LES MONTAGES AMPLIFICATEURS FONDAMENTAUX A TRANSISTORS BIPOLAIRES

AMPLIFICATEUR A TRANSISTOR NPN MONTE EN EMETTEUR COMMUN

  

1° PARTIE : CONCEPTION DU MONTAGE EMETTEUR COMMUN 

On considère le montage donné en figure 1 qui représente un transistor NPN alimenté sous
une tension d’alimentation V_CC de 20V. Ce transistor a été polarisé « en tension » par les résistances
R₁ et R₂, de telle manière que son courant de repos de collecteur soit fixé à 6.5 mA. Sur le schéma
est indiqué la valeur du potentiel par rapport à la masse de la base, de l’émetteur et du collecteur. 

                                                          Figure 1 : transistor NPN polarisé 

On désire obtenir un montage amplificateur dit « en émetteur commun ». Pour cela il est nécessaire d’exciter le montage entre base et masse par un générateur sinusoïdal indépendant de résistance interne Rg tel que : e_g = E_gm sin (wt). La tension de sortie v_s du montage doit alimenter une résistance d’utilisation R_u (figure 2).

On doit dans un premier temps résoudre un problème. En effet, le générateur eg délivre une tension sinusoïdale ve qui évolue autour de zéro volt. Cette tension ne peut pas être appliquée directement entre la base et la masse qui doit rester au potentiel de 1.25 V pour que le transistor reste correctement polarisé.

De même, et pour la même raison, on ne peut pas connecter directement la résistance Ru entre le collecteur et la masse. On doit donc pour résoudre ce problème, utiliser des condensateurs de « liaisons » CL1 et CL2 qui se comportent :

· En régime continu comme des circuits ouverts.
· En régime sinusoïdal comme une impédance de module |ZCL| = (w.CL)-1 qui sera négligeable devant les résistances du circuit à condition de choisir une valeur convenable pour CL1 et CL2.

On peut aussi mettre en parallèle avec la résistance RE une capacité CD dite de « découplage » qui se comporte encore comme un court-circuit pour le régime sinusoïdal imposé par eg.

2° PARTIE : ANALYSE GRAPHIQUE DE L’AMPLIFICATION :
DROITE DE CHARGE DYNAMIQUE

On va s’intéresser aux tensions sinusoïdales qui sont représentées en figure 2 et qui évoluent autour des tensions continues indiquées sur cette même figure. Sachant que la tension continue VCC est fixe par principe, ses variations sont nulles. La tension V_CC se comporte donc pour les variations
comme un court-circuit.
Dessinons dans ces conditions le schéma du montage aux variations (figure 3) en tenant compte du fait que les condensateurs se comportent eux aussi comme des court-circuits. 

 Le schéma de la figure 3 conduit à définir la droite de charge dynamique du transistor liant la

variation de la tension v_ce à celle de i_c. Cette droite est différente de la droite de charge statique (figure 4). 

En effet : 

· Elle passe par le point de repos (lorsque eg (t) est nul)

· Son coefficient directeur est tel que : DV_CE = - (R_C//R_u) DI_C.

La figure 4 illustre avec les caractéristiques du transistor l’effet amplificateur. En effet, la variation de la tension v_be (égales à v_e) autour de la tension V_{BE  repos} de 0.618 V, entraîne une variation du courant de collecteur   autour de sa valeur de repos soit 6.5 mA. Compte-tenu de la droite de charge dynamique, on obtient des variations de la tension v_ce (égales à v_s) de part et d’autre de sa valeur de repos 6.35 V. La tension sinusoïdale de sortie v_s est donc en opposition de phase et d’amplitude beaucoup plus grande que celle de v_e. 

Cependant l’amplitude de la tension d’entrée ve doit être faible sous peine de voir apparaître une distorsion de la tension de sortie vs. En effet, si on augmente l’amplitude de vbe, la non-linéarité de la caractéristique d’entrée va produire une tension de sortie non sinusoïdale.

En résumé, pour être en régime linéaire, on doit se contenter d’appliquer des petites variations sinusoïdales à l’entrée du montage.

Dans tous les cas, la tension de sortie vs ne peut pas dépasser les deux limites qui correspondent au blocage et à la saturation du transistor.


A suivre...