10. Polarisation d`un transistor

Cours 10
Polarisation d'un transistor

TABLE DES MATIÈRES
10. POLARISATION D'UN TRANSISTOR 10-1
10.1 Introduction 10-1
10.2 La polarisation d'un transistor 10-3
10.2.1 Principe 10-3
10.2.2 Polarisation d'un transistor par courant de base 10-4
10.2.3 Polarisation en h 10-6

Polarisation d’un transistor page 10-1
10. Polarisation d'un transistor
10.1 Introduction
Voici un amplificateur très simple à transistor (Figure 10-1). Il comporte un réseau de
résistances, permettant de polariser le transistor et des condensateurs permettant de
coupler l'amplificateur à un autre, véhiculant le signal alternatif.
Ucc = 15V
RC
10k
RE
1k
R1
100k
R2
10k
1µF
1µF
Sortie
Entrée
C1
C2
+
+
Rc
(charge)
Figure 10-1
Cet amplificateur a un gain de -10, une impédance d'entrée d'environ 8,3k et une
impédance de sortie de 10k(On verra plus loin comment on calcule ces valeurs). La
Figure 10-2 représente le diagramme fonctionnel d'un tel amplificateur.
Sortie
Entrée
Z entrée
Z sortie
AV x Uentrée
Figure 10-2
En fait, n'importe quel type d'amplificateur peut être représenté par ce diagramme. Il
contient des données importantes. L'impédance d'entrée (Z entrée) est la charge que cet
amplificateur va représenter pour la source de signal ou l'étage amplificateur précédant.
L'impédance de sortie (Z sortie) représente la résistance interne équivalente (Rth)
présente à la sortie. Ces deux impédances, Z entrée et Z sortie, influencent la performance
générale de l'amplificateur lorsque plusieurs étages de ce type sont reliés ensemble;
l'impédance de sortie de l'un avec l'impédance d'entrée de l'autre créent un diviseur de
tension indésirable.

Polarisation d’un transistor page 10-2
On quantifie l'effet de ce diviseur de tension par un facteur qu'on appelle le gain
d'interface. Il consiste à calculer le diviseur de tension résultant.
10k
10k
10k
8,3k
8,3k
Av1 = -10
Av2 = -10
2k
Rc
Av int. #1
Av int.#2
Av int #3
Av ampli.#1
Av ampli.#2
Figure 10-3
La Figure 10-3 montre deux étages d'amplification semblables à la Figure 10-1. La source
de signal à amplifier se trouve à la gauche et comporte une résistance interne de 2k.
Cette résistance et l'impédance d'entrée du premier étage créent un diviseur de tension.
Av int #1 = 8,3k / (2k + 8,3k) = 0,806
Le même phénomène se produit entre les deux étages et entre le dernier étage et la
résistance de charge (Rc).
Av int #2 = 8,3k / (10k + 8,3k) = 0,454
Av int #3 = 10k / (10k + 10k) = 0,5
Le gain total du système se trouve à être le produit de tous les gains ensemble.
Av total = Av int #1 x Av1 x Av int #2 x Av2 x Av int #3
= 0,806 x -10 x 0,454 x -10 x 0,5 = 18,3
Ce résultat se retrouve loin de l'espérance de Av1 x Av2 = -10 x -10 = 100! Il est donc
souhaité de maintenir les impédances de sortie le plus bas possible et les impédances
d'entrée le plus haut possible afin de minimiser l'effet du gain d'interface. Ceci vous fait
apprécier les caractéristiques des amplificateurs opérationnels. Cependant, ceux-ci sont
cependant composés de transistors. Il existe donc une façon de faire pour remédier à ces
inconvénients. Voyons comment on réalise un amplificateur transistorisé simple.

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10.2 La polarisation d'un transistor
10.2.1 Principe
Afin de pouvoir traiter un signal alternatif, c'est à dire de faire varier un courant, il est
nécessaire que le transistor soit préalablement polarisé convenablement. Il faut donc
qu'un courant (CC) soit déjà présent dans celui-ci et qu'il ne soit ni saturé ni bloqué. En
fait, l'idéal est qu'il soit dans l'état intermédiaire, au centre, entre ces deux extrêmes. La
règle de base est que la tension continu (ou de repos appelée UCEQ, Q du latin "quies")
soit la moitié de la tension d'alimentation (UCC).
En reprenant l'exemple de la Figure 10-1 on y trouve en continu une tension UCEQ de
7,5V. Le circuit de la Figure 10-4 représente uniquement le circuit CC de polarisation.
Ucc = 15V
RC
10k
RE
1k
+
-
UCEQ
ICQ
Figure 10-4
Les deux extrêmes mentionnés précédemment sont calculés comme suit:
IC saturation = Ucc / (RC + RE) = 15V / (10k + 1k) = 1,36mA
C'est le courant maximum possible dans le transistor. Le transistor est considéré comme
étant un court-circuit entre son collecteur et son émetteur.
UCE coupure = Ucc = 15V
C'est la tension maximum possible aux bornes du transistor. Le transistor est un circuit
ouvert et toute la tension d'alimentation (Ucc) se retrouve à ses bornes.
La situation intermédiaire désirée, ou idéale, se trouve donc à être en plein centre:
UCEQ = Ucc / 2 et ICQ = ICsat / 2. Dans ce cas-ci:
UCEQ = Ucc / 2 = 7,5V
ICQ = ICsat / 2 = 1,36mA / 2 = 682µA.