. Equivalnt transistor (suit) ans c montag ls dux jonctions bas-collctur ds dux transistors sont n invrs. l n y a pas d courant xcpté l courant d fuit (d minoritairs) qui st très faibl. Lorsqu la différnc d potntil augmnt, il s produit un phénomèn d avalanch qui s traduit par un brusqu augmntation du courant collctur ds dux transistors t donc ds courants d bas. Ainsi, ls dux transistors passnt rapidmnt à saturation t la tnsion ntr ls dux émtturs chut vrs 0. L systèm rst alors dans ct état passant. L sul moyn d ramnr l systèm dans l état initial st d réduir la tnsion d alimntation pour désaturr ls dux transistors. /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 58
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN Thyristor Anod N N N N Cathod NN Grill /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 59
OE HOCKLEY t THYRTOR tructur NN Thyristor Lorsqu un impulsion positiv attaqu la grill (c st à dir la bas du transistor NN) clui-ci s mt à conduir. La bas du transistor N étant alors attaqué par c courant, c drnir s mt à conduir ntrtnant ainsi la polarisation d bas du transistor NN. La tnsion aux borns du sipositif constitué ds dux transsitors tnd alors vrs 0 (ls dux transsitors sont alors saturés). L sul moyn d ramnr l systèm dans son état initial st d réduir l courant d manièr à ramnr ls dux transistors dans l état bloqué. On obtint ctt réduction n réduisant la tnsion d alimntation, comm pour la diod hockly. Un tl dispositif st aussi applé bascul. Ls grandurs caractéristiqus sont: La tnsion d blocag dirct, L courant d déclnchmnt, c st à dir l courant qu il faut appliqur à la grill pour fair conduir l thyristor, L courant minimum d fonctionnmnt, c st à dir l courant n dssous duqul l thysristor rtourn à l état bloqué. /09/0 Cours d élctroniqu analogiqu 60