Calcul_condensateurs de liaison ou de découplage

8/3/2019 Calcul_condensateurs de liaison ou de dcouplage

1/6

V. Etude d'un montage 1 transistor. (montage charge rpartie avec dcouplage d'metteur)

Pour toute la suite, on utilisera comme exemple le schma suivant appel montage charge rpar-

tie avec dcouplage d'metteur (Charge rpartie, car il y a une rsistance dans le collecteur et

dans l'metteur. Dcouplage d'metteur en rapport avec le condensareur en parallle sur la rsis-

tance d'metteur).

GND

+Vcc

Ve

C1

R1

R2

R3

R4

R5

C2

C3

T1

Vs

Pour l'exercice on prendra Vcc=10V, R1=22k, R2=10k,

R3=10k, R4=1k, R5=2,2k.

On choisira C1, C2, C3 de valeur suffisante pour avoir un

amplificateur ayant un courbe de rponse plate dans la bande

de 50Hz 20kHz.

Sparation du rgime statique et du rgime dynamique.

L'tude du rgime statique a un triple but:

- lors de la conception (le choix du montage et de la polarisation rduit les inconvnients dus

aux carts trs importants sur les transistors; ex: bta de 125 900 pour un BC 108).

- lors de l'tude en dynamique (il est indispensable de connatre le courant de repos pour

calculer h11 (voir schma quivalent du transistor en dynamique).

- Pour la maintenance (les tensions de repos sont souvent indiques sur les schmas, elles

permettent dja de dceler un grand nombre de pannes par simple mesure l'aide d'unmultimtre).

1) le rgime statique

Prdtermination des tensions et courants de repos. On utilise alors un schma simplifi en sa-

chant qu'en continu tous les condensateurs sont enlevs.

Il suffit:

a) Soit d'crire les lois des mailles (d'entre ou de sortie) en utilisant les outils mathmatiques

courants (thorme de Thvenin ou de Norton, tho. de superposition ou de Millman) puis en

utilisant les valeurs et quations connues du transistor (Vbe cond=0,7V ; Ic= . Ib ; Ic+Ib=Ieetc). On dtermine alors tous les courants (Ib, Ic et Ie), puis toutes les tensions (Vpo, Vbo,

Veo et Vco).

b) Soit d'utiliser les courbes relles du transistor par construction graphique de la droite

d'attaque et de la droite de charge.On dtermine de mme l'ensemble des tensions et courants

de repos.

(Rem: cette methode est plus prcise, si les tras sont fait avec prcision, car on tient compte

de la non linarit des caractristiques ( et Vbe), alors que la mthode mathmatiquesuppose la connaissance de Vbe et de comme des constantes).

Le transistor bipolaire. Page N6 Tranlin


2/6

schma simplifi en statique

GND

+Vcc

R2

R3

R1

R5

T1

R4

Veo

Vco

Vbo

Vpo

Ex: En supposant Vbe 0,7V et 180 (voir caractristiques dutransistor 2N2222) on peut crire:

Vcc.R2/(R1+R2)= Ib.[R4.( +1) +R3 +R1.R2/(R1+R2) ] +Vbe

d'ouIb= (Vcc.R2/(R1+R2) -Vbe ) / [R4.( +1) +R3 +R1.R2/(R1+R2) ]soit Ib=12A

Veo = R4.( +1).Ib = 2,2VIc = 2,2mA Vco = Vcc - R5.c = 5,2V

Rem: La simulation en analyse DC avec PSPICE donne Ib=15A, Veo=2,21V et Vco=5,16V

20C.

2) le rgime dynamique. (schma petits signaux).On remplace le transistor par son schma quivalent simplifi soit en BF soit en HF, et on repr-

sente le schma quivalent en dynamique de l'ensemble (On passive les gnrateurs continus. on

court-circuite les gnrateurs de tension continue, et les condensateurs de liaison et de dcou-

plage. On enlve les ventuels gnrateurs de courants continus).

Attention: certains circuits RC jouent un rle de filtrage ou de compensation en frquence, il fau-

dra alors comparer leur frquence de coupure avec la frquence des signaux d'entre avant d'ap-

porter toute simplification (circuit ouvert ou court-circuit).

Rappel des principaux schmas quivalents du transistor.

Schma quivalent en du transistor en metteur commun (Giacoletto). Attention: Pour le mon-tage base commune, on adopte plutt un schma quivalent appel en T (qui n'est valable qu'en

HF).

Rem: B' est appele base interne. On simplifie souvent (rbb' 0 (rbb' 100 ), rb'e=h11, h22 0 ). On ne prend en compte que les capacits Cb'e et Cb'c que l'on confond souvent respective-

ment avec Ceb (capacit d'entre en base commune) et Cob (capacit de sortie en base

commune).

Attention le terme 1/h22 n'est pas toujours ngligeable (de l'ordre de 10k 100k).

ib ic

ie

h21.ib

h11

ve

B C

E

vs

B C

E

h21.ib'

1/h22h11

rbb'

rb'e=Cb'e

Cb'c

ib'

B'

vsve

ibSchma simplifi en BF

Schma simplifi de Giacoletto (montage metteur commun)



3/6

schma simplifi du montage en dynamique

h11

ve

ib

R1//R2

R3

h21.ib

vsR5

ie

Rg

eg

is On calcule alors l'amplification

vide: Av=vs/ve

La rsistance d'entre: Re=ve/ie

et la rsistance de sortie:

Rs=vs/is quand le gnrateurd'attaque eg est 0 (il faut lais-

ser sa rsistance de sortie Rg).

Rappel:h21 = icib (a verifier sur la courbe Ic=f(Ib))

Ici h11=2k.h11 = h21.UtIc

h2140.Ic

(Ut= KTq 25mVa 25C)

Amplification en tension vide: Av. Elle permet d'obtenir le gain en db de la fonction de

transfert g = 20.log(vs/ve).vs= -R5 . h21 . ib

et ib= ve / (h11 + R3) donc Av = vs/ve= -R5 . h21 / (h11+R3)= - 2,2k . 180 / (2k+10k) = 33

gv=20.log(Av) = 30db.

Rsistance d'entre: Re

Re= ve/ie= R1 // R2 // (R3+h11) = 4,3k

Rsistance de sortie: Rs

Rs = vs/is (avec eg=0) = R5=2,2k car ib=0

VI) Association de montages transistors (impdance d'entre et de sortie)

a) Impdance d'entre: Ze. Elle correspond ve/ie (elle se calcule partir du schma simplifi

en dynamique).

b) Impdance de sortie: Zs. Elle correspond vs/is (elle se calcule aussi partir du schma sim-

plifi en dynamique mais: il faut remplacer le gnrateur d'attaque (Ve) par sa rsistance

interne.

c) Amplification vide ou en charge (influence des impdances d'entre et de sortie)

Ve

ie

Ze

Eth

Zs

Vs

Quadriple actif

Ve

ie

Ze1

E1

Zs1

Vs

Ze

Le gain vide est donn par Av=Vs/Ve = Eth/Ve. Le gain en charge (cas de l'association de 2

cellules) se trouve modifi (voir schma ci dessus) Ac= Vs/Ve = (Eth/Ve) . Ze2 / (Ze2+Zs1)



4/6

VII) Calcul des condensateurs de liaison ou de dcouplage.

GND

+Vcc

Ve

C1

R1

R2

R3

R4

R5

C2

C3

T1

Vs

On veut calculer C1 C3 pour obtenir une frquence de cou-

pure basse infrieure 50Hz.

Pour le calcul de C3 on reliera la charge Ru (utilisation) en

sortie (On prendra Ru = 4,7k ).

Le calcul de C2 sera fait en ngligeant l'impdance de C1 et

a) Calcul de C1.

Le schma quivalent en dynamique du montage

correspond au quadripole reprsent ci-contre(fig1). Nous avons calcul prcdemment

Re=4.3k, Rs=2.2k et Av=33.Il suffit d'ajouter C1 et d'crire la nouvelle fonc-

tion de transfert vs/ve.

Le schma correspond alors la figure 2.

ve

ie

Rg

eg

vsRs

is

ReAv.ve

Quadripolefig1

vs/ve=(vs/v1).(v1/ve)= Av. Re/(Re+1/jC1w)

Soit vs/ve = Av . j.Re.C1.w / (1+j.Re.C1.w)

Nous avons donc un dispositif de type passe

haut, dont la frquence de coupure basse est

f1=1/2.. Re.C1

ve

ie

Rg

eg

vsRs

is

ReAv.v1

Quadripolefig2

C1

v1

Si on dsire f1=50Hz (Attention il faudrait prendre f1740nF pour avoir f1


5/6

On calcule alors Ac = 33 . 4,7k / (2,2k+4,7k) = 22

La pulsation de coupure basse correspond : w3 = 1/(Rs+Ru).C3

d'ou la frquence de coupure basse = f3 = 1/2..(Rs+Ru).C3 . Si on dsire avoir f3= 50Hz (Rap-pel: il faudrait prendre plus bas car les trois condensateur apporterons chacun 3db d'attenuation

pour leur frquence de coupure).

C3 = 1/2..(Rs+Ru).f3 = 0,46 . 10-6 = 0,46F

C3>460nF pour avoir f3


6/6

Courbe de gain en db

Application numrique:

Ce1+ 10

3.181

2.103+10.103

2..50.103= 51.106F 50F Ce=C2>50F pour avoir f2

Documents

Calcul_condensateurs de liaison ou de découplage