exercices-amplificateur-emetteur-commun-avec

1PREMIERE PARTIE : ETAGE AMPLIFICATEUR EN EMETTEUR COMMUN
On donne en figure 1 le schéma d’un amplificateur émetteur commun à T = 25°C, alimenté
par une tension VCC de 20V, dans lequel le transistor NPN T1 possède, grâce à une valeur
convenable de la résistance de polarisation RP, un point de repos centré sur sa droite de charge.
+ VCC = +20 V
eg
+
-
RgRp
RC
CL1 CL2
ve
vs
M (0 V)
T1
B1
C1S
50 Ω
Figure 1
Le transistor T1 possède :
• Un gain en courant β1 de 100
• Une résistance interne rce1 de 20 K Ω .
1. Dessiner le schéma qui permet de décrire le fonctionnement du montage en courant continu.
Le point de repos du transistor T1 doit être centré sur sa droite de charge avec un courant de
collecteur IC1repos = 5 mA. Indiquer sur le schéma précédent, la valeur de la tension de tous
les nœuds par rapport à la masse. Calculer la valeur à donner à la résistance RC ainsi que la
puissance qu’elle dissipe.
2. Déterminer la valeur à donner la résistance RP. Indiquer la valeur normalisée que vous
choisiriez.
3. Déterminer les paramètres gm1 et rbe1 du transistor T1 autour de son point de repos.
4. On suppose que les condensateurs CL1 et CL2 ont des valeurs suffisantes pour que leur
impédance soit négligeable à la fréquence d’utilisation du montage. Compte tenu de ces
hypothèses, dessiner le schéma aux petites variations équivalent au montage complet.
5. Déterminer l’expression du gain en tension du montage :
Av
v
v
s
e
0
=
. Faire l’application
numérique.
1Philippe ROUX © 2006 http://rouxphi3.perso.cegetel.net

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6. Déterminer l’expression de la résistance d’entrée Re du montage, tel que la voit le générateur
d’excitation (eg, Rg) entre B1 et la masse. Faire l’application numérique.
7. En utilisant la méthode de l’ohmmètre, déterminer l’expression de la résistance de sortie Rs
du montage vue entre le collecteur C1 et la masse. Faire l’application numérique.
DEUXIEME PARTIE : ETAGE AMPLIFICATEUR EN E.C. CHARGE ACTIVE
Le concepteur estime que le gain en tension à vide du montage de la figure 1 est insuffisant pour
l’inclure dans son montage électronique. Il modifie donc le schéma en enlevant la résistance RC qui
est remplacée par un transistor PNP T2 qui constitue alors une “charge active” dont on va analyser
les propriétés (figure 2).
+ VCC = +20 V
eg
+
-
RgRp
CL1 CL2
ve
vs
M (0 V)
T1
M (0 V)
R1
R2
T2
C1
Charge active
S
50 Ω
Figure 2
Le transistor PNP T2 possède :
• Un gain en courant β2 de 200
• Une tension de Early VA2 est égale à 100 V.
8. En régime continu, le transistor T1 garde les mêmes propriétés que dans la première partie.
Montrer que le courant de repos de collecteur du transistor T2 est sensiblement égal à celui
de T1.
9. Calculer la valeur à donner aux résistances R1 et R2 pour assurer la polarisation convenable
du transistor T2.

3
On se propose maintenant de déterminer le gain en tension
Av
v
v
s
e
0
=
du nouveau montage. Dans un
premier temps, il convient de connaître aux petites variations et aux fréquences moyennes, la
résistance équivalente Ri du dipôle constitué par le transistor T2 et ses résistances R1 et R2 en
appliquant la méthode de l’ohmmètre.
10. Dessiner le schéma équivalent aux petites variations et aux fréquences moyennes du dipôle
constitué exclusivement par le transistor T2 et ses résistances R1 et R2 (partie encadrée du
schéma de la figure 2).
Sachant que ce dipôle est excité entre C2 et la masse par un générateur de tension
sinusoïdale u qui débite un courant i, la résistance équivalente Ri du dipôle est égale à
l’expression du rapport (u / i ). Remarque : la tension u n’est autre que la variation de la
tension vce1 du transistor T1 autour de son point de repos
11. Calculer l’expression de la résistance Ri du dipôle. Faire l’application numérique.
12. En utilisant les résultats de la question précédente et de la question 5 de la première partie,
dessiner le nouveau schéma équivalent du montage amplificateur complet.
13. Calculer l’expression du nouveau gain en tension et faire l’application numérique.
14. On connecte à la sortie du montage entre S et la masse, une résistante d’utilisation Ru.
Déterminer la valeur minimale à donner à cette résistance, de telle manière que le gain en
tension du montage ne chute pas plus que 20%. Donner le schéma qui permet de faire cette
étude.
15. Avec une résistance d’utilisation Ru de 37 KΩ, évaluer les capacités CL1 et CL2 pour qu’à la
fréquence de 20 Hz, l’atténuation qu’elles apportent chacune par rapport aux fréquences
moyennes soit égale 3 dB. Donner le schéma qui permet de faire cette étude.

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CORRECTION
1. Schéma du montage en mode continu.
Rp
RC
T1
B1
C1
0,6 V
10 V
5 mA
50µA
20 V
5,05 mA
Sachant que le point de repos est centré, la tension VCE du transistor est égale à VCC /2 soit
10V. On obtient alors : RC = 2 kΩ en négligeant IB devant IC. Puissance dissipée : 50 mW.
2. Valeur de la résistance RP : 188 kΩ soit 180 kΩ normalisé.
3. Transconductance à 25°C :
gI
UmS
m
C
T
1200==
.
Résistance dynamique de la jonction base émetteur :
rU
I
be
T
C
1
500== β Ω
.
4. Schéma aux petites variations équivalent au montage complet.
eg
+rbe1
Rp
rce1 RC
igi
gm1.vbe1
ve
vbe1 vs
B1C1
E1
Rg
5. Gain en tension du montage. Ecrivons l’équation au nœud C1 :
vv
Rgv v rR
es
p
mbe
s
ce C
−−− =
11
1
0
//
Sachant que vbe1 = ve, on obtient :
Av
vgRRr R
v
s
e
m
p
pce C01 1
1360==− − =−()(////)

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6. Résistance d’entrée Re du montage. Par définition :
Rv
i
e
e
g
=
.
La résistance rbe1 se trouve en parallèle avec la tension ve aussi, on peut directement en tenir
compte et écrire :
Rr v
i
ebe
e
=1//
.
Exprimons la tension ve en fonction du courant i :
vRirRigv
e p ce C m e
=+ −(//)( )
11
v
i
RrR
gr R
epceC
mce C
=+
+
(//)
(//)
1
11
1
Rr RrR
gr R
ebe
pceC
mce C
=+
+=
1
1
11
1256// (//) (//) Ω
7. Résistance de sortie Rs du montage vu entre le collecteur C1 et la masse. On utilise la
méthode de l’ohmmètre qui consiste à :
• Court-circuiter le générateur indépendant eg
• Disposer en sortie d’un générateur u qui débite un courant i.
• Alors :
Ru
i
s
=
Le schéma d’analyse est donc le suivant :
rbe1
Rp
RC // rce1
i’
gm1.vbe1
vbe1
B1C1
E1
Rgu
+
-
i’ i
R’g
La résistance (RC//rce1) est en parallèle avec le générateur u, aussi on peut écrire
directement :
Rr Ru
i
sce C
=′
1
// //
Remarque : pour démontrer cette relation pratique permettant d’obtenir une relation
« compacte », il suffit d’écrire l’équation au nœud C1.
uRi gv Ri
p m be g
=′−+
′′
()
11
vRiu
R
Rp R
be g
g
g
1
=′′ =′
+′
Rr R RR
gRR k
sce C
gp
mg p
=′+
+′=
1
1
116// // (//) ,Ω