Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Chapitre I Amplificateurs à transistors en basses fréquences Les composants actifs sont utilisés pour réaliser des fonctions particulières telles que l’amplification ou l’adaptation d’impédance. Ses éléments sont alimentés en régime continu, afin de fixer le point de fonctionnement statique, et en régime variable. Les variations des grandeurs en régime variable doivent être assez faibles pour que l’on puisse assimiler les courbes à leurs tangentes. On parle ainsi de régime variable de faibles signaux, les grandeurs électriques varieront linéairement autour du point de repos. Ainsi on a la superposition de deux régimes : statique et dynamique. I - Transistors Bipolaires Le régime des petits signaux Si VBE0 est la tension de polarisation statique de la base, on applique une tension alternative autour de V . On a donc = + . Notations • • • Grandeur continue (statique) : en lettres majuscules, VD. Grandeur variable (dynamique) : en lettres minuscules, vd. Grandeur totale : symboles en minuscule, indice en majuscule, vD. Si est d’amplitude suffisamment faible, alors les paramètres électriques varieront linéairement (faibles signaux : on confond la tangente avec la courbe). Figure 1 1 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transisto istors en BF Ele Electronique Analogique ure 1 montre la superposition du régime dyn Le schéma de la figur ynamique au régime transistor. A la tension vBE correspond un cour statique de polarisation du transi ourant iB = IB0 + ib, un courant iC = IC0 + ic et une tension vCE = VCE0 + vce te ddynamique autour de VBE0 est de la forme ib = kvbe La tangente à la droite est la tran ansconductance (ou Puisque ic = βib ic= βib = βkvbe=gmvbe , pente) que et dy dynamique Droite de charge statique −1 (R C + R E ) Lorsqu’un signal est app appliqué à l’entrée de l’amplificateur, le point nt de fonctionnement Q s’écarte du point de repos pos en rrespectant la relation entre ic et vce : − v ce −1 est la pente de la droite de char harge dynamique en ic = ⇒ R C // R u R C // R u charge. − v ce −1 est la pente de la droite de charge dynamique que à vide ic = ⇒ RC RC La pente de la droite de charge statique est En d’autres termes, Q se déplace sur une droite de charge dite « dy dynamique » qui, en règle générale, n’est pas confondue onfondue avec la droite de charge statique. L’amplitude maximale le que l’on peut avoir en sortie avant d’observe rver une déformation notable du signal est aussi ussi uun paramètre important à considérer. Cette tte amplitude dépend grandement de la position on du poi point de repos (donc du circuit de polarisation ion). L’effet d’un « mauvais ais » choix du point de repos sur le signal de sor sortie est illustré par les figures suivantes (l’effet de saturation (figure 2) et l’effet de blocage (fig (figure 3)). Figure re 2 Figure 3 Lorsqu’une tension on sup supposée sinusoïdale est appliquée à l’ent ’entrée, le point de fonctionnement oscille autour our de son point de repos en restant sur la droite de charge dynamique. Tant que l’amplitude plitude de l’oscillation est telle que le point de fonc fonctionnement reste confinée dans le domaine linéa néaire (mode actif) du transistor le signal de sort sortie reste sinusoïdal. Par contre, une distorsion appa apparaît lorsque le point de fonctionnement nt touche les limites (bloquée ou saturée) du domaine aine linéaire. 2 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Schéma équivalent ‘petits signaux’ du transistor Dans un circuit électronique le transistor doit être remplacé par un modèle mathématique afin d’établir les équations d’un tel circuit. Le transiostor est assimilé à un quadripole et il est représenté par sa matrice hybride H. Nous utlisons un transistor NPN monté en emetteur commun (figure 4). ic ib B Figure 4 C vce vbe E E On note , , et les variations des grandeurs électriques autour de leur point de polarisation , , et . Le principe de superposition permet d’analyser le transistor sans faire apparaître ces tensions et ces courants de polarisation. En régime linéaire (petits signaux), on a : = = + + , = v ∂v = BE h11 = be ∂i B V = V i b v =0 BE BE 0 ce i ∂i h 21 = c = C i b v = 0 ∂i B V = V BE BE 0 ce × , , v ∂v h12 = be = BE v ce i = 0 ∂v CE I = I b B B0 i ∂i C h 22 = c = v ce i = 0 ∂v CE I = I b B B0 La pente gm est définie par : i h g m = c ⇒ g m = 21 et i c = h 21.i b = g m v be v be v = 0 h11 ce H est la matrice hybride et hij les paramètres hybrides. Ces paramètres peuvent etre déterminés graphiquement (figure 5). Ils correspondent aux pentes des tangentes aux caractéristiques autour du point de fonctionnement. • h11 correspond à la résistance dynamique de la jonction B-E. Il correrspond à la pente d’angle ψ. Sa valeur est de l’ordre des kΩ . • h12 est sans dimension. Il correpond à l’angle θ qui est pratiquement nul car les caractéristiques (VCE, VBE) sont prèsque des droites horizontales. h12 est donc de très faible valeur, il est généralement négligé dans les calculs : h12≈ 0. 3 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique • • h21 = β est le gain en courant E.C. à sortie court-circuitée: = β. . Il correspond à l’angle ϕ h22 a pour unité [Ω -1] est la conductance de sortie à entrée ouverte. Il correspond à l’angle τ qui est généralement faible. h22 a typiquement une valeur de 10-4 - 10-6 Ω -1 et il est souvent négligé. Remarque : Ces paramètres dépendent du point de repos Figure 5 Le schéma équivalent du transistor est représenté par la figure 6. Les sources sont des sources dépendantes et commandées ic . h11 ib vbe h21ib h12vce 1/h22 vce Figure 6 Schéma simplifié En négligeant les paramètres h12 et h22 on obtient de la figure 7: ic ib vbe h21ib h11 vce Figure 7 4 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique On peut utiliser le schéma équivalent avec les paramètres universels (figure 8) ib rbe ic gmvbe ou µvce vbe vce rce βib Figure 8 Les paramètres universels sont plus signifiants • rbe= h11 : résistance d’entrée base/emetteur à sortie court-circuitée • µ = h12 : coefficient de réaction interne • β = h21 : gain en courant E.C. à sortie court-circuitée • gm : pente ou transconductance à sortie court-circuitée • ρ = rce= 1/h22 : résistance de sortie à entrée ouverte Autre relations dv or rbe = be di b au repos di or g m = c dv be au repos Donc i C = βi B ≈ i E = i Se i C ≈ i E = i Se g m I C0 = =β rbe I B0 v BE VT ⇒ v BE VT ⇒ ⇒ rbe = gm = I C0 VT VT I B0 g m = β.rbe VT est le potentiel thermique équivalent à l'énergie thermique kT des porteurs de charge q. VT ≈26mV à T = 300°K Condensateur de liaison et condensateur de découplage 1 se comporte comme un circuit ouvert en jCω statique ( ≈ ∞ ). Elle est supposée court-circuitée en dynamique pour les fréquences d’utilisation ( ≈ 0). Le schéma de la figure 9 représente un amplificateur émetteur commun L’impédance d’un condensateur ZC = 5 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique VCC RC R1 C1 C2 Rg Ru eg CE RE R2 Figure 9 • Les condensateurs C1 et C2 sont des condensateurs de liaison, elles permettent d’isoler le circuit de polarisation en statique et ainsi le point de fonctionnement reste inchangé càd le régime dynamique n’a pas d’influence sur le point de fonctionnement. Les valeurs des condensateurs C1 et C2 sont choisies de façon à ce que ceux-ci aient des impédances suffisamment faibles en dynamique dans toute la gamme des fréquences utilisées : o par rapport à la résistance d'entrée de l'étage pour le condensateur C1 o par rapport à la résistance de charge RC pour le condensateur C2 • La résistance RE est un stabilisateur de température en statique mais elle est indésirable en dynamique. Le condensateur de découplage CE permet de courtcircuiter cette résistance en dynamique. La valeur de CE est choisie de façon à ce que son impédance soit faible comparée à celle de RE dans la gamme de fréquence désirée. Schéma équivalent d’un montage à transistor en régime variable Pour obtenir le schéma en régime variable de faibles signaux il faut : Relier toutes les sources de tension continue à la masse (potentiel nul). Court-circuiter, sauf indication contraire, tous les condensateurs de liaison et de découplage. Leurs impédances sont supposées négligeables vis-à-vis des résistances du montage. Remplacer les transistors par leurs schémas équivalents (paramètres hybrides) Exemple Le schéma équivalent en alternatif du montage de la figure 9 est donné par la figure 10 suivante : Rg eg ib R1//R2 vbe h11 ic h21ib h12vce 1/h22 vce RC Ru Figure 10 6 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Les amplificateurs à transistors Un amplificateur permet de délivrer, à partir d’un signal d’entrée de faible amplitude ou de faible puissance (signal d’un capteur ou d’une antenne par exemple), un signal de même forme et d’amplitude ou de puissance plus grande. Hypothèses : - Le signal alternatif à amplifié est de faible amplitude. Le fonctionnement du circuit est linéaire => Th. de superposition Les condensateurs utilisés se comportent comme des court-circuits en alternatif (se sont des circuits ouverts en continu) L’étude d’un amplificateur est basée sur : Etude en statique : fixer le point de fonctionnement Etude en régime dynamique : annuler toutes les sources continues et trouver le schéma équivalent de l’amplificateur en remplaçant les transistors par leurs paramètres hybrides. Les caractéristiques fonctionnelles d’un amplificateur sont celles d’un quadripole à savoir : gain en tension, gain en courant, impédance d’entrée et impédance de sortie. Schémas d’un amplificateur en fonction des carctéristiques fonctionnelles - Gain en tension : A v = Vs , Ve gain à vide : A v 0 = Vs0 , vs0 est la tension de Ve sortie à vide - Gain en courant : A i = Is Ie Ve Ie Vs - Impédance de sortie : Zs = Is e - Impédance d’entrée : Ze = g =0 Le schéma de la figure 11 représente le schéma équivalent d’un amplificateur en utilisant les caractéristiques fonctionnelles Amplificateur C1 C2 Rg Zs eg ve Ze Av0ve vs Ru Figure 11 7 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Classification des amplificateurs • • • • Classification par méthode de couplage (capacitif, inductif, direct) Classification par l’électrode reliée à la masse : C.C., E.C., B.C., D.C., …. Classification par gamme de fréquences en fonction de la bande passante. Exemple : o Ampli audiofréquence signaus sonores audibles de 20Hz à 20 kHz o Ampli radiofréquence signaux > 20kHz o Ampli à bande étroite 450 à 460 kHz o Ampli large bande grande gamme de fréquence Classification par grandeur d’entrée e(t) et grandeur de sortie s(t) - Ampli de courant : e(t) et s(t) sont des courants. Leurs rapport Ai est sans dimension - Ampli à transconductance : e(t) est une tension, s(t) est un courant. Le rapport sortie/entrée s’exprime en siemens (Ω-1) - Ampli à transrésistance : e(t) est un courant et s(t) est une tension. Le rapport sortie/entrée s’exprime en Ω. - Ampli de tension : e(t) et s(t) sont des tensions. C’est le plus utisé en électronique. Montages fondamentaux à transistors bipolaires Les trois montages sont : Emetteur Commun, Collecteur Commun et Base Commune Amplificateur Emetteur Commun (E. C.) L’entrée entre la base et la masse, la sortie entre le copllecteur et la masse VCC RC R1 C1 C2 Rg vs eg CE RE R2 Ru Figure 12 On néglige l’effet Early rce = ρ = 1 h 22 =∞ Schémas équivalents en petits signaux et en basses fréquences Nous allons étudier l’effet de la capacité CE. Nous allons donc garder cette capacité et RE . On pose aussi discuter les différents cas. Soit l’impédance Z E = C E // R E = 1 + jC E R E ω Rp = R1//R2 8 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Le schéma dynamique correspondant au montage de la figure 12 est donné par la figure 13. Rg ib ie h11 Rp eg is ic βib RC Ru vs E ve ZE Figure 13 Gain en tension : A v = Vs Ve On a V e = h11 I b + Z E (β + 1)I b et V s = −(R C // R u )βI b = − R eqβI b − R eqβ V Av = s = , c’est un complexe : module et phase V e h11 + Z E (β + 1) Le signe – indique que ve(t) et vs(t) sont en opposition de phase • • • Gain à vide (charge infini) − R Cβ V so = Req=RC A vo = V e h11 + Z E (β + 1) Gain sans découplage (RE non découplée) − R eqβ − R eq Vs = ≈ , c’est un réel A v dB ZE = RE A v = Ve h11 + R E (β + 1) RE Gain avec découplage parfait − R eqβ V = −A v max ZE = 0 A v = s = Ve h11 Or ZE = 0 v be = h11i b et on a g m v be = βi b ⇒ A v = −g m R eq Gain en courant : A i = Ie = I b + Ve Rp et Diviseur de courant Is Ie h + Z E (β + 1) V e = h11 I b + Z E (β + 1)I b ⇒ I e = I b (1 + 11 ) Rp ⇒ Is = RC RC Ic = βI b Ru + RC Ru + RC 9 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Ai = Couplage parfait βR p R C Is = Is (R C + R u )(R p + h11 + Z E (β + 1)) βR p R C i ⇒ Ai = s = i e (R C + R u )(R p + h11 ) βR p i ⇒ Ai = s = ≈ β i e (R p + h11 ) V Impédance d’entrée : Z e = e Ie Donc Z e = R p //(h11 + Z E (β + 1)) Gain en court-circuit Impédance de sortie : Zs = Vs Is e = 0 g En utilisant le théorème de thevenin, on peut remplacer le circuit coté entrée par le circuit de la figure 14 : Rth ic is ib βib h11 eth RC E Ru vs ZE Figure 14 e th = Rp Rp + Rg Donc e g = 0 eg et R th = R p // R g ⇒ e th = 0 ⇒ ib = 0 ⇒ Zs = R C Influence de la capacité de découplage sur le gain en tension En remplaçant ZE par son expression on obtient ω 1+ j R eqβ ω1 Vs avec K = , = −K Av = ω h11 + R E (β + 1) Ve 1+ j ω2 h + R E (β + 1) (β + 1) 1 ≈ ω1 = et ω2 = 11 h11R E C E h11C E R ECE C’est un filtre passe haut de fréquence de coupure ωc proche de ω2 ( ω2 > ω1) La courbe du gain en dB est représentée par la figure 15 − R eqβ = −A v max Pour les fréquences supérieures à ωc (dans la bande passante) A v = h11 10 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique A v dB A v max dB pente +20dB/décade Bande passante (BP) K dB ω ω1 ω2 Figure 15 Exemple de calcul de CE Soit un transistor tel que : h11 = 1kΩ, β=200 Si on désire une fréquence de coupure de 50Hz alors : C E = β +1 = 636µF 2πh11f 2 Conclusions Le montage émetteur commun est un montage ayant : • • • une bonne amplification en tension (de l'ordre de plusieurs centaines). une impédance d'entrée relativement faible (égale à h11, soit de l'ordre de plusieurs k ), variable en fonction de la polarisation (plus ICo est faible, plus l'impédance d'entrée est élevée). une impédance de sortie assez élevée Rc qui va aussi dépendre du courant de polarisation ICo. Ce montage est l'amplificateur de base à transistor et sera donc utilisé comme sousfonction dans des circuits plus complexes (discrets, ou intégrés comme dans l'amplificateur opérationnel). C’est un amplificateur de puissance Par contre, il sera souvent inexploitable seul, et il faudra lui adjoindre des étages adaptateurs d'impédance. 11 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Amplificateur Collecteur Commun (C. C.) L’entrée est entre la base et la masse, la sortie est entre l’émetteur et la masse comme montré par le schéma de la figure 16 VCC R1 C1 CC RC Rg C2 eg ve R2 RE Ru vs Figure 16 On suppose que rce = ρ = 1 h 22 =∞ Le schéma équivalent du montage, en supposant que le couplage est parfait aux fréquences d’utilisation, est donné la figure 17 Rg eg B ie ve h11 ib is E Rp βib RE vs Ru Figure 17 Gain en tension : A v = vs ve On a v e = h11i b + R eq (β + 1)i b et v s = (R E // R u )(β + 1)i b = R eq (β + 1)i b R eq (β + 1) v Av = s = ≈1 v e h11 + R eq (β + 1) • ve(t) et vs(t) sont en phase Gain à vide (charge infini) v R E (β + 1) ≈1 Req=RE A vo = so = v e h11 + R E (β + 1) 12 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique v Re = e ie Impédance d’entrée ie = ve ve + i b et i b = ⇒ Ge = Rp h11 + R eq (β + 1) Donc R e = R p //( h11 + R E (β + 1)) : Gain en courant : A i = ie = ie 1 1 = + v e R p h11 + R eq (β + 1) is ie ve + i b et v e = h11i b + R eq (β + 1)i b ⇒ Rp ie = h11 + R eq (β + 1) + R p Rp ib R E (β + 1) ib Ru + RE Rp i i i R (β + 1) . Ai = s = s . b = E i e i b i e R u + R E h11 + R eq (β + 1) + R p Diviseur de courant i s = Gain en court-circuit R u = 0 ⇒ R eq = 0 Impédance de sortie : ⇒ A icc = .(β + 1) Rp h11 + R p ≈ (β + 1) v R s = s is e =0 g En utilisant le théorème de Thevenin on obtient le schéma de la figure 18 suivante avec : Rp e th = e g et R th = R p // R g Rp + Rg eg = 0 Rth ⇒ e th = 0 B ib h11 is E βib RE vs Figure 18 vs vs . - (β + 1)i b et 0 = ( h11 + R th )i b + v s ⇒ i b = − h11 + R th RE h + R th 1 (β + 1) ) )vs is = ( ⇒ R s = R E //( 11 + R E h11 + R th β +1 is = Conclusions : Un montage collecteur commun présente donc les caractéristiques suivantes : 13 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique • • • • gain en tension quasiment égal à l'unité. gain en courant important impédance d'entrée élevée: environ β fois plus grande que celle de l'émetteur commun si on ne considère pas le pont de base. La valeur typique est de plusieurs dizaines à plusieurs centaines de kΩ en fonction du montage. impédance de sortie faible (divisée par β environ par rapport à l'émetteur commun). Sa valeur est de l'ordre de quelques dizaines d'Ω . Ce montage ne sera donc pas utilisé pour amplifier un signal, mais comme adaptateur d'impédance, situé en amont ou en aval d'un montage émetteur commun, qui n'a pas de bonnes caractéristiques d'entrée / sortie. On pourra donc intercaler un tel montage entre un capteur à haute impédance de sortie et un montage émetteur commun sans que celui-ci ne perturbe le capteur. On pourra aussi le mettre en sortie d'un montage émetteur commun que l'on doit interfacer avec une faible charge, et ceci, sans écrouler le gain en tension de l'étage. Amplificateur Base Commune (B. C.) L’entrée est entre l’émetteur et la masse, la sortie est entre le collecteur et la masse comme montré par le schéma de la figure 19 VCC R1 C2 RC Vs CB R2 RE C1 Ru ve Figure 19 On suppose que rce = ρ = 1 h 22 =∞ Le schéma équivalent du montage, en supposant que le couplage est parfait aux fréquences d’utilisation, est donné par la figure 20. Les résistances R1 et R2 sont donc courtcircuitées 14 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Rg eg ie βib E RE ve vbe is C RC h11 vs Ru ib Figure 20 vs ve Gain en tension : A v = On a v e = − h11i b et v s = −(R C // R u )βi b = −R eqβi b βR eq v Av = s = ve h11 ve(t) et vs(t) sont en phase • Gain à vide (charge infini) v βR C Req=RC A vo = so = ve h11 v Impédance d’entrée : R e = e ie v v i e = e − (β + 1).i b et i b = − e ⇒ RE h11 h11R E h Donc R e = ≈ 11 h11 + (β + 1) R E (β + 1) Impédance de sortie eg = 0 : v R s = s is e =0 g ⇒ Gain en courant : A i = ie = i β +1 1 + Ge = e = v e R E h11 ib = 0 ⇒ Rs = RC is ie ve − (β + 1)i b et v e = - h11i b ⇒ Rp h + (β + 1) R E ib i e = − 11 RE R Cβ i b Ru + RC R Cβ RC RE =− ≈− . R u + R C h11 + R E (β + 1) Ru + RC Diviseur de courant i s = i Ai = s ie Gain en court-circuit Ru = 0 ⇒ A icc = . − RC =1 RC 15 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Conclusions Les caractéristiques d’un montage base commune sont donc les suivantes : • • • • même gain en tension que pour l'émetteur commun (plusieurs centaines). gain en courant inférieur à l'unité. impédance d'entrée très faible: quelques dizaines d'Ω. impédance de sortie moyenne: quelques kΩ, la même que pour l'émetteur commun. En pratique, ce montage sera très peu utilisé, sauf en haute fréquence où il va présenter une bande passante supérieure à celle du montage émetteur commun. Exemple d’ordre de grandeurs des caractéristiques des trois montages II - Transistor à effet de champ Comme pour le transistor bipolaire on supperpose le régime dynamique au régime statique de polarisation. Les grandeurs dynamiques varient autour du point de fonctionnement du transistor. Le schéma de la figure 21 montre la superposition du régime dynamique au régime statique autour du point de fonctionnement. Figure 15 Figure 21 16 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Modèle en régime dynamique Dans la zone linéaire, le TEC se comporte comme une source de courant commandée par la tension VGS : ID = f(VDS , VGS). ∂I DS ∂I ∆VGS + DS ∆VDS ⇒ i ds = g m v gs + g ds v ds ∂VGS ∂VDS i i g m = ds ≡ Conductanc e du Drain ≡ Transcondu ctance et g ds = ds v gs v ds v = 0 v ds = 0 gs ∆I DS = L’impédance d’entrée d’un TEC est infini. Son schéma équivalent en source commune est représenté par la figure 22 suivante : id ig=0 gmvgs vgs vds 1/gds= rds Figure 22 Amplificateurs à TEC Etage Source Commune Entrée sur la Grille, sortie sur le Drain VDD RD C2 C1 Rg Ru eg RG CS RS Figure 23 Le schéma équivalent du transistor en source commune est représenté par la figure 24 suivante : ie ve id ig=0 RG vgs gmvgs rds is RD vds Ru Figure 24 17 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Gain en tension : A v = vs ve On a ve = vgs et v s = v ds = −(rds // R D // R u ).g m v gs v A v = s = −g m (rds // R D // R u ) ≈ −g m (R D // R u ) ve v • Gain à vide (charge infini) A vo = so = −g m R D ve v Impédance d’entrée : R e = e = R G ie Impédance de sortie eg = 0 ⇒ : v R s = s is e =0 g v gs = 0 ⇒ R s = R D // rds ≈ R D Conclusions : gain en tension important, grande résistance d’entrée, résistance de sortie moyenne Etage Drain Commun Entrée sur la Grille, sortie sur la source VDD RD CD C1 Rg Ru C2 eg RG RS Figure 25 Le schéma équivalent du transistor en source commune est représenté par la figure 26 suivante : ie id ig=0 is vgs ve RG gmvgs rds RS vs Ru Figure 26 18 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique vs ve Gain en tension : A v = On a ve = vgs + vs et v s = (rds // R S // R u ).g m v gs ⇒ v e = (1 + (rds // R S // R u ).g m ) v gs v (rds // R S // R u ).g m ≈1 Av = s = v e 1 + (rds // R S // R u ).g m v Impédance d’entrée : R e = e = R G ie Impédance de sortie eg = 0 ⇒ v R s = s is e =0 g : ve = 0 ⇒ v gs = − v s ⇒ i s = v s (g m + 1 ) R S // rds 1 1 ≈ R S // gm gm Conclusions : gain en tension unitaire, grande résistance d’entrée, faible résistance de sortie. ⇒ R s = R S // rds // Etage Grille Commune Entrée sur la Source, sortie sur le Drain VDD RD C2 CG RG Ru Rg eg RS C1 Figure 27 Le schéma équivalent du transistor en source commune est représenté par la figure 28 suivante : gmvgs ie ve RS id is RD vgs vs Ru Figure 28 19 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook Chapitre I : Amplificateurs à transistors en BF Electronique Analogique Gain en tension : A v = vs ve On a ve = −vgs , vs = −R D // R u i d et i d = g m v gs v A v = s = g m R D // R u ve v Impédance d’entrée : R e = e ie v 1 i e = e − g m v gs et v e = - v gs ⇒ i e = v e ( + gm ) ⇒ RS RS Impédance de sortie eg = 0 ⇒ : R e = R S // 1 gm v R s = s is e =0 g v e = − v gs = 0 ⇒ R s = R D Conclusions : gain en tension important, faible résistance d’entrée, grande résistance de sortie. 20 Filière SMP-S5 exosup.com page facebook
