transistor : amplification et impedances

ESIL, Département matériaux,
ère
TP électronique 1
année 2005-2006
o
année n 7
F.A. d’Avitaya, G. PIERRISNARD
TRANSISTOR : AMPLIFICATION ET IMPEDANCES
I - MESURE DU GAIN EN TENSION (Montage emetteur commun)
Soit le montage suivant (on utilisera le même transistor que dans les montages précédents)
:
+15V
RB
C1
ventrée
•
•
RC
C2
vsortie
Où placerez-vous le commun de l’alimentation 15 V ?
Calculez RC et RB pour que VCE soit égale à 7,5 V (= E/2) pour un courant
collecteur de 10 mA. Vous prendrez les valeurs de résistance normalisées les plus
proches de celles calculées.
• Vérifiez que les valeurs que vous avez choisies sont correctes en simulant votre
montage au moyen du logiciel TINA.Quel est le gain du montage simulé.
• Mesurez la tension VCE. Au besoin, utilisez un potentiomètre P pour ajuster
précisément la résistance de base de manière à ce que VCE soit exactement égale à
7,5 V. Que produira une augmentation / diminution de RB? Un potentiomètre de
100 kΩ devrait être suffisant à condition de bien choisir RB.
• Calculez la puissance dissipée dans le transistor en l'absence de tension sinusoïdale.
Cette puissance est-elle compatible avec la puissance maximum dissipée par le BC
107 (300 mW) ?
• Pour réaliser le montage, vous prendrez C1 = C2 = 1 µF. A quoi servent ces
capacités ?
• Ce circuit étant un amplificateur, veillez à limiter l’amplitude de la tension d’entrée
sinusoïdale ventrée (calibre -20 dB sur le GBF).
• Mesurez à l’oscilloscope le gain en tension de ce montage.
Le signal de sortie aura très probablement un aspect déformé (c'est à dire s'il s'écarte
d'une sinusoïde). Expliquez pourquoi ? Pour améliorer cela vous pouvez intercaler une
résistance R (à titre indicatif ~10 kΩ est suffisant) entre la sortie du générateur BF et
la capacité d'entrée. Expliquez pourquoi le fait d'intercaler cette résistance améliore la
forme du signal de sortie, même si l'on s'arrange pour que l'amplitude du signal de
sortie soit la même que sans la résistance. Dans ce cas, où devrez-vous mesurer la
tension d'entrée pour vous assurer du gain de l'étage amplificateur ? Si l'on fait la
mesure de la tension d'entrée directement en sortie du générateur BF que devient le
gain du système ? Expliquez les différences. Faites la simulation en utilisant le logiciel
TINA.
•
Faites la mesure avec un autre transistor ayant de préférence un gain ß très
différent. Vous devrez probablement réajuster RB (à l’aide du potentiomètre) de
manière à ce que VCE soit égale à E/2. Que remarquez-vous ? Ce résultat était-il
prévisible ? S'il y a des écarts, à quoi sont-ils dus ?
• Est-il possible, avec ce montage (VCE étant toujours égale à E/2), d'avoir un
gain en tension deux fois plus petit que le précédent ? Si oui, que devez-vous modifier
?
Le vérifier par la simulation.
II - IMPEDANCES
1) Impédance d’entrée en continu
• Sachant que l’impédance d’entrée en continu est égale au rapport VB / IB, mesurez celle
du montage précédent.
2) Impédance d’entrée différentielle 1
Calculez la valeur théorique de l’impédance d’entrée différentielle. Précisez la formule
utilisée.
Sachant que l’impédance d’entrée différentielle du transistor, pas du montage, est égale au
rapport ∆vBE / ∆iB , vous modifierez le montage précédent comme suit de façon à pouvoir
mesurer simultanément ces deux grandeurs nécessaires.
+15V
RB
RC
R
~
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Faites le montage en essayant d'avoir les fils les plus courts possibles.
Dans ce montage à quoi servent le transformateur et la résistance R ? Que doit-on
prendre pour R (à titre indicatif 10 kΩ est suffisant) ?
Appliquez une tension alternative sur le primaire du transformateur. Vérifiez
l’amplification du montage.
Comment branchez-vous l’oscilloscope pour déterminer, en effectuant une seule
mesure (i.e. en visualisant simultanément deux signaux sur l’oscilloscope),
l’impédance d’entrée différentielle du transistor ? Mesurez cette impédance au
moyen de l'oscilloscope. Où placerez-vous la terre pour faire cette mesure ?
Faites la simulation du montage au moyen de TINA
Comparez l’estimation à la valeur tirée de la caractéristique iB = f(vBE) du TP6 et à
la valeur calculée.
Quel autre montage aurait été possible pour faire cette mesure ? Dessinez-le.
Vérifiez par la simulation que cette mesure est possible.
Faites le montage (il ne faut pas changer grand-chose !) et mesurez à nouveau
l'impédance d'entrée différentielle du transistor.
3) Impédance d’entrée différentielle 2
•
•
•
•
•
•
La mesure de l’impédance d’entrée différentielle peut se faire d’une autre façon, en
considérant que le générateur BF, la résistance R et la résistance différentielle
forment un pont diviseur. Connaissant les valeurs de GV et de la résistance R et en
mesurant vsortie et vBF, on peut calculer cette impédance.
Faite la simulation de la mesure au moyen de TINA
Faites les mesures nécessaires avec R = 47 kΩ et déduisez-en l’impédance.
Comparez à la valeur trouvée au 2).
Quelle autre mesure peut-on faire pour avoir la même information ?
Prenez votre meilleure estimation de l’impédance d’entrée pour calculer le gain en
tension théorique. Comparez-le à la valeur mesurée en I.
Calculez RC et RB de manière à ce que VCE soit égale à 7,5 V (= E/2) pour un IC =
1 mA. De la même façon, mesurez l'impédance d'entrée différentielle du transistor.
Expliquez la valeur trouvée.