TD 12

ELE004
2007-2008
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 :
Attaque
Etage 1
Etage 2
Charge
VCC
RC
C2
R1
Rg
C1
R’1
T1
T2
eg
R2
CE
R’2
RE2
C3
vL RL
RE1
R1 // R2 = 100 kΩ, R’1 // R’2 = 50 kΩ, RE1 = 200 Ω, RE2 = 1 kΩ, RC = 2 kΩ. Les paramètres
des transistors sont : r1 = r2 = 2 kΩ, β1 = β2 = 100, ρ1 = ρ1 = 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 RL.
5. Calculer les gains en tension des deux étages ainsi que le gain composite total
vL
. En
eg
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.
+15 V
RC1
RC2
RC3
T1
VD1
VD2
T3
E
ρ
T2
DZ1
DZ2
VD3
RE1
M
RE2
DZ3
RE3
-15 V
S
M
On a : ρ = 600 Ω, RE1 = 12 kΩ, RE2= 82 Ω, RE3 = 100 Ω. On a mesuré (entrée court-circuitée,
sortie ouverte) : VBE(T1) = 600 mV, VBE(T2) = 636 mV, VBE(T3) = 700 mV, VS - VM = 0 V,
VD1 = VD2 = VD3 = 6,8 V. On connaît par ailleurs : β( T1) = 150, β( T2) = 150, β( T3) = 50.
1. Déterminer IB3 ainsi que la valeur minimale de RC3 de façon à ce que la puissance dissipée
par T3 soit au maximum égale à 900 mW (prendre une valeur normalisée).
2. Calculer RC2 et IB2.
3. Calculer IB1 et RC1.
4. On connecte à l’entrée un générateur (à liaisons continues de façon à autoriser le passage
de IB1) de force électromotrice e(t) et d’impédance interne (purement résistive) ρ. On
admet que la tension continue aux bornes de ρ, due à IB1, ne modifie pas de façon sensible
le régime statique. On a mesuré les paramètres hybrides en émetteur commun suivants :
T1 : (h11e = 3 kΩ, h12e = 0, h21e = 150, h22e = 20.10-6 Ω-1),
T2 : (h11e = 1 kΩ, h12e = 0, h21e = 150, h22e = 20.10-6 Ω-1),
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T3 : (h11e = 500 Ω, h12e = 0, h21e = 50, h22e = 10-4 Ω-1).
Pour de petites variations autour du point de fonctionnement statique, les diodes Zener
présente une résistance dynamique égale à : rz1 = rz2 = 10 Ω, rz3 = 20 Ω.
Donner le schéma équivalent en petits signaux de l’amplificateur.
5. Calculer le gain en tension (A3) et la résistance d’entrée (Re3) du dernier étage (T3).
6. Calculer la résistance de charge de T2, ainsi que le gain en tension (A2) et la résistance
d’entrée (Re2) du deuxième étage (T2).
7. Calculer le gain en tension (A1) et la résistance d’entrée (Re1) du premier étage (T1).
8. En déduire le gain composite de l’amplificateur A vc =
vs
.
e
9. Déterminer l’ordre de grandeur de la tension de décalage en sortie due au passage de IB1
dans ρ pour e = 0 V.
exercice 12.3
Soit le schéma suivant :
VCC
RC
RB1
CL
Cb
T2
RB2
Rg
Ca
vs
T1
RB3
eg
CE
RE
VCC = 22 V, RE = 300 Ω, RB1 = 24 kΩ, RB2 = RB3 = 6 kΩ, Rg = 200 Ω, h11e = 350 Ω, RC = 1
kΩ, β = 50.
1. De quelle association s’agit-il ? T1 : ? T2 : ?
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 A vc =
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vs
.
eg
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Réponses 12.1
1. En négligeant les résistances de base ainsi que les h22e, on a :
Rg
i1
r2
i2
ib1
eg
v1
iL
β.ib1
r1
RC
v2
β.ib2
RE2
RL
1. ZE1 = r1, ZE2 = (r2 + β.(RE2 // RL)).
2. YS1 =
1
β +1
, YS2 =
.
RC
R C + r2
3. Ai2 ≅ β = 100, A i1 = −
4. A V 2 = A i 2 .
β. R C
= -25.
ZE 2 + R C
RL
Z
, A V1 = A i1. E 2 . Ai = -2500, Avc = -25 => G = 48 dB.
Z E1
ZE 2
Réponses 12.2
1. IB3 = 3 mA, RC3 = 15 Ω.
2. IB2 = 13,3 µA, RC2 = 1,5 kΩ.
3. IB1 = 8,1 µA, RC1 = 6,8 kΩ.
4.
ib1
h111
rz1 + rz2 + h112
h113
ib3
ib2
β1.ib1
ρ
RE1
v1
eg
5. A 3 =
β2.ib2
h221
RE2
RC1
β. R E 3
h113 + β 3 . ( rz 3 + R E 3 )
β3.ib3
h222
h223
rz3
v2
RC2
RC3
RE3
vs
= 0,8, Z E 3 ≅ h113 + (β 3 + 1). R L3 = 6620 Ω avec RL3 = (ρ3 + RC3)
// (rz3 + RE3).
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5. La résistance de charge de T2 est ZE3. Z E 2 = r2 + (β 2 + 1)R E 2 = 13 kΩ avec r2 = rz1 + rz2 +
h112. A 2 =
− R' L .β 2 . ρ 2
( R'
L
+ρ2 )Z E 2
= -13,5 avec R’L = RC2 // ZE3.

ρ .β 
6. Z E1 = h111 + R ' L1  1 + 1 1  = 753 kΩ avec R’L1 = ZE2 // RE1 // (ρ1 + RC1).
 ρ1 + R C1 
A1 =
R ' L1 
ρ .β 
.  1 + 1 1  = 1.
Z E1  ρ1 + R C1 
7. AVC = -11.
8. VSM = 54 mV.
Réponses 12.3
1. T1 : émetteur commun, T2 : base commune.
2.
β.ib2
Rg
ib1
eg
β.ib1
v1
RB3
3. Z E2 =
RB2
h11
h22
v2
h11
RC
vs
ib2
h11
1
= 7 Ω, ZE1 = RB3 // RB2 // h11 = 350 Ω. ZS1 =
= 50 kΩ, ZS2 = RC = 1 kΩ.
β +1
h 22
Les étages ne sont pas adaptés en tension.
4. A VC =
− β. R C
= -90.
R g + h11
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