TD1 : Analyse petits signaux sur montage émetteur commun

3IMACS BE Electronique Les TDs
TD1 : Analyse petits signaux sur montage émetteur commun
Concepts :
–Polarisation
–Schéma équivalent dynamique
–Impédance d'entrée
–Impédance de sortie
–Condensateur de liaison
Sujet :
Dans le sujet qui suit, on considère le transistor dans son modèle le plus simple, à savoir le modèle
avec résistance dynamique base-émetteur, rπ, et la source de courant contrôlée (cf poly chapt 3).
Voici le schéma :
Valeurs des composants du montage (NB: on veut faire fonctionner ce montage entre 1kHz et
50kHz)
Vcc = 20V R2 = 12k CL1 = 10uF
Rc = 6,8k Rch = 100k CL2 = 10uF
RE = 3,9k CE = 100uF
R1 = 22k Rg = 470ΩT: 2N2222, β =100, Vbe0 = 0,6V
1. Déterminer dans l'ordre souhaité, les grandeurs de repos VC0, VE0, VB0, IC0, IB0. NB: Sans
autres précisions, les potentiels demandés sont supposés référencés à la masse. On pourra
utiliser le théorème de Thévenin pour le pont R1-R2-Vcc.
VC0 = 9,12V , VE0 = 6,3V, VB0 = 6,9V , IC0 = 1,6mA, IB0 = 16µA .
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vS
Vcc
RC
iC
RE
CL1
R1
R2
T
Ip0
rg
entrée
CL2
CE
Rch
sortie
eg

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2. Tracer le schéma équivalent dynamique du montage (chapt 3 du poly) . Le simplifier en
considérant CE comme un court-circuit (supposé à la fréquence considérée).
On souhaite transformer le schéma obtenu, en un schéma très classique du type source de tension
contrôlée en tension. Pour cela, il faut déterminer tour à tour, l'impédance d'entrée Ri, l'impédance
de sortie Ro et l'amplification à vide Av0 (chapt 2 du poly) :
3. Déterminer et donner les valeurs numériques de Ri , Ro, Av. On rappelle que rπ=uT/Ib0 avec
uT = 25mV.
Ri = 1,3 k ; Av = - 436 ; Ro = 6,8k
4. Déterminer l'expression de la fonction de transfert vs(p)/eg(p) en fonction des éléments de la
figure précédente.
Tp= vsp
egp=Av.Ri.CL1.p 1 RiRg.CL1 .p.Rch .CL2 .p 1 RchRo.CL2 .p
5. Tracer le diagramme de Bode asymptotique (gain uniquement), en indiquant les fréquences
caractéristiques.
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Ri
Ro
es
Av.e
ie is
eg
rg
entrée
CL1
CL2
Rch
sortie
vS

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6. Que devient la fonction de transfert T(p) = vs(p)/eg(p), si les condensateurs CL1 et CL2 tendent
vers l'infini ?
Tp= vsp
egp=Av.Ri RiRg.Rch RchRo
7. On dit souvent, que les condensateurs de liaisons sont des « court-circuits dynamiques », et
qu'on peut alors les remplacer par un simple fil (ce que l'on a fait pour CE). Qu'est-ce que
cela signifie ?
Cela signifie, qu'à la fréquence considérée, on peut considérer le produit C.p = j.c.ω très grand, d'où
la simplification de la question précédente, où finalement la fonction de transfert se réduit au
“plateau” de la courbe de Bode.
Cette approximation est d'autant plus vraie à basse fréquence que la valeur de C est importante.
On remarque alors que Z = 1/jCω tend vers 0 ce qui revient au même que de remplacer le
condensateur par un fil (court-circuit). Celui-ci étant valable à partir d'une certaine fréquence
(d'autant plus basse que C est grand), on parle de court-circuit dynamique.
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TD2 : Excursion de sortie des montages à transistor
Concepts :
–Excursion de la tension de sortie émetteur commun
–Excursion de la tension de sortie collecteur commun
Rappels:
Rappels fondamentaux concernants les limitations de fonctionnement d'un transistor ( chapt 4 du
poly) :
Un transistor bipolaire possède deux limitations, appelées blocage et saturation. Ces deux zones
sont représentées graphiquement :
Selon le transistor, la valeur Vcesat est comprise entre 0,2V et 1V.
–Blocage : ic(t) = 0, soit encore
ict= Ic0  ict=0
. Cette expression montre que le
phénomène met en jeu à la fois la polarisation et la variation dynamique.
–Saturation : vce(t)=Vcesat, soit encore
vce t=vce0 vce t=vcesat
. Là encore, les deux
approches, polarisation et dynamique se mêlent pour conduire à la saturation.
Ainsi, pour trouver les limitations haute et basse (l'excursion) de la tension de sortie d'un montage à
transistor, il faut systématiquement démarrer le raisonnement à partir de chacune de ces équations.
L'une donnera la limite basse, l'autre la haute.
Sujet:
VCEsat = 0,2V, fréquence envisagée > 1kHz.
1- Déterminer la valeur minimale et maximale de la tension de sortie Vs (Schéma TD 1) pour
Rch=100kΩ et Rch=1,8kΩ. Conclure.
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Ib
Vbe
0,6V
Ic
IC0
Vcesat
Ib0
Vce
IC1
Ib1
β
Saturation : Vce = Vcesat quel que soit Ic
Blocage : Ic = 0, quel que soit Vce

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•Rch = 100kΩ
Amplitude maxi avant blocage : 10,2V
Amplitude maxi avant saturation : 2,6V (il y avait une erreur sur la première version)
•Rch=1,8κΩ
Amplitude maxi avant blocage : 2,27V
Amplitude maxi avant saturation : 2,6V (il y avait une erreur sur la première version)
Conclusion : La contrainte de saturation ne dépend pas de la résistance de charge, contrairement au
blocage.
L'amplificateur est à peu près symétrique (même amplitude maxi au blocage et à la saturation) sous
1,8k.
2- Procéder de même, mais en prenant Rc=0 (collecteur commun) , en enlevant CE, et en déplaçant
CL2 sur l'émetteur. Conclure.
•Rch = 100kΩ
Amplitude maxi avant blocage : 6V
Amplitude maxi avant saturation : 13V
•Rch=1,8κΩ
Amplitude maxi avant blocage : 1,97V
Amplitude maxi avant saturation : 13V
Conclusion : La contrainte de saturation ne dépend pas de la résistance de charge, contrairement au
blocage.
L'amplificateur est à peu près symétrique (même amplitude maxi au blocage et à la saturation) sous
1,8k.
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