Exercices td electronique amplificateur deux voies transisto

Exercices td electronique amplificateur deux voies transisto

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Amplificateur deux voies à transistors bipolaires NPN et PNP

1. Expression des courants continus I3 et I4

Pour le transistor bipolaire NPN T1, le courant d’émetteur s’exprime par :

IE1 = β1 × IB1

Pour le transistor bipolaire PNP T2, le courant de collecteur s’écrit :

IC2 = (β2 / (β1 + β2)) × IE1

Or, IE1 = (β1 + 1) × IB1, donc :

IC2 = (β2 / (β1 + β2)) × (β1 + 1) × IB1

On obtient :

I4 = IC2 = (β2 / (β1 + β2)) × (β1 + 1) × IB1

Le courant I3 est donné par :

I3 = IE2 = (β1 + β2) × IB1

En négligeant 1 devant β1 et β2, on peut approximer :

I3 ≈ β1 × IB1 et I4 ≈ β2 × IB1.

Les courants I3 et I4 sont donc sensiblement égaux.

2. Potentiels des nœuds avec I4 = 10 mA

Les potentiels des nœuds par rapport à la masse sont :

VCC = +15 V

V_C1 = 14,4 V

V_B1 = 2,8 V

V_E1 = 2,2 V

V_B2 = 10,4 V

V_C2 = 2,8 V

3. Valeurs des résistances R1 et R2

Pour un courant de base IB1 = 500 nA et un courant de pont IP = 10 µA, les valeurs des résistances sont :

R1 = 1,2 MΩ

R2 = 280 kΩ

4. Schéma équivalent aux petites variations

Le schéma aux petites variations du montage comprend :

• Les résistances r_be1 et r_be2 des transistors T1 et T2
• Les gains en courant β1 et β2
• Les résistances R4, R3, et Rg
• La résistance équivalente R1 // R2 (parallèle)
• Les sorties vs1 et vs2

5. Gain en tension de la voie 1 (A1 = vs1/ve)

Expression exacte :

A1 = (R4 // R3) / (r_be1 + (R4 // R3) / (β1 + β2))

Expression approchée :

A1 ≈ (R4 // R3) / r_be1

Avec r_be1 = 50 / IB1 (en négligeant l’influence de la résistance thermique), on obtient :

A1 ≈ (R4 // R3) × (β1 + β2) / r_be1

Application numérique :

A1 ≈ 73

6. Résistance d’entrée Re vue par le générateur (eg, Rg)

Par définition, Re = ve / ie.

Expression exacte :

Re = r_be1 + (R4 // R3) / (β1 + β2)

Expression approchée :

Re ≈ r_be1 + (R4 // R3) // (Rg + r_be2)

Application numérique :

Re ≈ 216 Ω

7. Gain en tension de la voie 2 (A2 = vs2/ve)

Expression exacte :

A2 = (R4 // r_be2) / (r_be1 + (R4 // r_be2) / (β1 + β2))

Expression approchée :

A2 ≈ (R4 // r_be2) / r_be1

Application numérique :

A2 ≈ -1

Ce résultat montre que la deuxième voie de sortie n’amplifie pas significativement le signal.

8. Résistance de sortie de la voie 1 (Rs1 vue entre E1 et la masse)

Le schéma d’analyse consiste à court-circuiter eg et à placer un générateur de test (u, i) en sortie.

Expression approchée :

Rs1 ≈ R4 // (r_be1 + (Rg + r_be2) / (β1 + β2))

Application numérique :

Rs1 ≈ 3 Ω

FAQ

Qu’est-ce qu’un courant de pont dans un amplificateur à transistors ?

Le courant de pont (IP) est un courant de polarisation utilisé pour fixer le point de repos des transistors dans un montage symétrique, assurant un équilibre entre les deux voies.

Pourquoi néglige-t-on la résistance interne rce des transistors ?

La résistance interne rce est souvent négligeable dans les calculs aux petites variations car elle est généralement très faible devant les autres résistances du circuit.

Comment interpréter un gain en tension négatif pour la voie 2 ?

Un gain en tension négatif indique une inversion de phase du signal, mais une valeur proche de -1 signifie que le signal n’est pas amplifié et reste de faible amplitude.