transistor bipolaire de signal

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Transistor bipolaire
Relations fondamentales
I
c
≈
≈≈
≈ I
o
exp(V
BE
/V
T
) avec V
T
= kT/q
K : constante de Boltzman = 1,38 .10
-23
Watt.seconde / °K
q : charge de l'électron = 1,9 .10
-19
C
T : température absolue en °K à température ambiante (300°K) V
T
≈ 25 mV
I
E
= I
C
+ I
B
I
C
= β
ββ
β I
B
si β >> 1 I
E
≈ I
C
Transconductance (ou pente)
g
m
= I
C
/V
T
à 300°K g
m
≈ 40 I
C
(m A )
Approximation des petits signaux
On applique une tension base - émetteur de la forme:
V
BE
(t) = V
BE
+ v
be
V
BE
: tension de polarisation (constante)
v
be
: signal (variable en fonction du temps)
Si v
be
<< V
T
I
C
(t) ≈
≈≈
≈ I
C
+ (I
C
/V
T
) v
be
I
C
: Courant de polarisation (constant)
i
c
= (I
C
/V
T
) v
be
= g
m
v
be
: partie signal du courant collecteur
i
c
= β
ββ
β i
b
= g
m
v
be
L'approximation des petits signaux permet de linéariser le fonctionnement du transistor.
Schéma équivalent (émetteur commun)
V
be
= h
11
i
b
+ h
12
V
ce
i
c
= h
21
i
b
+ h
22
V
ce
Dans la pratique h
12
≈ 0 et on néglige souvent h
22
h
11
est la résistance d'entrée du transistor
h
21
= β est le gain en courant du transistor
Base
Emetteur
Collecteur
Emetteur
1/h22
h12 v2
h11
h21 ib

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Schéma équivalent simplifié du transistor
V
be
= h
11
i
b
i
c
= h
21
i
b
= g
m
V
be
g
m
= h
21
/ h
11
Schéma équivalent petits signaux d'un circuit
Pour établir le schéma équivalent petits signaux d'un circuit:
- on remplace le transistor par son schéma équivalent,
- on court-circuite toutes les sources de tension continue.
L'application des lois générales de l'électricité permet de calculer les paramètres caractéristiques du
circuit.
Amplificateur en émetteur commun
• Gain en tension en petits signaux, moyenne fréquence
L'impédance des condensateurs est très faible à la fréquence considérée.
Av = V
S
/ V
g
= - β
ββ
β R
s
/h
11
= - g
m
R
S
R
S
= R
C
// R
L
Le signe - indique que l'amplificateur est déphaseur de π
• Résistance d'entrée Re = R
B
// h
11
avec R
B
= R
1
// R
2
• Schéma équivalent de l'étage amplificateur
L'application du théorème de Thévenin conduit au schéma suivant:
h21 ib
h11
Base Collecteur
Emetteur Emetteur
Q1
ReR1
R2 Rc
CE
C2
C1
RL Vs
Vg signal
+
Vcc

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A
V0
est le gain en tension à vide (R
L
débranchée) A
V0
= - β R
C
/h
11
= - g
m
R
C
Lorsque l'impédance des condensateurs n'est pas négligeable, nous sommes en présence de filtres
passe haut à l'entrée et à la sortie. On traite les deux problèmes séparément et on applique le
théorème de superposition.
Amplificateur en collecteur commun (ou émetteur suiveur)
• Gain en tension en petits signaux, moyenne fréquence
L'impédance des condensateurs est très faible à la fréquence considérée.
Av = V
S
/ V
g
≈
≈≈
≈ g
m
R
S
/ (1+ g
m
R
S
) ≈
≈≈
≈ 1
R
S
= R
C
// R
L
Le gain en tension est très voisin de 1
• Résistance d'entrée
Re = R
B
// (h
11
+ β
ββ
β R
S
) avec R
B
= R
1
// R
2
La résistance d'entrée est grande
• Résistance de sortie
R
O
≈
≈≈
≈ (R
B
//R
G
+ h
11
) / β
ββ
β avec R
G
résistance interne du générateur
La résistance de sortie d'un amplificateur en collecteur commun est faible.
L'amplificateur en collecteur commun est utilisé comme adaptateur d'impédance.
h11 Avo.Vg
Rc
Vg
C1 C2 RL Vs
+
Vcc
R1 RL Vs
R2
Re
Vg signal
C2
Q1
C1