types de couplages

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TYPES DE COUPLAGES
Il existe plusieurs façons de transmettre un signal de la sortie d'un étage à l'entrée de l'étage suivant. On le fait à
l'aide de condensateurs, de transformateurs, par couplage direct et par d'autres méthodes. Cette section traite
des types de couplages.
COUPLAGE RC
La figure 1 représente un
couplage résistance-condensateur
(RC), la technique la plus répandue de
transmission du signal d'un étage au
suivant. Le signal développé entre les
bornes de la résistance de collecteur de
chaque étage est transmis à la base de
l'étage suivant. Les étages en cascade
amplifient le signal et le gain total
égale le produit des gains particuliers.
Les condensateurs de couplage
laissent passer le courant alternatif et
bloquent le courant continu. Les étages
sont isolés au point de vue courant continu, ce qui est nécessaire pour empêcher l'interaction en continu et le
déplacement des points Q. Cette technique présente un désavantage: les condensateurs de couplage imposent
une fréquence inférieure limite.
Les condensateurs de découplage des émetteurs à la masse sont indispensables. Sans eux, le gain en
tension de chaque étage serait perdu. De plus, ils imposent une limite inférieure à la réponse en fréquence.
Autrement dit, à une certaine valeur de la fréquence décroissante les condensateurs de dé couplage ne se
comportent plus comme des courts-circuits en courant alternatif. A cette fréquence, la réaction locale fait
décroître le gain en tension et le gain total de l'amplificateur chute fortement.
L'amplificateur à couplage RC convient particulièrement bien pour amplifier des signaux alternatifs de
fréquence supérieure à environ 10Hz. Le couplage RC est la façon la plus commode et la moins coûteuse de
fabriquer un amplificateur à plusieurs étages discrets (à résistances, condensateurs et transistors distincts et
assemblés par soudage).
COUPLAGE PAR IMPÉDANCE
Aux hautes fréquences, on utilise
parfois le couplage par impédance.
Dans ce cas, on monte une bobine au
lieu de chaque RC du circuit représenté
à la figure 8-1, ce qui donne le circuit
représenté à la figure 8-2.
Lorsque la fréquence
augmente, XL tend vers l'infini et
chaque bobine semble ouverte.
Autrement dit, les bobines laissent
passer le courant continu mais
bloquent le courant alternatif. De telles bobines s'appellent des bobines d'arrêt radiofréquence.
L'avantage du couplage par impédance est qu'on ne perd pas de puissance dans les résistances des
collecteurs : les bobines qui les remplacent dissipent une très faible puissance. Le désavantage des bobines
d'arrêt radiofréquence est leur prix relativement élevé et la chute de leur impédance à basse fréquence. Le
couplage par impédance ne convient qu'aux radiofréquences (RF). Ces fréquences sont supérieures à 20 kHz.
COUPLAGE PAR TRANSFORMATEUR
La figure 8-3 représente un couplage par transformateur. Les résistances R
1
et R
2
constituent le diviseur de
Fig – 1: Couplage résistance - condensateur
Fig – 2 : Couplage par impédance

2
tension de polarisation. Le condensateur de découplage au bas de chaque primaire fournit une masse en courant
alternatif; cela évite l'inductance de conducteur qui revient au point d'alimentation en courant continu. Le
condensateur de découplage au bas de chaque secondaire donne une masse en courant alternatif, cela élimine
l'affaiblissement en puissance du signal dans les résistances de polarisation. On transmet le signal d'un étage au
suivant par un transformateur A une certaine époque, on utilisait
beaucoup ce type de couplage dans les
amplificateurs audio (20 Hz à 20 kHz)
malgré le prix élevé et l'encombrement des
transformateurs. Depuis l'invention du
transistor, l'amplificateur à émetteur suiveur
et l'amplificateur de Darlington ont remplacé
les transformateurs dans la plupart des
applications audio.
On utilise encore des transformateurs
dans les amplificateurs radiofréquence ou
RF et dans les étages moyenne fréquences
des récepteurs.
A ces fréquences supérieures, les
transformateurs sont plus petits et meilleur
marché. Habituellement on shunte un condensateur entre les bornes d'un enroulement ou des deux pour obtenir
la résonance à une certaine fréquence. Chaque primaire de l'amplificateur représenté à la figure 8-3, par
exemple, comporte un condensateur d'accord entre ses bornes. La fonction de ce condensateur est d'éliminer
toutes les fréquences sauf la fréquence de résonance et ses proches. (La syntonisation d'une station
radiophonique ou d'un canal de télévision repose sur le phénomène d'accord.) .
COUPLAGE DIRECT
Au-dessous d'environ 10 Hz, les condensateurs de couplage et les condensateurs de découplage sont
déraisonnablement volumineux, électriquement et physiquement. Pour découpler une résistance d'émetteur de
100 n à 10 Hz, il faut un condensateur d'environ 1590 pF. Plus la résistance ou la fréquence est petite ou plus
les deux sont petites, plus la capacité du condensateur est grande.
Le couplage direct élimine la barrière basse fréquence. Ce couplage sans condensateur de couplage ni
condensateur de découplage transmet le courant continu et le courant alternatif. Il n'y a donc pas de limite
inférieure de fréquence; l'amplificateur amplifie tous les signaux, aussi faible que soit leur fréquence, y compris
les signaux continus ou de fréquence nulle. La section suivante traite de couplage direct en profondeur.
Il existe diverses applications à couplage direct. Dans cette section, nous étudierons quelques
amplificateurs élémentaires à couplage direct.
AMPLIFICATEUR A UNE ALIMENTATION La figure 8-4 représente un amplificateur à deux
étages à couplage direct: il ne comporte pas de
condensateur de couplage ni de condensateur de
découplage. De la tension d'entrée de repos de + 1,4 V il
chute environ 0,7 Ventre les bornes de la première diode
émetteur et il reste + 0,7 Ventre les bornes de la
résistance de 680 n. Il s'ensuit un courant collecteur
d'environ 1 mA. Ce courant de 1 mA produit une chute de
tension de 27 Ventre les bornes de la résistance
collecteur. Donc la tension du premier collecteur par
rapport à la masse est d'environ + 3 V.
En accordant 0,7 V pour la deuxième diode
émetteur, il reste 2,3 Ventre les bornes de la résistance de
2,4 kΩ. Il en résulte un courant collecteur d'environ 1
mA, une chute de tension d'environ 24 Ventre les bornes de la résistance de collecteur et une tension d'environ
+ 6 Ventre le deuxième collecteur et la masse.
Fig – 3 : couplage par transformateur
Fig. 4 – Amplificateur à couplage direct

3
Donc, une tension de repos d'entrée de + 1,4 V donne une tension de repos de sortie de + 6 V.
Le grand gain βcc permet de négliger l'effet de charge de la deuxième base sur le premier collecteur.
Comme le premier étage est fortement stabilisé on peut ignorer r’
e
.
Alors le gain en tension du premier étage égale : 40
680
2700
Ai −
−−
−≅
≅≅
≅−
−−
−=
==
=
Le gain en tension du deuxième étage égale : 10
240
2400
Ai −
−−
−=
==
=−
−−
−=
==
=
Et le gain total égale : A = A1 · A2 = (-40) x (–10) = 400
L'amplificateur à deux étages multipliera une tension alternative d'entrée (toute variation de la tension
d'entrée) par 400. Si la tension d'entrée varie de + 5 mV, la variation de la tension de sortie finale égale :
V
o
= Av
i
= 400 x (5 mV) = 2 V
En raison des deux étages inverseurs, la sortie finale passe de + 5 V à + 8 V.
Voici le principal désavantage du couplage direct. La tension V
BE
de transistor varie avec la
température. Cette variation fait varier le courant et la tension collecteur. Le couplage direct transmet la
variation de tension d'un étage au suivant et le dernier étage sort la variation de tension amplifiée. Cette
variation indésirée s'appelle la dérive. L'ennui c'est qu'on ne peut distinguer la dérive d'une pure variation du
signal d'entrée.
ENTRÉE SERVANT DE MASSE DE RÉFÉRENCE
Pour que l'amplificateur à deux étages représenté à la figure 8-4 fonctionne convenablement, il faut une
tension de repos d'entrée de + 1,4 V. Dans la plupart des applications, l'entrée doit servir de masse de référence.
Alors la tension de repos d'entrée est de 0 V. La figure 8-5 représente un étage à
entrée servant de masse de référence. Cet
étage est un montage Darlington PNP avec la
base d'entrée ramenée à la masse via la source
du signal d'entrée. Donc, la tension du premier
émetteur est d'environ + 0,7 Vau-dessus de la
masse et celle du deuxième émetteur est
d'environ + 1,4 V au-dessus de la masse. Cette
tension de + 1,4 V polarise le deuxième étage
qui fonctionne comme nous l'avons décrit.
La tension V
CE
de repos du premier
transistor n'est que de 0,7 V et la tension V
CE
de repos du deuxième transistor n'est que de
1,4 V. Mais les deux transistors fonctionnent
dans la région active parce que la tension
V
CE(sat)
des transistors de petite puissance n'est que d'environ 0,1 V. De plus, le signal d'entrée étant
ordinairement de quelques millivolts, ces transistors continuent à fonctionner dans la région active dans le cas
d'un petit signal.
Retenir que l'entrée du PNP sert de masse de référence. On utilise beaucoup ce montage dans les
amplificateurs audio intégrés.
Fig. 5 – Entrée servant de masse de référence

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AMPLIFICATEUR A DEUX ALIMENTATIONS Lorsqu'on dispose d'une alimentation
fractionnée (tension positive et tension négative),
l'entrée et la sortie peuvent servir de masses de
référence. La figure 8-14 représente un tel
amplificateur. Le courant émetteur lE du premier
étage à émetteur polarisé est d'environ 1 mA. Il
s'ensuit une tension d'environ + 3 V au premier
collecteur. La soustraction de la chute V
BE
de la
deuxième diode émetteur laisse + 2,3 V au
deuxième émetteur.
Le courant émetteur du deuxième étage est
d'environ 1 mA. Ce courant parcourt la résistance
de collecteur et produit une tension d'environ + 6 V
du collecteur à la masse. La tension de + 5,3 V entre
les bornes de la résistance d'émetteur du dernier
étage donne un courant d'environ 1 mA. La tension
du dernier collecteur par rapport à la masse est d'environ + 10 V.
Le diviseur de tension de sortie réfère la sortie à la masse. Lorsqu'on règle la résistance du haut à 200
kΩ, la tension de sortie finale est d'environ 0 V. Ce réglage élimine les erreurs causées par les tolérances des
résistances ou les différences entre les tensions V
BE
d'un transistor à un autre, par exemple.
Que vaut le gain total en tension ? Le gain en tension du premier étage est d'environ 3, celui du
deuxième d'environ 10, celui du troisième d'environ 4 et le diviseur de tension multiplie par environ 0,5.
Par conséquent, A = 3 x (10) x (4) x (0,5) = 60
DERNIER POINT
Tel est le principe du couplage direct. On ne monte pas de condensateur de couplage ni de condensateur
de découplage. On transmet donc le courant continu et le courant alternatif d'un étage au suivant. Par
conséquent, l'amplificateur n'a pas de limite inférieure de fréquence: il amplifie toutes les fréquences jusqu'à
zéro. Là résident la force et la faiblesse du couplage direct: c'est un bon couplage parce qu'il permet d'amplifier
des signaux d'entrée de très basse fréquence, y compris les signaux continus, et c'est un mauvais couplage parce
qu'il amplifie des entrées indésirées, telles les très petites variations de la tension d'alimentation ou les
variations de transistor.
Dans des chapitres ultérieurs, nous étudierons l'amplificateur différentiel, un dispositif à deux transistors
couplés directement devenu le principal composant des circuits intégrés linéaires. En particulier, cet
amplificateur élimine partiellement la dérive. D'où son immense succès. Nous en reparlerons plus en
profondeur.
EXEMPLE
La figure 8-7a représente un amplificateur à émetteur commun couplé directement à un amplificateur
émetteur suiveur. Calculer la tension de sortie.
SOLUTION
Les calculs concernant l’étage à émetteur commun donnent (voir articles précédents) :
Nous avons déjà analysé le premier étage. Selon nos calculs : V8,110x
2,210 2,2
V B =
==
=
+
++
+
=
==
=
La tensions d’émetteur vaut : 1,8 – 0,7 = 1,1 V
La tension de collecteur au repos est : V
C
= 10 – 1,1 x 3,6 = 6,04 V
Résistance d’émetteur en alternatif :
Ω
ΩΩ
Ω=
==
=
⋅
⋅⋅
⋅
⋅
⋅⋅
⋅
=
==
=−
−−
−
−
−−
−7,22
101,1 1025
'r 3
3
e
L’amplification vaut :
159
7,3 6,3
A−
−−
−=
==
=−
−−
−=
==
=
Remarquer que la tension continue base du deuxième étage provient du collecteur du premier étage. Par
Fig. 6 – Amplificateur à amplification fractionnée et couplage
direct.

5
conséquent, le courant continu émetteur du deuxième étage égale : mA24,1mA10.24,1
0043 7,004,6
I
3
E =
==
==
==
=
−
−−
−
=
==
=
−
−−
−
et la résistance en courant alternatif de la diode émetteur égale : Ω
ΩΩ
Ω=
==
==
==
=
−
−−
−
2,20
10.24,1 025,0
'r
3
e
Comme le deuxième étage ne comporte pas de résistance de polarisation, son impédance d'entrée égale :
Z
i
= βR
E
= 150 x 4300 = 645 000 kΩ
L'impédance de sortie du deuxième étage égale : Ω
ΩΩ
Ω=
==
=+
++
+=
==
=2,44
150
3600
2,20Z 0
La figure 8-7b illustre les calculs.
Le premier étage se comporte comme
une source soutenue de tension
alternative pour le deuxième étage.
Donc, presque toute la tension
collecteur de 159 mV du premier
transistor atteint la base du deuxième
transistor. Voilà pourquoi l'étage à
émetteur suiveur se comporte comme
une source de 159 mV d'impédance de
sortie de seulement 44,2 Ω.
ON5HQ
Fig. 7 – Etage à émetteur commun couplé directement à un étage à
collecteur commun