L2 EEA MECA - GC Semestre 1 Cours d’Électronique

Cours d’Électronique

Thème 1 : Généralités sur l’amplification

Pierre FRETON – freton@laplace.univ-tlse.fr

Frédéric MORANCHO – morancho@laas.fr

L2 EEA – MECA - GC Semestre 1

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Généralités sur l’amplification

Plan

I. Introduction : prérequis pour ce cours

II. Notion de quadripôle

1. Définition

2. Fonction de transfert

III. Amplificateur

1. Définition

2. Modèle d’un amplificateur

3. Amplificateur idéal

4. Transfert optimal de puissance

I. Introduction

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Prérequis pour ce cours :

cours de Circuits Électriques Linéaires de L1

• Les différents éléments : R, L, C, générateurs de tension et de courant

• Lois et théorèmes des circuits électriques linéaires :o Loi d’Ohm

o Loi des mailles

o Loi des nœuds

o Théorème de Millman

o Transformation et associations de générateurs

o Théorèmes de Thévenin et Norton

• Régime sinusoïdal :o Définitions des grandeurs sinusoïdales : amplitude, valeur efficace, fréquence,

pulsation, période, phase instantanée, phase à l’origine

o Représentation des grandeurs sinusoïdales : Fresnel, complexe

o Impédances complexes

II. Notion de quadripôle

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1. Définition

• En électrocinétique, un quadripôle est un composant ou un circuit (un

ensemble de composants) à deux entrées et deux sorties, permettant le

transfert de signaux électriques ou d'énergie entre deux dipôles.

• Les signaux électriques en entrée et en sortie peuvent être de nature

différente (tension, courant, puissance).

Q

iE iS

uE uS

II. Notion de quadripôle

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2. Fonction de transfert

Q

IE IS

UE US

• En régime alternatif sinusoïdal, la fonction de transfert décrit la réponse du

quadripôle (en tension, courant ou puissance) et relie les signaux d’entrée et

de sortie. Dans le cas d’un quadripôle en tension:

ouH jw( ) =US

UE

H jw( ) =USM

UEM

II. Notion de quadripôle

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2. Fonction de transfert d’un quadripôle en tension

• La fonction de transfert est un nombre complexe qui se caractérise par :

o Son module : le facteur d’amplification en tension AV :

On représente souvent le facteur d’amplification en décibel (dB) : c’est le gain

en tension GV :

o Son argument, qui traduit le déphasage de la tension de sortie par rapport

à la tension d’entrée :

H jw( ) =US

UE

=U

Se

jjS

UEe

jjE

=U

S

UE

.ej j

S-j

E( )

AV

=U

S

UE

GV

= 20.logU

S

UE

arg H( jw)éë

ùû= j

S-j

E

III. Amplificateur

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1. Définition

• Un amplificateur électronique est un système électronique augmentant

la tension et/ou l’intensité et/ou la puissance d’un signal électrique.

L’énergie nécessaire à l’amplification est tirée de l’alimentation électrique du

système.

Un amplificateur sans défaut ne déforme pas le signal d’entrée : sa sortie est

une réplique exacte de l’entrée mais d’amplitude majorée.

Amplificateur

IE IS

UE US

Source d’entrée

(dipôle actif :

microphone,

capteur, etc.)

Charge de sortie

(dipôle passif :

impédance)

III. Amplificateur

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2. Modèle simplifié d’un amplificateur en tension

Les trois éléments du modèle simplifié d’un amplificateur sont :

• Impédance d’entrée :

• Impédance de sortie :

• Source de tension liée : NB : à vide : car IS = 0

IE IS

UE US0ZE

ZS

H(jw).UE

ZE =UE

IE

ZS =US

IS

H jw( ).UEH jw( ).UE = US0

Parenthèse

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Symboles des sources de tension

H(jw).UEEG

Source de tension indépendante : source

dont la valeur est indépendante des autres

grandeurs du circuit ≈ source « réelle »

Source de tension liée (ou commandée)

: source dont la valeur dépend d’une

grandeur tension ou courant extérieure au

dipôle

III. Amplificateur

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3. Amplificateur en tension idéal

Amplificateur attaqué à son entrée par un générateur de tension :

(pont diviseur de tension)

(car : )

perte de signal à l’entrée de l’amplificateur

IE IS

UE US0ZE

ZS

H(jw).UE

UE = EG.

ZE

RG

+ ZE

RG

EG

UE

= EG.

ZE

RG

+ ZE

UE

£ EG

ZE

RG

+ ZE

£1

III. Amplificateur

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3. Amplificateur en tension idéal

IE IS

UE US0ZE

ZS

H(jw).UE

RG

EG

Amplificateur attaqué à son entrée par un générateur de tension :

Pour qu’il n’y ait pas de perte de signal lorsqu’on connecte un générateur de tension réel à

l’entrée d’un amplificateur, il faut donc que :

(ou : )

UE

= EG.

ZE

RG

+ ZE

UE

= EG

ZE

RG

+ ZE

=1ZE ®¥ZE >> RG

III. Amplificateur

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3. Amplificateur en tension idéal

Amplificateur chargé à sa sortie par une impédance :

(pont diviseur de tension)

(car : )

perte de signal à la sortie de l’amplificateur

IE IS

UE USZE

ZS

H(jw).UE

US = H( jw).UE.ZL

ZS + ZL

= US0.ZL

ZS + ZL

RG

EG

US

= US0

.ZL

ZS + ZL

US

£ US0

ZL

ZS + ZL

£1

ZL

III. Amplificateur

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3. Amplificateur en tension idéal

IE IS

UE USZE

ZS

H(jw).UE

RG

EG ZL

US

= US0

.ZL

ZS + ZL

US

= US0

ZL

ZS + ZL

=1

Amplificateur chargé à sa sortie par une impédance :

Pour qu’il n’y ait pas de perte de signal lorsqu’on connecte une impédance en sortie d’un

amplificateur, il faut donc que :

(ou : )ZS ®0ZS << ZL

III. Amplificateur

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3. Amplificateur en tension idéal

IE IS

UE USZE

ZS

H(jw).UE

RG

EG ZL

ZS ®0

ZE ®¥

Un amplificateur idéal se caractérise donc théoriquement par :

• Une impédance d’entrée infinie :

• Une impédance de sortie nulle :

• Un facteur d’amplification infini : AV

= H( jw) ®¥

III. Amplificateur

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4. Transfert optimal de puissance

IE IS

UE USZE

RS

H(jw).UE

RG

EG RL

En considérant des résistances, pour qu’il y ait un transfert optimal (c’est-

à-dire maximal) de puissance depuis l’amplificateur vers la charge, il faut

que :

La démonstration sera faite lors du TD N°1

RL = RS

Conclusion

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• Avec ce support de cours, vous pouvez (et devez !) préparertous les exercices du TD N°1.

• Apportez votre support de cours en Travaux Dirigés.