Formation radioamateur - F6KGL-F5KFF

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Radio-REF N° 858 • 10/2012
rubrique
Formation
radioamateur
Référence : TECH 3 - 4
L’AMPLIFICATION.
Il existe trois manières de monter un transistor en amplificateur selon l’électrode sur
laquelle on applique le signal d’entrée et l’électrode sur laquelle on récupère le signal
de sortie. Chacun de ces trois montages fondamentaux a des caractéristiques
spécifiques qu’il faut connaître pour l’examen (gain en intensité et en tension, impédance d’entrée et de sortie, déphasage) :
L’élément dit « commun » (émetteur
commun, par exemple) est celui qui sur
lequel il n’y a ni l’entrée du signal ni sa
sortie.
Le montage en émetteur commun est
le plus couramment utilisé pour amplifier
de la puissance : le gain en intensité
de ce montage est le gain donné par le
constructeur (β) et le gain en tension est
moyen, du même ordre de grandeur que
le gain en courant. Le gain en tension
est fonction de la résistance de charge
(voir § 7.2). L’impédance d’entrée est
moyenne (une centaine d’ohms) et l’impédance de sortie est élevée (quelques
milliers d’ohms). Le signal de sortie récupéré sur le collecteur est déphasé de
180° par rapport au signal d’entrée appliqué sur la base (le signal est inversé).
Le montage collecteur commun est
essentiellement un amplificateur de
courant qui est reconnaissable au fait
que le signal de sortie est récupéré
sur l’émetteur, d’où son autre nom :
émetteur suiveur. Ce montage est utilisé lorsqu’une faible impédance est
nécessaire en sortie (jusqu’à quelques
dizaines d’ohms). L’impédance d’entrée
est élevée (quelques milliers d’ohms).
Le gain en intensité est quasiment le
même qu’en émetteur commun (β+1)
alors que la tension de sortie est légèrement inférieure à celle de l’entrée (gain
en tension inférieur à 1). Ce montage,
utilisé pour alimenter un haut-parleur ou
dans les montages de « ballasts » des
alimentations secteur, n’introduit pas de
déphasage entre le signal d’entrée et le
signal de sortie.
Le montage en base commune est essentiellement un amplificateur de tension,
reconnaissable au fait que le signal
d’entrée n’est pas appliqué sur la base
mais sur l’émetteur. Ce montage est utilisé pour adapter des impédances : celle
de l’entrée est basse (quelques dizaines
d’ohms) tandis que celle de la sortie est
très élevée (plusieurs milliers d’ohms). Il
n’y a pas de gain en intensité mais un
gain en tension élevé. Ce montage, peu
utilisé, n’introduit pas de déphasage
entre le signal d’entrée et le signal de
sortie.
On trouve les mêmes montages avec les
autres composants (transistors J-FET,
MOS-FET, tubes).
Lorsque le transistor est monté en
commutateur (schéma de principe
non représenté ici), il fonctionne en «
bloqué-saturé » selon l’absence ou la
présence d’un courant dans la jonction
base-émetteur à la manière d’un interrupteur ou d’un relais. Dans ce type de
montage, le transistor n’est pas monté
en amplificateur et les notions de gain,
d’impédance et de déphasage évoquées
dans les trois montages précédents
n’ont pas de sens.
Lorsque le transistor est monté en amplificateur, et quel que soit le type de
montage retenu pour le transistor (un
des trois montages fondamentaux étudiés ci-dessus), on peut utiliser différentes
classes d’amplification (ou classes de
polarisation) : les trois classes de base
(A, B et C) diffèrent selon la valeur de
la tension de repos en l’absence de signal à l’entrée du circuit (notée V sur
les représentations du signal d’entrée cicontre).
En classe A, le montage le plus courant,
la tension de repos est centrée par rapport au signal d’entrée. La linéarité de
ce montage est très bonne. Les pointes
de la tension d’entrée ne doivent jamais
être négatives ni dépasser la tension de
saturation du transistor. Toutefois, le
rendement d’un transistor fonctionnant
dans cette classe d’amplification est très
médiocre, si bien qu’un tel montage est
réservé aux amplificateurs générant peu
de puissance : le montage consomme
autant de puissance qu’il y ait ou pas de
signal à amplifier.
La classe B utilise deux transistors qui
amplifient chacun une alternance du signal, si bien que le rendement est amélioré par rapport au montage en classe
A. Ce montage encombrant à cause des
transformateurs est difficile à régler et
nécessite des transistors appariés aux
caractéristiques identiques. Le montage
avec deux transistors complémentaires
(PNP et NPN) appariés évite l’emploi de
transformateurs.
En classe C, grâce à la résistance de
polarisation Rp branchée au – ou à la
masse, seule une partie du signal est
amplifiée, le reste est restitué par le
circuit oscillant de sortie accordé sur
la fréquence du signal d’entrée. Cette
classe d’amplification est à prohiber
dans le cas d’un signal modulé en amplitude (AM, BLU) et ne permet d’amplifier qu’une fréquence (ou une bande de
fréquence étroite).
Les amplificateurs montés en classe D
sont des générateurs d’impulsions à largeur variable et ne sont pas utilisés en
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d) plus de 100%
Réponse : la classe A offre un très mauvais rendement : au mieux 50 %, mais
souvent 30% au maximum.
Quelle est la classe d’amplification qui a
le courant moyen le plus élevé ?
a) Classe A - (bonne réponse)
b) classe B
c) classe C
d) classe D
La classe A possède la tension de repos
la plus élevée et donc le courant moyen
le plus élevé. La classe D n’est pas utilisée en HF et n’est pas au programme
de l’épreuve technique.
HF à cause de leur non-linéarité intrinsèque et des très fortes harmoniques
générés par ce type de montage.
D’autres classes existent et se basent
sur les principes de l’une des quatre
classes de base (A, B, C ou D) en les
modifiant plus ou moins : par exemple,
la classe AB est utilisée dans les étages
de puissance et s’apparente à la classe
A. Dans cette classe, la tension de repos
est inférieure à la tension de repos de la
classe A, ce qui augmente le rendement
de l’amplificateur sans trop détériorer sa
linéarité si les pointes négatives ne sont
pas trop écrêtées. Lorsque cette classe
est utilisée en émission, l’amplificateur
sera suivi d’un circuit de sortie qui aura,
entres autres, la fonction de filtrer les
harmoniques produits par ces non-linéarités (filtre passe-bas). On distingue
les classes AB1 et AB2. La classe AB1
indique que l’étage amplificateur n’absorbe pas de courant de l’étage qui le
précède, il s’agit en général d’un étage
à haute impédance. La classe AB2 indique que l’amplificateur absorbe du
courant en provenance de l’étage qui le
précède.
Questions posées à l’épreuve technique :
Quelle est l’impédance d’entrée d’un
amplificateur monté en base commune ?
a) basse - (bonne réponse)
b) moyenne
c) élevée
d) infinie
Réponse : Les ordres de grandeurs d’impédance pour les montages de transistors sont : basse = 10 ohms ; moyenne
= 100 ohms ; élevée = 1000 ohms ; très
élevée = 10.000 ohms.
Dans le montage en émetteur commun :
a) L’impédance d’entrée est moyenne –
(bonne réponse)
b) Le gain en tension est nul
c) Le déphasage est de 90°
d) L’impédance de sortie est basse
Dans le montage en émetteur commun, le gain en tension est moyen, le
déphasage est de 180° et l’impédance
de sortie est élevée.
Quelle classe d’amplification a une tension de repos de 0 V ?
a) Classe B – (bonne réponse)
b) Classe A
c) Classe AB
d) Classe C
Réponse : la classe B utilise deux amplificateurs pour amplifier les deux alternances d’un signal.
Quel type de modulation est adapté à
un amplificateur monté en classe C ?
a) CW et FM – (bonne réponse)
b) AM
c) AM et BLU
d) BLU
Réponse : La classe C ne permet pas
d’amplifier un signal modulé en amplitude comme l’AM et la BLU.
Un amplificateur constitué d’un transistor monté en classe C est destiné à
émettre :
a) en FM ou en CW – (bonne réponse)
b) en AM
c) en AM ou en BLU
d) en BLU.
Rendement d’un transistor monté en
classe A
a) moins de 50 % - (bonne réponse)
b) de 50 à 80%
c) plus de 80 %
Formation 2012-2013.
En cette période de l’année beaucoup de radio-clubs ont démarré leur cycle de formation.
Nous rappelons pour ces radio-clubs et surtout pour les candidats isolés qu’ils disposent d’une solution alternative
sur le Net : le cours de F6GPX diffusé en direct sur Internet tous les vendredis soir.
Tous les renseignements sur ce cours sont disponibles sur http://f6kgl.f5kff.free.fr/page04.html
D’autre part, en complément, un excellent logiciel de simulation d’examen de F5AXG : EXAM’1
http://www.f56axg.org/logiciel_exam1.html
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