CORRECTION EXO2-PC1 On rapelle : -L’impédance d’entrée d’un quadripôle est déterminée en calculant le rapport de la tension d’entrée sur le courant d’entrée. -L’impédance de sortie d’un quadripôle est déterminée en enlevant la charge et en disposant à sa place un générateur fictif e0 qui injecte un courant i0 à partir de la sortie. Le générateur d’entrée étant court-circuité, la résistance de sortie est obtenue par le rapport e0/i0. I – Premier quadripôle : Le signal source ou signal utile est connecté directement à la charge RL à alimenter. 1 – Le générateur (eg,Rg) voit devant lui la résistance RL, alors que la charge RL voit devant elle un générateur de résistance interne Rg : Rg eg A C RS Re Av0ve = ve ve 1 - Re = RL = 100. RS = Rg = 100k Av = Vs/Ve = 1 v v v RL c A vg s s . e AV. 9.99 10 - 4 e g v e e g RL R g R L Rg vs RL D B 2 R L R g Puissance de sortie PL v s R e R g 2 G A 9.98 10 - 4 v g 2 Puissance d' entrée Pg R L RL eg Vseff = Veeff.Avg = 99.9V. L’amplification en puissance est dérisoire et le niveau de tension en sortie est très faible. II – Deuxième quadripôle : 1 - Le transistor est cablé en collecteur commun. Ce montage présente une impédance d’entrée élevée, une impédance de sortie faible et un gain unitaire. Il est utilisé comme adaptateur d’impédance. 2 – Polarisation : 0.RE = 200*5k = 1000 k 10R1//R2 = 10(100k //100k) = 500k Puisque 0.RE > 10R1//R2, VB R1 VCC VBE R E I C I C 1.66mA R1 R 2 VCC R2 A C VCC R E I C VCE VCE 9.7V Résistance base-émetteur = r1 = UT/IB = 0UT/IC = 3 k (UT = 25mV) R1 B VB RE D 3 – Schéma équivalent petits signaux : Le générateur de tension continu est rendu inopérant, donc court-circuité. Chaque condensateur dont l’impédance est considérée comme négligeable à la fréquence du signal d’attaque est également remplacé par un court-circuit. Le montage C.C. est alimenté par (eg, Rg) et est chargé par RL : i i1 r1 Rg R1//R2 eg ve ib R1//R2 vs e i1 Rg e RE ib b r1 i c ib b eg ve ib RE RL RL c 4 – Résistance d’entrée = Re = (R1//R2)//[r1 + (RE//RL)] 15.6k Résistance de sortie = Rs = {RE//[r1 + (R1//R2//Rg)]}/ 173 v 1 Gain en tension A v s 0.86 r1 ve 1 (RE // R L ) A Rg Gain en tension composite : A vg vs vs ve Re . Av 0.116 eg v e eg Re Rg eg 5 – Gain en puissance =G = 15.6 et Vseff = 11.6mV C Re ve vs D B III – Troisième quadripôle: 1 – Dans l'amplificateur rajouté, Le transistor est monté en émetteur commun. Cet amplificateur présente une impédance d'entrée moyenne, une impédance de sortie moyenne et un gain en tension élevé. Son gain en puissance est également élevé. 2 – Polarisation On considère le régime statique. On ne fait intervenir que le générateur de tension continu, le générateur dynamique étant rendu inopérant donc court-circuité. Tous les condensateurs peuvent être considérés comme des circuits ouverts. Par conséquent, au regard de la polarisation, les 2 montages 1 et 2 sont indépendants et la résistance d'émetteur du 2ème montage est égale à R'E1+ R'E2. Ce montage se réduit au schéma ci-contre : 10R'1//R'2 = 10(10kkk 0(R'E1 + R'E2) = 200(50 + 950) = 200k10R'1//R'2 VCC RC R’2 R’1 VB R’E1 R’E2 RL vs VB R'1 VCC VBE (R' E1 R' E2 )I C I C 5.3mA R'1 R' 2 VCC (R' E1 R' E2 R C )I C VCE VCE 7.4V Résistance dynamique de la diode base-émetteur = r2 = UT/IB = 0UT/IC = 943 3 – Modèle dynamique du troisième quadripole: i' En régime dynamique, le générateur statique Vcc ainsi que les condensateurs sont remplacés par des liaisons directes (ou ’’fils’’). Ce quadripôle est attaqué par le générateur présenté par la sortie du collecteur commun , et est chargé par la résistance RL. ib2 b i1 ve1 c ib2 r2 R'1//R'2 C RC e RL R'E1 D 4 – L'impédance Re2 de l'étage 2 est égale au rapport de la tension d'entrée,soit ve1 sur le courant d'entrée,soit i'. Le même procédé de calcul donne: Re2 =(R'1//R'2)//(r2 + R'E1) 4k(La résistance de l’émetteur commun est indépendante de la charge et du générateur d’attaque). La modélisation quadripolaire de chaque amplificateur permet d’obtenir le schéma du montage complet : C i A Rg ve1 Rs1 ve vs1 Re1 Av01ve1 eg Rs2 vs Re2 Av02ve1 RL vs D B Etage 1 : C.C. Etage 2 : E.C. L'impédance d'entrée de l'ensemble du montage est égale à celle de l'étage 1 qui n'est plus chargé par RL, mais par Re2. Re = (R1//R2)//[r1 + (RE//Re2)] 45k vs Gains en tension: Le gain de l' amplificat eur EC chargé par R L s' écrit : Gain en tension de l' étage 2 A v 2 vs (R C // R L ) - 1.65 v s1 r2 R'E1 Le gain de l' amplificat eur CC chargé par R e2 s' écrit : Gain en tension de l' étage 1 A v 1 v s1 ve Gain en tension de l' ensemble A v Gain composite A v g 1 0.994 r1 1 (R E // R e2 ) v s v s v s1 * A v 1 * A v 2 - 1.64 v e v s1 v e vs vs ve R e1 Av - 0.51 eg v e eg R g R e1 6 – Gain en puissance 2 R L R g Puissance de sortie PL v s R e R g G A 2v g 362 2 Puissance d' entrée Pg R L e g RL v sef f e geff * A vg 51mV 7 – On applique un générateur fictif e0 à la place de RL qui injecte un courant i0 dans le circuit et on court circuite le générateur eg. ve est alors nulle de même que Av0e et Av0e1. Le montage complet devient alors : i A C Rg ve1 Rs1 ve Re1 vs1 Rs2 Re2 vs e0 D B Etage 1 : C.C. Etage 2 : E.C. La résistance de sortie égale à e0/i0 est Rs2, soit la résistance de sortie du montage E.C. et donc = RC = 1k 8 – Le montage possède une impédance d'entrée élevée grâce au collecteur commun, un gain en puissance élevé grâce à l'émetteur commun. On perd cependant de la tension en sortie car la résistance de sortie est 10 fois plus élevée que la charge. Il faut donc rajouter un montage qui présentera une impédance nettement plus grande que RS2 à l’entrée et une impédance nettement plus petite que RL en sortie. Faisons les calculs dans le cas où ce montage est le même que le collecteur commun choisi dans la question II. Le montage complet est alors le suivant : VCC R2 RC R2 R’2 A C Rg RE R1 R’E1 R’1 eg RE R1 RL R’E2 B D On représente chaque amplificateur par son modèle quadripolaire et on obtient l’ensemble suivant : i A C Rs1 Rg ve vs1 Re1 Av01ve1 eg Rs2 ve1 ve2 Re2 Av02ve1 Rs3 Re3 vs2 vs RL Av03ve2 B D Etage 1 : C.C. Etage 2 : E.C. Etage 3 : C.C. - Le 1er étage est toujours chargé par Re2 et attaqué par (eg,Rg) : Re1 45 kRS1 173Av1 = 0.99 -Le 2ème étage est attaqué par le générateur (Av01, RS1) et chargé par Re2. Son impédance d’entrée et son impédance de sortie sont indépendants de la charge et du générateur : Re1 4 kRS2 RC=1k Il est par contre chargé par Re3 (au lieu de RL dans la question précédente) : Gain en tension de l' étage 2 A v 2 vs (R C // R L ) - 17 v s1 r2 R' e3 -Le 3éme étage est attaqué par (Av02, RS2). Le gain en tension et la résistance d’entrée du collecteur commun sont indépendants de la résistance du générateur . Il est sous la même condition de charge que dans la question I. Par conséquent : Re3 15.6 k Av1 = 0.99 Par contre sa résistance de sortie s’écrit : = Rs3 = {RE//[r1 + (R1//R2//RS2)]}/ 20 Re3 15.6 kRe2 4kRS1 173 , RS2 =1kRe 45 k , Rs 20 Av3 = 0.86, Av2 = -17.1, Av1 = 0.99 Av -14 , Avg -4.5 G = 20360, vseff 450mV