TD 12

ELE004 2007-2008
Conservatoire National des Arts et Metiers 1
TD12
Association d'étages élémentaires à transistors: émetteur commun collecteur commun;
cascode
***exercice traité en classe
***exercice 12.1
On donne l’association (émetteur commun, collecteur commun) suivante :
C
E
v
L
R
L
R
E2
R
E1
R
C
C
1
C
3
C
2
T
2
T
1
R’
2
R’
1
V
CC
R
2
e
g
ChargeEtage 2Etage 1Attaque
R
g
R
1
R
1
// R
2
= 100 kΩ, R’
1
// R’
2
= 50 kΩ, R
E1
= 200 Ω, R
E2
= 1 kΩ, R
C
= 2 kΩ. Les paramètres
des transistors sont : r
1
= r
2
= 2 kΩ, β
1
= β
2
= 100, ρ
1
= ρ
1
= 50 kΩ.
1. Donner le schéma équivalent en petits signaux.
2. Calculer les impédances d’entrée des étages 1 et 2.
3. Calculer les admittances de sortie des étages 1 et 2.
4. Calculer les gains en courant des deux étages. Faire l’application numérique dans le cas où
on adapte la sortie de l’amplificateur à la charge R
L
.
5. Calculer les gains en tension des deux étages ainsi que le gain composite total
v
e
L
g
. En
déduire le gain en puissance en dB.
exercice 12.2
L’étude porte sur un amplificateur dont les caractéristiques fondamentales sont les suivantes :
• Liaisons continues.
• Sortie au potentiel de la masse lorsque l’entrée est elle-même au potentiel de la masse.

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• Impédance d’entrée élevée.
• Impédance de sortie faible.
On adoptera, pour les éléments actifs, les hypothèses simplificatrices suivantes :
• Dérives thermiques supposées nulles.
• Paramètres dynamiques supposés constants quel que soit le point de fonctionnement et la
fréquence de travail.
R
E2
R
E1
R
C1
T
2
MM
S
E
T
1
+15 V
-15 V
D
Z3
D
Z2
D
Z1
V
D1
V
D2
V
D3
ρ
R
C2
R
E3
T
3
R
C3
On a : ρ = 600 Ω, R
E1
= 12 kΩ, R
E2
= 82 Ω, R
E3
= 100 Ω. On a mesuré (entrée court-circuitée,
sortie ouverte) : V
BE
(T
1
) = 600 mV, V
BE
(T
2
) = 636 mV, V
BE
(T
3
) = 700 mV, V
S
- V
M
= 0 V,
V
D1
= V
D2
= V
D3
= 6,8 V. On connaît par ailleurs : β( T
1
) = 150, β( T
2
) = 150, β( T
3
) = 50.
1. Déterminer I
B3
ainsi que la valeur minimale de R
C3
de façon à ce que la puissance dissipée
par T
3
soit au maximum égale à 900 mW (prendre une valeur normalisée).
2. Calculer R
C2
et I
B2
.
3. Calculer I
B1
et R
C1
.
4. On connecte à l’entrée un générateur (à liaisons continues de façon à autoriser le passage
de I
B1
) de force électromotrice e(t) et d’impédance interne (purement résistive) ρ. On
admet que la tension continue aux bornes de ρ, due à I
B1
, ne modifie pas de façon sensible
le régime statique. On a mesuré les paramètres hybrides en émetteur commun suivants :
T1 : (h
11e
= 3 kΩ, h
12e
= 0, h
21e
= 150, h
22e
= 20.10
-6
Ω
-1
),
T2 : (h
11e
= 1 kΩ, h
12e
= 0, h
21e
= 150, h
22e
= 20.10
-6
Ω
-1
),

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T3 : (h
11e
= 500 Ω, h
12e
= 0, h
21e
= 50, h
22e
= 10
-4
Ω
-1
).
Pour de petites variations autour du point de fonctionnement statique, les diodes Zener
présente une résistance dynamique égale à : r
z1
= r
z2
= 10 Ω, r
z3
= 20 Ω.
Donner le schéma équivalent en petits signaux de l’amplificateur.
5. Calculer le gain en tension (A
3
) et la résistance d’entrée (R
e3
) du dernier étage (T
3
).
6. Calculer la résistance de charge de T
2
, ainsi que le gain en tension (A
2
) et la résistance
d’entrée (R
e2
) du deuxième étage (T
2
).
7. Calculer le gain en tension (A
1
) et la résistance d’entrée (R
e1
) du premier étage (T
1
).
8. En déduire le gain composite de l’amplificateur Av
e
vc s
=.
9. Déterminer l’ordre de grandeur de la tension de décalage en sortie due au passage de I
B1
dans ρ pour e = 0 V.
exercice 12.3
Soit le schéma suivant :
R
g
e
g
v
s
C
L
C
a
C
b
R
C
C
E
R
E
R
B1
R
B2
R
B3
V
CC
T
1
T
2
V
CC
= 22 V, R
E
= 300 Ω, R
B1
= 24 kΩ, R
B2
= R
B3
= 6 kΩ, R
g
= 200 Ω, h
11e
= 350 Ω, R
C
= 1
kΩ, β = 50.
1.
De quelle association s’agit-il ? T
1
: ? T
2
: ?
2. Donner le schéma équivalent petits signaux du montage aux moyennes fréquences.

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3. Calculer les impédances d’entrée et de sortie de chaque étage. Les étages sont-ils
adaptés en tension ?
4. Calculer le gain composite en tension Av
e
vc s
g
= .

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Réponses 12.1
1. En négligeant les résistances de base ainsi que les h
22e
, on a :
β.i
b2
β.i
b1
R
C
r
2
r
1
v
2
v
1
e
g
i
L
i
2
i
b1
i
1
R
g
R
E2
R
L
1. Z
E1
= r
1
, Z
E2
= (r
2
+ β.(R
E2
// R
L
)).
2.
YR
SC 11
=, YR r
SC 22
1
=
+
+
β
.
3. A
i2
≅ β = 100, AR
Z R
iC
E C
12
= − +
β
. = -25.
4.
A A R
Z
V i L
E
2 2 2
=., A A Z
Z
V i E
E
1 1 2
1
=.. A
i
= -2500, A
vc
= -25 => G = 48 dB.
Réponses 12.2
1. I
B3
= 3 mA, R
C3
= 15 Ω.
2. I
B2
= 13,3 µA, R
C2
= 1,5 kΩ.
3. I
B1
= 8,1 µA, R
C1
= 6,8 kΩ.
4.
β
1
.i
b1
R
C1
r
z1
+ r
z2
+ h
112
R
E3
R
E2
R
E1
v
1
h
221
ρ
e
g
i
b1
h
111
β2.i
b2
R
C2
h
113
v
s
v
2
h
222
i
b2
i
b3
β
3
.i
b3
R
C3
r
z3
h
223
5.
( )
AR
h r R
E
z E
33
3 3 3 3
11
=+ +
β
β. . = 0,8,
(
)
Z h R
E L3 3 3 3
11 1≅ + +β . = 6620 Ω avec R
L3
= (ρ
3
+ R
C3
)
// (r
z3
+ R
E3
).