Département Génie Electrique 3 GE Travaux Dirigés d’Electronique Module EC1 (Electronique et Capteurs 1) TD8 : Amplificateur Source Commune et Push-pull Connaissances Capacités acquises • Fonctionnement des montages élémentaires à • Dimensionner un montage pour répondre à un diodes et transistors cahier des charges • Association de quadripôle • Associer des montages élémentaires entre aux • Adaptation d’impédance • Caractériser un montage Introduction Ce TD vise à étudier la structure électronique d’un amplificateur audio d’une enceinte nomade. Le dispositif est constitué de différents étages dont : un amplificateur de tension, un amplificateur de puissance et d’une charge correspond au haut-parleur. Ce haut-parleur possède une impédance de 8 Ω et peut supporter une puissance maximale de 3 W. Dans le cadre des simulations de ce TD, le signal appliqué en entrée sera de type sinusoïdal avec une fréquence à 1 kHz, une amplitude de 1 V crête à crête et un offset à 0 V. Le signal en sortie du montage source commune devra présenter un gain d’environ 10 et une faible distorsion. A. Amplificateur source commune L’amplificateur à source commune est l’équivalent FET du montage émetteur commun. En particulier, le montage étudié sera basé sur un transistor MOSFET canal P (Figure 1). Figure 1. Montage à source commune à transistor MOSFET canal P. 1. En se basant sur les caractéristiques du montage émetteur commun, prévoir les caractéristiques suivantes du montage source commune : a. Gain à vide b. Impédance d’entrée c. Impédance de sortie 2. Retrouver théoriquement ces caractéristiques par l’analyse dynamique du montage. 3. Vérifier les résultats par simulation. B. Montage push-pull Le dispositif doit être en mesure de fournir une puissance maximale de 3 W au haut-parleur de l’enceinte d’une impédance de 8 Ω. L’étage d’amplification en tension n’étant pas en mesure de fournir suffisamment de puissance au haut-parleur, l’ajout d’un étage d’amplification en puissance est nécessaire. Plusieurs montages peuvent être envisagés dans pour cette application. Cet étage sera étudié indépendamment de l’étage d’amplification en tension. Le signal d’entrée sera de type sinusoïdal avec une amplitude crête à crête de 10 V et une fréquence de 1 kHz. L’ajout d’un offset pourra être envisagé. Page 1 sur 2 Département Génie Electrique 3 GE Travaux Dirigés d’Electronique Module EC1 (Electronique et Capteurs 1) 1. Outre l’aspect d’adaptation d’impédance, expliquer qualitativement pourquoi le montage d’amplification n’est pas adapté d’un point de vue énergétique pour effectuer une attaque en puissance. Evaluer par simulation le rendement du montage précédent (source commune) dans le cas d’une attaque adaptée en puissance. 2. Le montage push-pull (à transistor MOSFET) est représenté en Figure 2. Les tensions de seuil des transistors sont, en valeur absolue, d’environ 1V. a. En quoi ce montage est-il plus intéressant d’un point de vue énergétique ? b. Simuler le montage et commenter les résultats. On s’intéressera en particulier aux phénomènes lorsque l’entrée est aux alentours de zéro. Figure 2. Montage push-pull à transistor MOSFETs. 3. Afin de limiter la distorsion, on pré-polarise le push-pull comme indiqué dans la Figure 3. On passe ainsi d’une classe B dans le cas précédent (pas de polarisation – les transistors conduisent en alternance - et consommation statique nulle) à une classe AB (faible polarisation et recouvrement dans le fonctionnement des transistors) a. Expliquer le fonctionnement du circuit de polarisation. b. Simuler le montage et comparer au cas précédent (classe B). Commenter les résultats. Quels est l’inconvénient de ce montage par rapport au précédent ? c. Evaluer le rendement du montage lorsque le HP est connecté. Figure 3. Montage push-pull à transistor MOSFETs en mode de fonctionnement de classe AB. C. Association des montages source commune et push-pull Associer les deux montages précédents (on utilisera une alimentation symétrique +/- 7.5V). On veillera au bon dimensionnement des composants de liaisons. Vérifier que le cahier des charges est satisfait, et proposez des modifications (que l’on implémentera) du montage le cas échéant. Page 2 sur 2
