Récepteur FM Mesures sur l'amplificateur différentiel de base - RÉCEPTEUR FM Relevés sur l'amplificateur différentiel de base 1. Caractéristiques statiques 1.1 Point de repos (mode commun) Instruments : V M : multimètre Beckman T110 sur calibre 20V V C2 et V S : multimètre Circuitmate DM25L sur calibre 20V 3,5 2,5 VC2 Droite de pente 1 (Volt) VS 1,5 0,5 3 0 1 2 3 VM(Volt) 2 (Volt) 1 VC2M 0-1 0 1 2 3 VM(Volt) CREMMEL Marcel Page 1/8 01/05/06
Relevés amplificateur différentiel de base Instruments : V M : multimètre Beckman T110 sur calibre 20V I C1 : multimètre Metex M-3850M sur calibre 4mA I C2 : multimètre Circuitmate DM25L sur calibre 20mA 2500 2000 IC1 1500 (µa) 1000 IC2 500 0 0 1 2 3 VM(Volt) Les trois zones de fonctionnement se distinguent nettement sur le relevé ci-dessus : Zone 1 : 0V < V M < 0,5V : les 2 transistors sont bloqués car V M =V BE1 =V BE2 (ici I RE =I E1 +I E2 =0A) est inférieure aux seuils de conduction des jonctions B-E. Zone 2 : 0,5V < V M < 1,9V : les 2 transistors sont polarisés en "linéaire", en effet : V CB1 = V CC1 V M est compris entre 3-0,5 = 2,5V et 3-1,9 = 1,1V, donc toujours > 0V V CB2 = V C2M est compris entre = 2,5V et 0,53V, donc jusqu'au seuil de conduction directe de la jonction B-C Zone 3 : 1,9V < V M < 3V : T2 est saturé car sa jonction B-C est polarisée en direct. T1 fonctionne toujours en mode "linéaire" car V CB1 = V CC1 V M est compris entre 3-1,9 = 1,1V et 3-3 = 0V, donc toujours 0V. Pour permettre un fonctionnement en amplificateur, la tension V M doit être dans la zone 2, soit x0,5v < V M < 1,9Vx On relève sur le graphe V S = f (V M ) la valeur de V M pour laquelle V S =V M : xv M0 = 1,35Vx On constate que cette valeur se situe approximativement au milieu de la plage de fonctionnement en amplificateur. La déconnexion de T3 pour V M =V M0 entraîne une variation de V C2 non mesurable avec le multimètre Circuitmate DM25L de résolution 10mV sur le calibre utilisé. L'étage T3-R L réduit l'impédance de sortie de l'amplificateur et permet, dans une certaine mesure, d'éviter la dégradation des performances par la connexion de l'étage amplificateur suivant. Récepteur FM Page 2/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
Relevés amplificateur différentiel de base 1.2 Caractéristique de transfert Instruments : V D : multimètre Beckman T110 sur calibre 200mV V C2 : multimètre Circuitmate sur calibre 20V V S : multimètre Metex M-3850M sur calibre 400mV 3 21 Ad 2 14 (Volt) 1 VC2 7 VS 0 0-120 -110-100 -90-80 -70-60 -50-40 -30-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 VD(mV) On mesure xv B1 = 1,380Vx sur Beckman T110, calibre 2V Pente de la caractéristique V S = f (V D ) pour V D = 0V : xa D0 = 18,4x Pour V D = 0V :xv S0 = 1,36Vx On constate : en touchant T1 avec le doigt (on "chauffe" T1) : V S augmente (de quelques 10mV), en touchant T2 avec le doigt (on "chauffe" T2) : V S diminue (de quelques 10mV), V S revient lentement vers V S0 quand on retire le doigt. La tangente pour V D =0V permet d'évaluer le domaine de linéarité : x-50mv < V D < 50mVx environ. Valeurs extrêmes de V S : xv S min = 0,3V et V S max = 2,35Vx (V S min + V S max)/2 = 1,325V V S0 = 1,36V est très proche de cette valeur (écart de 2,5%) La tension collecteur-base V CB2 de T2 est négative pour V D < -33,3mV. Pour V D = -120mV V CB2 = -0,596V T2 est saturé car la jonction BC est polarisée en direct. Rc 2000 Si T2 est saturé VC 2 min Vcc1 Vcc1 Vce2SAT 33 0,1 0, 89V RC RE 2000 750 On mesure V C2 min = 0,904V. Le faible écart est dû à la valeur réelle de V CE2 sat et à l'influence négligée des courants base de T2 et T3. Récepteur FM Page 3/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
2. Caractéristiques dynamiques 2.1 Relevés et mesures à l'oscilloscope Relevés amplificateur différentiel de base V B2 moy ajusté à 1,379V (Beckman T110) V S moy = 1,390V (mesuré avec Circuitmate DM25L) Oscilloscope : Velleman PCS64i avec sonde 1/10 On constate un début d'écrêtage. La forme de l'écrêtage est sensiblement identique pour les alternances positives et négatives. V B2 moy ajusté à 1,382V (Beckman T110) V S moy = 1,348V (mesuré avec Circuitmate DM25L) Oscilloscope : Velleman PCS64i avec sonde 1/10 FFT : FE = 160kHz, référence = -20dBV On mesure (+20dB à cause de la sonde, soit Réf=0dB) : Niveau fondamental : -6dBV soit 500mVeff Harmonique 2 : -39dBV soit 11,2mVeff Harmonique 3 : -28dBV soit 39,8mVeff V B2 moy ajusté avec P M à 1,379V (Beckman T110) pour minimiser les niveaux des harmoniques V S moy = 1,390V (mesuré avec Circuitmate DM25L) Oscilloscope : Velleman PCS64i avec sonde 1/10 FFT : FE = 160kHz, référence = -20dBV On mesure (+20dB à cause de la sonde, soit Réf=0dB) : Niveau fondamental : -5dBV soit 560mVeff Harmonique 2 : non mesurable Harmonique 3 : -28dBV soit 39,8mVeff La valeur de V B2 moy ajustée pour minimiser la distorsion (1,379V) est égale à V B1 (mesurée à 1,380V). Le point de repos V D0 =V B1 -V B2 =0V est donc également optimal en régime dynamique. Récepteur FM Page 4/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
Relevés amplificateur différentiel de base Niveaux d'écrêtage Oscilloscope : Velleman PCS64i. Voie 1 avec sonde 1/10 sur V S. Voie 2 sans sonde sur V G. Mesure de V S moy avec multimètre Circuitmate DM25L V S moy = 1,387V V S moy = 1,400V V S moy = 1,406V On constate : Que la valeur moyenne de VS dépend peu du niveau d'entrée : xv S moy 1,4Vx Les niveaux d'écrêtage sont : V S max = 2,25V et V S min = 0,55V, soit xv S c-c = 1,7Vx Récepteur FM Page 5/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
2.2 Caractéristiques dynamiques Relevés amplificateur différentiel de base Bande passante, fréquence haute Générateur : Panasonic VP-8191P modifié 50. Charge traversante 50. Oscilloscope : National VP-5231A 30MHz avec sonde 1/10 relié en sortie. V B2 moy = 1,379V (mesuré avec Beckman T110) On ajuste le niveau du générateur pour obtenir une amplitude crête à crête en sortie de 800mV (8 divisions à l'oscilloscope, soit plein écran) à 100kHz (fréquence min du générateur). La distorsion est ainsi suffisamment faible. En vérifiant la constance du niveau injecté, on augmente la fréquence jusqu'à obtenir une amplitude crête à crête en sortie de 565mV (5,65 divisions). On obtient : xf MAX = 4,6MHzx Bande passante, fréquence basse Générateur : ELV FG9000 Oscilloscope : National VP-5231A 30MHz avec sonde 1/10 relié en sortie. V B2 moy = 1,379V (mesuré avec Beckman T110) On ajuste le niveau du générateur pour obtenir une amplitude crête à crête en sortie de 800mV (8 divisions à l'oscilloscope, soit plein écran) à 10kHz. La distorsion est ainsi suffisamment faible. En vérifiant la constance du niveau injecté, on augmente la fréquence jusqu'à obtenir une amplitude crête à crête en sortie de 565mV (5,65 divisions). On obtient : xf MIN = 25Hzx Courbe de linéarité Générateur : ELV FG9000 Analyseur audio Panasonic VP-7722P : Voie L = V E, voie R = V S, affichage V E en dbm et R/L V B2 moy = 1,379V (mesuré avec Beckman T110) On relève : Niveau du point de compression à 1dB : xv E eff -1db 20mVx 26 24 22 VSeff/VEeff (db) 20 18 16 14 12 10 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 VEeff (mv) Récepteur FM Page 6/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
Relevés amplificateur différentiel de base Impédance d'entrée On utilise la méthode de la ½ tension, avec une résistance série type ¼ de Watt (les résistances des boites à décade sont trop inductives). Générateur : ELV FG9000 Voltmètre AC KIKUSUI AVM25R à 2 voies On relève pour R G = 680 (5%) : Niveau du générateur : 50mVeff (pour éviter la distorsion) Niveau à l'entrée de l'amplificateur : 22mVeff On en déduit l'impédance d'entrée : 1 Ze R 535 E 50 1 22 Cette valeur est pratiquement égale à R B11 // R B12 = 542 Impédance de sortie La méthode de la ½ tension pourrait aussi être utilisée, mais l'impédance de sortie est très faible et le courant alternatif dans la charge a rapidement tendance à bloquer le transistor. Il faut donc réduire l'amplitude à la limite du mesurable et contrôler à l'oscilloscope la forme du signal de sortie. Générateur : ELV FG9000 Voltmètre AC KIKUSUI AVM25R On relève pour R L = 39 (5%) : Niveau de sortie à vide : 50mVeff Niveau de sortie en charge : 28,5mVeff 50 On en déduit l'impédance de sortie : Z S R L 1 29 28,8 RC Ut Ce résultat correspond à la valeur théorique 10 18 28 h21 I 2.3 Stabilisation du point de repos 3 C3 0 (pour h 21 =200) Avec la résistance R B entre S et B2, on mesure : V B1 = 1,379V, V B2 = 1,379V et V S = 1,383V (multimètre Beckman T110) On ne constate plus de dérive (< 1mV) en touchant les transistors T1 et T2 avec les doigts pour les chauffer. Bande passante : avec les méthodes déjà décrites, on relève : La même fréquence de coupure haute xf MAX = 4,6MHzx Une fréquence de coupure basse plus haute : xf MIN = 91Hzx Récepteur FM Page 7/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06
Relevés amplificateur différentiel de base Niveaux d'écrêtage Oscilloscope : Velleman PCS64i. Voie 1 avec sonde 1/10 sur V S. Voie 2 sans sonde sur V G. Mesure de V S moy avec multimètre Circuitmate DM25L V S moy = 1,383V V S moy = 1,387V V S moy = 1,390V On constate que le comportement aux signaux forts reste identique. L'indépendance de la valeur moyenne de V S vis à vis de l'amplitude est même meilleure. Récepteur FM Page 8/8 CREMMEL Marcel - 01/05/06