circuits fondamentaux de l`electronique analogique table des

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
1.1 Semi-conducteur intrinsèque 1
1.2 Semi-conducteur extrinsèque 2
2 Diodes à jonction 3
2.1 Etude simplifiée d'une jonction non polarisée - Barrière de potentiel 3
• Courant de diffusion
• Courant de saturation inverse
2.2 Etude simplifiée d'une jonction polarisée 4
2.3 Influence de la température 6
2.4 Autres types de diodes 6
• Diode Tunnel
• Diodes Schottky
• Diodes électroluminescentes
• Photodiodes
3 Transistors bipolaires. 8
3.1 Fonctionnement physique simplifié 8
3.2 Equations d'Ebers-Moll . 11
3.3 Courbes caractéristiques 12
3.4 Influence de la température 14
3.5 Phototransistors 15
4 Transistors à effet de champ. 16
4.1 Transistors à effet de champ à jonction (JFET). 17
4.2 Transistors à effet de champ à grille isolée (MOSFET) 19
• MOSFET à enrichissement
• MOSFET à appauvrissement
• VMOS (vertical MOS)
Chapitre 2 FONCTIONNEMENT ET MONTAGES DE BASE DES DIODES 25
1 Notations et caractéristiques. 25
2 Modélisation de la diode. 26
2.1 Intérêt de la modélisation. 26
2.2 Principaux modèles de la diode 26
• Modèles en polarisation directe
• Modèles en polarisation inverse
• Remarques sur les capacités de diffusion et de transition

3 Limites d'utilisation 36
4 Les diodes Zener 36
5 Montages à diodes 37
5.1 Redresseurs 37
• Redressement simple alternance
• Facteur d'ondulation
• Rendement du redresseur
• Redressement double alternance
• Choix des diodes
• Filtrage
5.2 Détecteur de crête. 47
5.3 Détecteur de crête-à-crête 47
5.4 Comparateur de phase à deux diodes 48
5.5 Commutateurs à diodes 50
5.6 Montages associant les diodes aux amplificateurs opérationnels . 51
5.7 Régulation de tension par diode Zener 55
• Introduction
• Caractéristiques d'un régulateur
• Régulateur d diode Zener
Chapitre 3 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS BIPOLAIRES 59
1 Notations et conventions. 59
1.1 Notations 59
1.2 Conventions de signe. 59
2 Différents régimes de fonctionnement . 60
2.1 Régime bloqué 60
2.2 Régime normal 61
2.3 Régime saturé 63
2.4 Caractéristiques de transfert 64
• Caractéristique VCM = f(EB)
• Caractéristique VEM = f(EB)
3 Polarisation des transistors bipolaires 68
3.1 Influence de la température 68
3.2 Point de fonctionnement statique 68
• Méthodes simplifiées
• Méthode graphique
3.3 Liaisons entre étages 79
• Exemples de montages à liaison directe
• Détermination du point de fonctionnement statique
3.4 Stabilisation du point de polarisation 85
• Etude graphique de l'évolution de IC
• Facteurs de stabilité de IC
• Circuits de compensation
4 Modélisation des transistors 95
4.1 Grands signaux - Petits signaux 95
4.2 Principaux modèles du transistor 95
• 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
5 Fréquences caractéristiques du transistor bipolaire 104
5.1 Transconductance du transistor gm 105
5.2 Capacités du transistor 106
5.3 Définition de la fréquence fT106
5.4 Fréquence de coupure .fa109
5.5 Valeurs numériques pour quelques transistors usuels 109
6 Effet Miller 109
Chapitre 4 FONCTIONNEMENT ET MODELISATION DES TRANSISTORS A EFFET DE CHAMP 113
1 Polarisation des montages à F.E.T 113
1.1 Montages de base 113
1.2 Analyse du fonctionnement statique 114
• Méthode graphique
• Méthode analytique
1.3 Autres montages de polarisation 117
• PoLarisation d VGS = 0

• Polarisation à l'aide d'une source de courant
• PoLarisation à l'aide de deux sources
• Poarisation par "bootstrap"
1.4 Synthèse d'un montage à F.E.T. 120
1.5 Polarisation des MOS-F.E.T 122
1.6 Limitations dans le fonctionnement 124
2 Modélisation des F.E.T 125
2.1 Fonctionnement en interrupteur 125
• Interrupteur à J-F.E.T
• Commutateurs à MOS-F.E.T
• Courant de fuite - Courant inverse
2.2 Fonctionnement en résistance commandée 129
2.3 Fonctionnement dans la zone de pincement. 131
• Transconductance et résistance de drain
• Modèle en grands signaux
• Modèles en petits signaux - Basses fréquences
• Modèles en petits signaux - Hautes fréquences
3 Influence de la température. 36
4 Limitation due au second claquage. 137
Chapitre 5 AMPLIFICATEURS POUR PETITS SIGNAUX 141
1 Régime dynamique du transistor 141
1.1 Superposition des deux régimes statique et dynamique 141
1.2 Charge dynamique 143
• Influence du circuit de liaison
• Influence de la nature du circuit de charge
1.3 Classes de fonctionnement. 145
2 Influence de la fréquence 147
3 Amplificateurs à transistor bipolaire 149
3.1 Montage à émetteur commun 149
• 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. 170
• Etude dans la bande passante
• Limitation en hautes fréquences
3.3 Montage à base commune. 174
• Etude dans la bande passante
• Limitation en hautes fréquences
3.4 Comparaison des différents montages. 179
3.5 Montage cascadeé 179
4 Amplificateurs à transistor à effet de champ. 181
4.1 Montage à source commune 181
• 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 189
4.3 Montage à drain commun. 190
4.4 Comparaison des différents montages. 193
Chapitre 6 AMPLIFICATEURS A PLUSIEURS ETAGES 195
1 Différents types de liaison 195
2 Analyse d'un amplificateur à plusieurs étages. 195
2.1 Réponse en basses fréquences
2.2 Réponse en hautes fréquences 196
2.3 Etude simplifiée de la bande passante 197
2.4 Relation entre le temps de montée et la fréquence de coupure fh197
3 Réaction dans les amplificateurs 198
3.1 Définitions 198
3.2 Etude théorique d'un amplificateur bouclé 200
3.3 Intérêt de la réaction 201
• Stabilisation du gain
• Diminution du taux de distorsion du signal amplifié
• Modification des indépendances d'entre et de sortie
• Elargissement de la bande passante

• Elargissement de la bande passante
• Récapitulation
• Exemple d'analyse
• Calcul pratique d'un circuit de réaction
4 Etages de sortie. 216
4.1 Classes d'amplification 217
4.2 Analyse comparative des montages usuels. 217
• Emettodyne polarisé par une résistance
• Emettodyne polarisé par une source de courant
• Montage Push-Pull
5 Amplificateurs de puissance 227
5.1 Choix des éléments constitutifs 227
• 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 231
6 Amplificateurs large bande 235
6.1. Utilisation de la réaction 236
6.2 Utilisation des circuits correcteurs. 237
6.3 Amplificateurs à large bande monolithiques 237
7 Bruits dans les amplificateurs 38
7.1 Bruit thermique 239
7.2 Effet de grenaille 239
7.3 Facteur de bruit dans un amplificateur
7.4 Facteur de bruit d'un transistor 241
Chapitre 7 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 250
4.1 Fonctionnement en mode commun 250
4.2 Fonctionnement en mode différentiel 251
5 Courants de polarisation - Tension de décalage 254
5.1 Courants de polarisation 254
5.2 Tension de décalage 255
6 Charge active 256
6.1 Expression du courant de sortie ib257
6.2 Expression du gain en tension de l'amplificateur 257
6.3 Tension de décalage due à la charge active 258
7 Amélioration de la résistance d'entrée 259
8 Sources de polarisation 261
8.1 Sources de courant 262
8.2 Sources de tension 264
Chapitre 8 AMPLIFICATEUR OPRATIONNEL 265
1 Généralités 265
2 Caractéristiques essentielles de l'amplificateur opérationnel 266
3 Modèle de l'amplificateur opérationnel idéal 266
3.1 Applications 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 Modèle à nulleur de l'amplificateur opérationnel réel 275
9 Applications des amplificateurs opérationnels en régime linéaire 276
9.1 Suiveur. 276

9.1 Suiveur. 276
9.2 Amplificateur différentiel. 276
9.3 Amplificateur d'instrumentation 277
9.4 Filtres actifs. 278
• Filtre universel
• Filtres à convertisseurs d'indépendances généralisés
10 Amplificateur opérationnel fonctionnant en comparateur 281
10.1 Circuit de base. 281
10.2 Bascule de Schmitt. 281
10.3 Générateur de signaux carrés. 281
10.4 Bascule monostable 284
10.5 Convertisseur tension-fréquence 286
• Principe de fonctionnement
• Diagramme des temps
• Remise et zéro
• Exemples de réalisation industrielles
11 Fonctionnement en fréquence des amplificateurs opérationnels 288
11.1 Réponse en fréquence. 288
11.2 Précautions pratiques 290
12 Vitesse de balayage. 292
13 Amplificateur opérationnel à large bande 293
13.1 Quelques exemples d'applications : amplificateur à grand gain et à large bande 293
13.2 Précautions pratiques 295
14 Conclusion 295
BIBLIOGRAPHIE 296
TOP