circuits fondamentaux de l`electronique analogique table des
publicité
CIRCUITS FONDAMENTAUX DE L’ELECTRONIQUE ANALOGIQUE TRAN TRIEN LANG TABLE DES MATIERES Chapitre 1 LES COMPOSANTS ELECTRONIQUES 1 1 Principales propriétés du semi-conducteur 1.1 Semi-conducteur intrinsèque 1.2 Semi-conducteur extrinsèque 1 1 2 2 Diodes à jonction 2.1 Etude simplifiée d'une jonction non polarisée - Barrière de potentiel • Courant de diffusion • Courant de saturation inverse 2.2 Etude simplifiée d'une jonction polarisée 2.3 Influence de la température 2.4 Autres types de diodes • Diode Tunnel • Diodes Schottky • Diodes électroluminescentes • Photodiodes 3 3 4 6 6 3 Transistors bipolaires. 3.1 Fonctionnement physique simplifié 3.2 Equations d'Ebers-Moll . 3.3 Courbes caractéristiques 3.4 Influence de la température 3.5 Phototransistors 8 8 11 12 14 15 4 Transistors à effet de champ. 4.1 Transistors à effet de champ à jonction (JFET). 4.2 Transistors à effet de champ à grille isolée (MOSFET) • MOSFET à enrichissement • MOSFET à appauvrissement • VMOS (vertical MOS) 16 17 19 FONCTIONNEMENT ET MONTAGES DE BASE DES DIODES 25 1 Notations et caractéristiques. 25 2 Modélisation de la diode. 2.1 Intérêt de la modélisation. 2.2 Principaux modèles de la diode • Modèles en polarisation directe • Modèles en polarisation inverse • Remarques sur les capacités de diffusion et de transition 26 26 26 Chapitre 2 3 Limites d'utilisation 36 4 Les diodes Zener 36 5 Montages à diodes 5.1 Redresseurs • Redressement simple alternance • Facteur d'ondulation • Rendement du redresseur • Redressement double alternance • Choix des diodes • Filtrage 5.2 Détecteur de crête. 5.3 Détecteur de crête-à-crête 5.4 Comparateur de phase à deux diodes 5.5 Commutateurs à diodes 5.6 Montages associant les diodes aux amplificateurs opérationnels . 5.7 Régulation de tension par diode Zener • Introduction • Caractéristiques d'un régulateur • Régulateur d diode Zener 37 37 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS BIPOLAIRES 59 1 Notations et conventions. 1.1 Notations 1.2 Conventions de signe. 59 59 59 2 Différents régimes de fonctionnement . 2.1 Régime bloqué 2.2 Régime normal 2.3 Régime saturé 2.4 Caractéristiques de transfert • Caractéristique V CM = f(E B) • Caractéristique V EM = f(E B) 60 60 61 63 64 3 Polarisation des transistors bipolaires 3.1 Influence de la température 3.2 Point de fonctionnement statique • Méthodes simplifiées • Méthode graphique 3.3 Liaisons entre étages • Exemples de montages à liaison directe • Détermination du point de fonctionnement statique 3.4 Stabilisation du point de polarisation • Etude graphique de l'évolution de IC • Facteurs de stabilité de IC • Circuits de compensation 68 68 68 4 Modélisation des transistors 4.1 Grands signaux - Petits signaux 4.2 Principaux modèles du transistor • Modèles reflétant directement les processus physiques du transistor • Quadripôles équivalents du transistor; en petits signaux • Modèle d'Ebers-Moll • Modèle à nulleur • Utilisation de la caractéristique réelle 95 95 95 5 Fréquences caractéristiques du transistor bipolaire 5.1 Transconductance du transistor gm 5.2 Capacités du transistor 5.3 Définition de la fréquence fT 5.4 Fréquence de coupure .fa 5.5 Valeurs numériques pour quelques transistors usuels 104 105 106 106 109 109 6 Effet Miller 109 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP 113 Polarisation des montages à F.E.T 1.1 Montages de base 1.2 Analyse du fonctionnement statique • Méthode graphique • Méthode analytique 1.3 Autres montages de polarisation • PoLarisation d V GS = 0 113 113 114 Chapitre 3 Chapitre 4 1 47 47 48 50 51 55 79 85 117 1.4 1.5 1.6 2 • Polarisation à l'aide d'une source de courant • PoLarisation à l'aide de deux sources • Poarisation par "bootstrap" Synthèse d'un montage à F.E.T. Polarisation des MOS-F.E.T Limitations dans le fonctionnement Modélisation des F.E.T 2.1 Fonctionnement en interrupteur • Interrupteur à J-F.E.T • Commutateurs à MOS-F.E.T • Courant de fuite - Courant inverse 2.2 Fonctionnement en résistance commandée 2.3 Fonctionnement dans la zone de pincement. • Transconductance et résistance de drain • Modèle en grands signaux • Modèles en petits signaux - Basses fréquences • Modèles en petits signaux - Hautes fréquences 120 122 124 125 125 129 131 3 Influence de la température. 4 Limitation due au second claquage. 137 AMPLIFICATEURS POUR PETITS SIGNAUX 141 Régime dynamique du transistor 1.1 Superposition des deux régimes statique et dynamique 1.2 Charge dynamique • Influence du circuit de liaison • Influence de la nature du circuit de charge 1.3 Classes de fonctionnement. 141 141 143 2 Influence de la fréquence 147 3 Amplificateurs à transistor bipolaire 3.1 Montage à émetteur commun • Etude dans la bande passante • Limitation en basses fréquences - Fréquence de coupure basse • Limitation en hautes fréquences - Fréquence de coupure haute • Elargissement de la bande passante 3.2 Montage à collecteur commun. • Etude dans la bande passante • Limitation en hautes fréquences 3.3 Montage à base commune. • Etude dans la bande passante • Limitation en hautes fréquences 3.4 Comparaison des différents montages. 3.5 Montage cascadeé 149 149 Amplificateurs à transistor à effet de champ. 4.1 Montage à source commune • Etude dans la bande passante • Limitation en fréquence • Précautions pratiques • Comparaison entre le montage à F.E.T. et le montage à transistor bipolaire 4.2 Montage à grille commune 4.3 Montage à drain commun. 4.4 Comparaison des différents montages. 181 181 AMPLIFICATEURS A PLUSIEURS ETAGES 195 1 Différents types de liaison 195 2 Analyse d'un amplificateur à plusieurs étages. 2.1 Réponse en basses fréquences 2.2 Réponse en hautes fréquences 2.3 Etude simplifiée de la bande passante 2.4 Relation entre le temps de montée et la fréquence de coupure fh 195 Réaction dans les amplificateurs 3.1 Définitions 3.2 Etude théorique d'un amplificateur bouclé 3.3 Intérêt de la réaction • Stabilisation du gain • Diminution du taux de distorsion du signal amplifié • Modification des indépendances d'entre et de sortie • Elargissement de la bande passante 198 198 200 201 Chapitre 5 1 4 Chapitre 6 3 36 145 170 174 179 179 189 190 193 196 197 197 • • • • Elargissement de la bande passante Récapitulation Exemple d'analyse Calcul pratique d'un circuit de réaction 4 Etages de sortie. 4.1 Classes d'amplification 4.2 Analyse comparative des montages usuels. • Emettodyne polarisé par une résistance • Emettodyne polarisé par une source de courant • Montage Push-Pull 216 217 217 5 Amplificateurs de puissance 5.1 Choix des éléments constitutifs • Etage de sortie • Alimentation • circuit de réaction • Circuit de protection contre la surcharge à la sortie 5.2 Exemple de calcul d'un amplificateur de puissance 227 227 6 Amplificateurs large bande 6.1. Utilisation de la réaction 6.2 Utilisation des circuits correcteurs. 6.3 Amplificateurs à large bande monolithiques 235 236 237 237 7 Bruits dans les amplificateurs 7.1 Bruit thermique 7.2 Effet de grenaille 7.3 Facteur de bruit dans un amplificateur 7.4 Facteur de bruit d'un transistor 38 239 239 AMPLIFICATEUR DI FFERENTIEL 243 1 Nécessité d'utilisation d'un amplificateur différentiel 243 2 Structure fondamentale de l'amplificateur différentiel 244 3 Caractéristique de transfert 246 4 Différents modes de fonctionnement 4.1 Fonctionnement en mode commun 250 250 4.2 251 Chapitre 7 Fonctionnement en mode différentiel 231 241 5 Courants de polarisation - Tension de décalage 5.1 Courants de polarisation 5.2 Tension de décalage 254 254 255 6 Charge active 6.1 Expression du courant de sortie ib 6.2 Expression du gain en tension de l'amplificateur 6.3 Tension de décalage due à la charge active 256 257 257 258 7 Amélioration de la résistance d'entrée 259 8 Sources de polarisation 8.1 Sources de courant 8.2 Sources de tension 261 262 264 AMPLIFICATEUR OPRATIONNEL 265 1 Généralités 265 2 Caractéristiques essentielles de l'amplificateur opérationnel 266 3 Modèle de l'amplificateur opérationnel idéal 3.1 Applications 266 267 4 Modèle de l'amplificateur opérationnel réel 268 5 Impédance de sortie de l'amplificateur opérationnel bouclé 270 6 Tension de décalage -courants de polarisation 271 7 Affinement du modèle de l'amplificateur opérationnel réel 273 8 9 Modèle à nulleur de l'amplificateur opérationnel réel Applications des amplificateurs opérationnels en régime linéaire 9.1 Suiveur. 275 276 276 Chapitre 8 9.1 9.2 9.3 9.4 Suiveur. Amplificateur différentiel. Amplificateur d'instrumentation Filtres actifs. • Filtre universel • Filtres à convertisseurs d'indépendances généralisés 276 276 277 278 10 Amplificateur opérationnel fonctionnant en comparateur 10.1 Circuit de base. 10.2 Bascule de Schmitt. 10.3 Générateur de signaux carrés. 10.4 Bascule monostable 10.5 Convertisseur tension-fréquence • Principe de fonctionnement • Diagramme des temps • Remise et zéro • Exemples de réalisation industrielles 281 281 281 281 284 286 11 Fonctionnement en fréquence des amplificateurs opérationnels 11.1 Réponse en fréquence. 11.2 Précautions pratiques 288 288 290 12 Vitesse de balayage. 292 13 Amplificateur opérationnel à large bande 13.1 Quelques exemples d'applications : amplificateur à grand gain et à large bande 13.2 Précautions pratiques 293 293 295 14 Conclusion 295 BIBLIOGRAPHIE TOP 296
