ElectroniqueFondamentale.ppt

7/30/2019 ElectroniqueFondamentale.ppt

1/71

A. Oumnad - Ecole Mohammadia d'Ingnieurs 1

lectroniquelectroniqueFondamentaleFondamentale

A. OUMNAD


2/71


SOMMAIRESOMMAIRE

z

Notions gnrales dlectricit etdlectroniquez Conducteurs et Semi-Conducteurz La diode et ses applicationsz Le transistor et ses applications

z LAmplificateur oprationnel et sesapplications


3/71


Loi dOhmLoi dOhm

I

RU+

-

U = R I

zU en Volt (V)zR en Ohm ()zI en Ampre (A)

Opposition

Cause

Effet


4/71A. Oumnad - Ecole Mohammadia d'Ingnieurs 4

CONVENSIONCONVENSION

z flches de la tension et du courant en sens inversez Tension diffrence de potentielz La flche de la tension pointe vers le point de

potentiel lev " + chaud " , "qui pousse"

RA B

U = Va - Vb

I



La masseLa masse

A

C

B

VA VB

VC

U

La borne (La borne (--) de l'alimentation est prise comme point) de l'alimentation est prise comme pointde rfrence (V=0) par rapport auquel sont mesursde rfrence (V=0) par rapport auquel sont mesursles tensions de tous les points du montageles tensions de tous les points du montage



RsistancesRsistances

chiffres significatifs

nombre de zros tolrance Noir

Maron

Rouge

Orange

jaune

Vert

Bleu

Violet

Gris

Blanc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

5600 = 5.6 k 5%

chiffres significatifs

nombre de zros tolrance

47500 = 47.5 k 2%



ExemplesExemples

.. = .. k %

.. = .. k %

.. = .. k %

Noir

Maron

Rouge

Orange

jaune

Vert

Bleu

Violet

Gris

Blanc

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


8/71


Association des rsistancesAssociation des rsistances

R1

R2

R = R1+R2

R1

R2

R = R1+R2

R1R2


9/71


ExempleExemple

1 k 20 k10 k

40 k

R = . k


10/71


Les tensions s'ajoutent comme des vecteursLes tensions s'ajoutent comme des vecteurs

V2

V1

U

V3

R1

R2

R3 R4

I1

I2I3

V1=R1 I1V2=R2 I1V

3=R

3I2= R

4I3

U = V1+V2+V3

U = R1 I1 + R2 I1 + R3 I2

Ou

U = R1 I1 + R2 I1 + R4 I3


11/71


PuissancePuissance

P = U I

Un composant ayant une tension U ses bornes etUn composant ayant une tension U ses bornes etqui est travers par un courant I dissipe unequi est travers par un courant I dissipe unepuissance Ppuissance P

zU en Volt (V)zI en Ampre (A)zP en Watt (W)

RURIUIP

22 ===Pour une rsistance :


12/71


Diviseur de potentiel 1Diviseur de potentiel 1

U

R1

R2

V =

R1+R2

R2 U


13/71



U1

R1 R2

U2

URR

RU

RR

RV 21

21

1

21

2

++

+=


14/71



U1

R1 R2

U2

U3

321

32

21

1

R1

R1

R1

UR1U

R1U

R1

V++

++=

3

R3


15/71


CondensateurCondensateur

Condensateur Rservoir

Le condensateur est un composant passif qui trouve deLe condensateur est un composant passif qui trouve demultiples Applications en lectronique. Pour simplifiermultiples Applications en lectronique. Pour simplifieron peut le considrer comme un rservoir dont laon peut le considrer comme un rservoir dont la

capacit C s'exprime en Farad (F)capacit C s'exprime en Farad (F)


16/71


Charge et dcharge d'un condensateur travers une rsistanceCharge et dcharge d'un condensateur travers une rsistance

R

C

K1

K2VcE


17/71


Charge : K1 ferm K2 ouvertCharge : K1 ferm K2 ouvert

t

Vc

I

E

R

C VcE

I

zAu dbut Courant important

Charge rapide

zVers la fin Courant tend vers 0

Vc tend vers E

= RCt-

C e-1EVRE


18/71


DhargeDharge : K2 ferm K1 ouvert: K2 ferm K1 ouvert

t

Vc

I

E

R

C VcI

zAu dbut Courant important

Dcharge rapide

zVers la fin Vc tend vers 0

Le courant tend vers 0

RCt-

C eEV =RE


19/71


En gnralEn gnral

( )RC

t-

0 eV-V-VV(t) =

t

Vc

V3

V1

V2

V4

( ) ( )RC

t-

244 eVV-VtV = ( ) ( )RC

t-

311 eVV-VtV =

On place l'origine des temps au dbut de la courbe qui nousintresse et on utilise la relation :


20/71


Exemple : calculer la priode TExemple : calculer la priode T

t

E

2E

2E

-E

2T

T

( ) ( )

== 1e

23Ee

2EEEtV RC

t-RC

t-

2E)

2T(V =

2E1e

23E 2RC

T-=

)3(LogRC2T=


21/71


Association de condensateursAssociation de condensateurs

Parallle

Srie

C1

C1

C=C1+C2C2

C=C1C2

C1+C2

C2


22/71


Conducteur et semi conducteursConducteur et semi conducteurs


23/71


Dans un solide on trouve trois catgories d'lectrons :

zLes lectrons des couches infrieures fortement lis leurs noyaux Pas beaucoup d'intrt pour l'lectronique

zLes lectrons de valence

Gravitent autour de deux noyaux nergie dans la bande de valence

zLes lectrons libre

Se dplace librement dans le cristal nergie dans la bande de conduction

Niveaux d'nergie des lectronsNiveaux d'nergie des lectrons

nergie

Bande de conduction

Bande de valence

Bande interdite = gap


24/71


ConducteurConducteur

z Les Bandes de conduction et de valence sechevauchent, il n'y a pas de gap

z L'agitation thermique suffit largement pourlibrer les lectrons (amener leur nergiedans la bande de conduction)

z Chaque atome libre au moins un lectronzNombre trs important d'lectrons libresz Le branchement d'un gnrateur de tension

produit un champs lectrique qui attire leslectrons produisant un courant important


25/71


Les isolantsLes isolants

z Les Bandes de conduction et de valence

sont spare par un gap trs importantz L'agitation thermique mme temprature

leve ne parvient pas librer les

lectrons.z Aucun lectron librez

Le branchement d'un gnrateur ne produitaucun courant

L iL i d t (i t i )d t (i t i )


26/71


Les semiLes semi--conducteurs (intrinsques)conducteurs (intrinsques)

z Constitus de matriaux ttravalent purs comme lesilicium ou le germanium (4 lectrons de valence)

z Le gap a une largeur relativement faible (1 eV)z A trs basse temprature (0K), les SC intrinsques

sont parfaitement isolants.z L'agitation thermique la temprature ambiante suffit

pour librer un nombre d'lectrons relativementimportantz La conductivit d'un SC dpend donc fortement de la

temprature.z Un atome qui perd un lectron devient un ion positif.Le manque d'lectron est dsign par trou.


27/71


Les Deux types de conductionLes Deux types de conduction

I

1

2

3

4

5

6

Conduction = dplacement d'une charge lectriquezConduction par lectrons libre (charge ngative)z

Conduction par trou : un trou (charge positive)peut se dplacer provoquant un courantzLa conduction par trou est plus lente que la

conduction par lectrons libres

SC E i d N


28/71


SC Extrinsque de type NSC Extrinsque de type N

z On introduit un matriaupentavalent (donneur) avec 5lectrons sur la couche de valencecomme antimoine, phosphore ouarsenic

z Chaque atome introduit un lectron

libre sans laisser de trou

z Le nombre d'lectrons est bien plusimportant que celui des trous. Ce

sont les porteur majoritaires

z La conduction est essentiellement

une conduction d'lectrons

lectron

libre

Si Si

Si

Si

P

SC t i d t PSC t i d t P


29/71


SC extrinsque de type PSC extrinsque de type P

z On introduit un matriau (accepteur)avec 3 lectrons sur la couche devalence comme le bore, l'aluminium,le gallium ou l'indium

z Chaque atome introduit un trou sanslibrer d'lectron

z Le nombre de trou est bien plusimportant que celui des lectrons. Ce

sont les porteur majoritaires

z La conduction est essentiellement une

conduction de trou

Trou

Si Si

Si

Si

In


30/71


La diodeLa diode

La diode est un composant qui ne laisseLa diode est un composant qui ne laissepasser le courant lectrique que dans unpasser le courant lectrique que dans un

seul sensseul sens

Elle est ralise l'aide d'uneElle est ralise l'aide d'unejonction PNjonction PNobtenue en collant un SC (N) un SC (P) d'oobtenue en collant un SC (N) un SC (P) d'o

l'appellationl'appellation diode J onctiondiode J onction

P Nanode cathode

A

A K

K

P l i ti d l di dP l i ti d l di d


31/71


Polarisation de la diodePolarisation de la diode

Une diode est polarise enUne diode est polarise endirectedirecte si on applique unesi on applique unealimentation avec (+ sur A) et (alimentation avec (+ sur A) et (--sur K), la diode est alorssur K), la diode est alorspassantepassante ouou conductriceconductrice

AA

--

++

KK

Une diode est polarise enUne diode est polarise eninverseinverse si on applique unesi on applique unealimentation avec (+ sur K) et (alimentation avec (+ sur K) et (--

sur A), la diode est alorssur A), la diode est alorsbloque,bloque, aucun courant ne laaucun courant ne latraversetraverse

--

++

AA

KK

II

Caractristique de la diodeCaractristique de la diode


32/71


Caractristique de la diodeCaractristique de la diode

AA

--

++

II

VV

0.2 0.4 0.6 0.8

10

20

3040

50

60

70

80

VD

ID (mA)

(V)

La diode a unLa diode a un seuilseuil de conduction.de conduction.Elle commence conduireElle commence conduiredoucement vers Vdoucement vers VDD de l'ordre dede l'ordre de

0.3V . Elle est franchement0.3V . Elle est franchementconductrice quand Vd est de l'ordreconductrice quand Vd est de l'ordrede 0.7Vde 0.7V

Pour faciliter, on adopte unePour faciliter, on adopte une

caractristique idalise :caractristique idalise :zz VVDD < 0.7 V< 0.7 V diodediode BloquBloqueezz VVDD = 0.7 V= 0.7 V diodediode conductriceconductricezz

Le courant doit tre limitLe courant doit tre limit

avecavec

une rune rsistance externesistance externe 0.2 0.4 0.6 0.810

20

30

40

5060

70

80

VD

ID (mA)

(V)

Comment calculer ?Comment calculer ?


33/71


Comment calculer ?Comment calculer ?

Diode conductrice = tension de 0.7VDiode conductrice = tension de 0.7VDiode bloque = interrupteur ouvertDiode bloque = interrupteur ouvert

II

UU

RR

U = 15 VU = 15 VR = 1 kR = 1 kCalculer I et le tension auxCalculer I et le tension auxborne de Rborne de R

V14.30.7-15V-UVVVUou

V14.3mA14.31000RIV

mA3.141000

7.015R

VUI

VRIU

DRDR

R

D

D

===+=

===

===

+=

Redressement mono alternanceRedressement mono alternance


34/71


L'objectif est de partir de la tension alternativeL'objectif est de partir de la tension alternativeissue du secteur pour obtenir une tension continueissue du secteur pour obtenir une tension continuePermettant d'alimenter les circuit lectroniquesPermettant d'alimenter les circuit lectroniques

Ve > 0Ve > 0 diode conductricediode conductrice interrupteur ferminterrupteur ferm VVLL ==VeVe

VeVe > 0> 0 diode bloqudiode bloquee interrupteur ouvertinterrupteur ouvert VVLL = 0= 0

IL

VLRLSecteur Ve

Ve

VL

[ ]

E)cos(2E

d)sin(E21V

0

0

L

==

=

double alternancedouble alternance transfo 3 filstransfo 3 fils


35/71



ILSecteur

RL

D1

D2

V1

V2 VL

ILSecteur

RL

D1

V1

V2 V

L

ILSecteur

RL

D2

V1

V2 V

L

V1

V2

VL



36/71



[ ]

E2)cos(

E

d)sin(E1V

0

0

L

==

=

ILRSecteurL

LVVe

D1

D2 D3

D4

ILRSecteurL

LVVe

D1

D2

ILRSecteurL

LVVe

D3

D4

VL

V1

Filtrage par condensateur en tteFiltrage par condensateur en tte


37/71


Filtrage par condensateur en tteFiltrage par condensateur en tteIL

RLVLSecteur Ve

C

Cf2

I

CfR2EV L

L

=

VL

2V

Ondulation

Secteur

D1

D2

C

IL

RL

VL

2V

Cf4

I

CfR4EV L

L

=

Position du problmePosition du problme


38/71


Position du problmePosition du problme

On dsire raliser une alimentationOn dsire raliser une alimentation

6V, 100 mA,6V, 100 mA,

V=0.2VV=0.2V. Il faut choisir le transfo et le condensateur. Il faut choisir le transfo et le condensateur

Avec un double alternance on obtient C=1250Avec un double alternance on obtient C=1250 FF

On prendOn prend C= 2200C= 2200 FF, cela compensera un peu les, cela compensera un peu leseffets non pris en compte.effets non pris en compte.

Avec un transfoAvec un transfo point milieu on a :point milieu on a :

VmaxVmax = tension d= tension dsirsire +e +V + VV + VDD = 6+0.2+0.7= 6+0.2+0.7 7V7VAvec un pont :Avec un pont : VmaxVmax = 6+0.2+0.7+0.7= 6+0.2+0.7+0.7 7.6V7.6VVeffVeff= 7 /= 7 / 2 =2 =5V5V ou 7.6 /ou 7.6 / 2 =2 =5.37V5.37V

L'expL'exprience montre que les transfo du commerce nerience montre que les transfo du commerce nesont pas de trsont pas de trs grande qualits grande qualit,, ""dds qu'on les charges qu'on les chargeil se casse la gueule"il se casse la gueule"

On prendra donc un transfoOn prendra donc un transfo 226V , (200 mA ou +)6V , (200 mA ou +)

Le transistor jonctionLe transistor jonction


39/71


Le transistor jonctionLe transistor jonction

Le transistor est constitu de 3 couches de semiLe transistor est constitu de 3 couches de semi--conducteurs. Onconducteurs. On

distingue les transistor NPN et les transistor PNPdistingue les transistor NPN et les transistor PNP

NPN

B

C

E

E

C

B PNP

B

C

E

E

C

B

Il a trois bornes:Il a trois bornes:zz LaLa basebase traverse par le couranttraverse par le courant IIBB, est le plus souvent utilise, est le plus souvent utilise

comme l'entre de commandecomme l'entre de commandezz LeLe collecteurcollecteur, travers par le courant, travers par le courant IICC, est le plus souvent utilis, est le plus souvent utilis

comme de sortiecomme de sortiezz L'metteurL'metteur travers par le couranttravers par le courant IIEE, est le plus souvent utilis, est le plus souvent utilis

commecomme rferencerference

Caractristique du transistorCaractristique du transistor


40/71


Caractristique du transistorCaractristique du transistor

Le transistor est unLe transistor est un amplificateur de courantamplificateur de courant, il, ilest caractris par la relation fondamentale :est caractris par la relation fondamentale :

IICC ==IIBB

Ic (mA)

Vce

=20A

80A

60A

40A

100A

120A

140A

2

4

6

8

10

12

14

16

IB

160A

On constate aussi :On constate aussi :zz IIEE = I= ICC + I+ IBBzz La jonction (La jonction (diodediode) base) base--metteurmetteurdtermine l'tat du transistor, quanddtermine l'tat du transistor, quandelle conduit il conduit, et on aelle conduit il conduit, et on aVVBEBE=0.7V=0.7Vzz La tension VLa tension VCECE est impose par leest impose par le

circuit extrieurcircuit extrieurzz La jonction baseLa jonction base--collecteurcollecteurfonctionne en inverse cause defonctionne en inverse cause del'effet transistor,l'effet transistor, "il vaut mieux"il vaut mieux

l'oublier"l'oublier"

E

C

B

IC

IE

IB

Polarisation du transistorPolarisation du transistor


41/71


zz On dtermine le courant IB en crivant laOn dtermine le courant IB en crivant laloi d'ohm dans la maille d'entreloi d'ohm dans la maille d'entreVcc = RVcc = RBB IIBB + 0.7 + R+ 0.7 + REE IIEE

est en gest en gnnral > 100 ,ral > 100 , IICC IIEE

zz IICC en dcoule puisqueen dcoule puisque IICC == IIBBzz La tension VLa tension VCECE est dest dtermintermine ene en crivantcrivant

la loi d'ohm dans la maille de sortiela loi d'ohm dans la maille de sortieVcc = RVcc = RCC IICC + V+ VCECE + R+ REE IIEE (I(ICC IIEE))VV

CECE= V= V

cccc-- ((RR

CC+ R+ R

EE) I) I

CC

Polarisation du transistorPolarisation du transistor

Polariser le transistor c'est le faire conduire l'aide d'unePolariser le transistor c'est le faire conduire l'aide d'unealimentation continuealimentation continue et un circuit de polarisation pour le mettreet un circuit de polarisation pour le mettredans un tat donn par (Idans un tat donn par (IBB, I, ICC, V, VCECE))

Vcc

Rc

Rb Ic

Ib

E

B

C

RE

Polarisation par une rsistance de basePolarisation par une rsistance de base

EB

ccB RR

7.0VI

+

=

Polarisation par une rsistance de base : Exemple 1Polarisation par une rsistance de base : Exemple 1


42/71


Calculer ICalculer IBB, I, ICC, V, VCECE, V, VEE, V, VBB

Vcc

RcRb

Ic

Ib

E

B

C

RE

1k1k

750K750K4K4K

100100 12V12V

A13.3K850

11.3V1K100750K

0.7V-12VIB ==+=

mA1.33A13.3100II BC ===

V5.35mA1.331K)(4K-12VVCE

=+=

1.33VmA1.331KIRV CEE ===

2V0.7V1.33VV0.7VV EB +=+=

Polarisation par rsistance de base : exemple 2Polarisation par rsistance de base : exemple 2


43/71


Polarisation par rsistance de base : exemple 2Polarisation par rsistance de base : exemple 2

Calculer les rsistances pour avoir VCalculer les rsistances pour avoir VEE=2V, I=2V, ICC=1mA, V=1mA, VCECE=5V=5V

Vcc

Rc

Rb

Ic

Ib

E

B

C

RE

100100 12V12V

K2mA1

2VRIRV ECEE ===

K5mA1V5R

5V2-5-12IR

VVIRV

C

CC

ECECCCC

==

==

++=

K930mA0.012.7-12R

IRV-V

B

BBBCC

==

=

Polarisation par pontPolarisation par pont


44/71


Vcc

Rc

RB1 Ic

IB

E

B

C

RE

RB2

I1

I2

Pour faciliter le calcul, RPour faciliter le calcul, RB1B1 et Ret RB2B2 sont choisies de sorte que Isont choisies de sorte que I11

soit au moins 10 fois > Isoit au moins 10 fois > IBB ce qui permet de ngliger Ice qui permet de ngliger IBB etetd'crire Id'crire I11 = I= I22 = I= IPP et de considrer que Vet de considrer que VBB ne dpend que dene dpend que deRRB1B1 et Ret RB2B2

)IRR(-VV

IRVIRV

IetIIRV0.7V-VV

VRR

RV

CECCCCE

CECECCcc

BCCEE

BE

CC2B1B

2BB

+

++

+

Polarisation par pont : exemple 1Polarisation par pont : exemple 1


45/71


p p p

Vcc

Rc

RB1

Ic

IB

E

B

C

RERB2

I1

I2

56K56K

10K10K2K2K

10K10K

12V12V

100100

Calculer VCalculer VBB, V, VEE, I, ICC, I, IBB, V, VCECE, V, VCC

V82.1V12

k66

k10V

RR

RV cc

2B1B

2BB ==

+

V5.30.56mA12K-V12)IRR(-VV CECCCCE =+

1.12V0.7-1.820.7V-VV BE ===

mA0.56K2

V12.1R

VII

E

EEC ===A5.6

100560A

II CB ==

=

6.4V5.28V1.12VVVV CEEC =+=+=

Polarisation par pont : Exemple 2Polarisation par pont : Exemple 2


46/71


Calculer les rsistances pour avoir :Calculer les rsistances pour avoir :VVEE=2V, I=2V, ICC=1mA, V=1mA, VCECE=5V, I=5V, IPP = 20 x I= 20 x IBB

mA0.21001mA20IP ==

K60mA2.0V12

IVRR

P

CC2B1B ===+

K13.5mA0.22.7V

I

V

R P

B2B ===

46.5K13.5K-K60R-60KR 2B1B ===

Vcc

Rc

RB1

Ic

IB

E

B

C

RERB2

IP

12V12V

100100IP

K21mA2VIVR CE

E ===

K51mA

2V-5V-12VI

V-V-VR

C

ECEccC ===

Transistor bipolaire en amplificationTransistor bipolaire en amplification


47/71


p pp p

to

IB

t

IB0

to

IC= I

B

t

IC0

IC

IB

to

t

VCE0

VCE

Le transistor tant polaris, que seLe transistor tant polaris, que sepassepasse--tt--il si on fait varier lgrement Iil si on fait varier lgrement IBBautour de sa position de repos Iautour de sa position de repos IB0B0 ??

zzSi ISi IBB alors Ialors ICC fois + vitefois + vitezzSi ISi IBB alors Ialors ICC fois + vitefois + vitezzVVCECE = V= Vcccc-- ((RRCC + R+ REE) I) ICC

donc si Idonc si ICC varie alors Vvarie alors VCECE varievarie

(R(RCC+R+REE) fois plus vite mais en) fois plus vite mais enopposition de phaseopposition de phase

L'effet d'amplification apparatL'effet d'amplification apparat

donc clairement. Les variationdonc clairement. Les variationobissent deux lois :obissent deux lois :zz La caractristique du transistor :La caractristique du transistor :

IICC==IIBBzz

La loi d'Ohm dans le circuit deLa loi d'Ohm dans le circuit desortie (sortie (droite de chargedroite de charge))

Illustration graphique de lamplificationIllustration graphique de lamplification


48/71


Illustration graphique de l'amplification du transistor bipolairIllustration graphique de l'amplification du transistor bipolaireezz La droite ILa droite ICC==IIBB donne la variation de Idonne la variation de ICC en fonction de Ien fonction de IBBzz La droite de chargeLa droite de charge VVCECE = V= Vcccc-- ((RRCC + R+ REE) I) ICC donne lesdonne les

variation de Vvariation de VCECE en fonction de Ien fonction de ICC

2 4 6 8 10 12

Vce

Ic

IB

2

1

1020

(mA)

(V)(A)

VVCECE=V

=Vcccc--((

RRCC+R+REE)I)I

CC

IICC == IIBB

Capacit de liaisonCapacit de liaison


49/71


Pour appliquer le signal d'entre amplifier et prlever lePour appliquer le signal d'entre amplifier et prlever lesignal de sortie amplifisignal de sortie amplifi (signaux alternatifs)(signaux alternatifs) sanssansperturber le point de fonctionnement statique du montage,perturber le point de fonctionnement statique du montage,on fait appel des capacits de liaison qui laissent passeron fait appel des capacits de liaison qui laissent passer

l'alternatif mais pas le continul'alternatif mais pas le continuVcc

E

B

C

vevs


50/71

Montage metteur communMontage metteur commun

V


51/71


Gain en tensionGain en tension

Ce montage tire son nom du fait queCe montage tire son nom du fait que

l'metteur est reli la masse.l'metteur est reli la masse.Dans le schma quivalent pour lesDans le schma quivalent pour lesvariation :variation :zz les condensateur sont des courtles condensateur sont des court--

circuitscircuitszz L'alimentation est une masse carL'alimentation est une masse carsa valeur ne peut variersa valeur ne peut varierzz RRBB = R= RB1B1 // R// RB2B2

Vcc

E

B

C

ve

vs

ve vSRc

iC

RB h11

B C

iB

iB

iC

E

RB1

RB2

v h ie b

=11

v R i R i s c c c b= =

Av

v

R

hv

s

e

c= =

11

Emetteur commun avec rsistance dmetteurEmetteur commun avec rsistance dmetteur


52/71


Le montage dcrit ciLe montage dcrit ci--dessus prsente l'inconvnientdessus prsente l'inconvnient d'instabilitd'instabilit

thermiquethermique. On y remdie en introduisant une rsistance d'metteur.. On y remdie en introduisant une rsistance d'metteur.Vcc

E

B

C

vevs

B C

Eh11

iB

iB

iC

ve v

S

RcRB

iC

RE

( )v h i R i h R i e b E b E b= + + = + +11 11 1 1( ) ( )

v R i R i s c c c b= =

Av

v

R

h R

R

Rv

s

e

c

E

C

E

= =

+ +

11 1( )

Application numrique 1Application numrique 1

V 12V12V


53/71


Cet amplificateur a unCet amplificateur a un

gain de 230 qui est unegain de 230 qui est unevaleur toutvaleur tout faitfaitrespectable pour cerespectable pour cegenre d'amplificateurgenre d'amplificateur

PolarisationPolarisation ::calculer les rsistances pour avoircalculer les rsistances pour avoirVVCECE = 6V, I= 6V, ICC = 1mA= 1mA

tude dynamique :tude dynamique :Calculer hCalculer h1111 et le gain en tension Avet le gain en tension Av

230-

2.6k

6k100-

h

R-A

11

cv

==

( ) =

= 2600I26

h mAE11

Vcc

E

B

C

ve

vs

12V12V

100100

RCRB

K61mA6V

I

V-VR

C

CECCC ===

M1.130.01mA11.3V

I

V-VR

B

BECCB ===

Application numrique 2Application numrique 2

V 12V12V


54/71


La rLa rsistance Rsistance REE a un rle dea un rle de

stabilisation thermique maisstabilisation thermique maiselle a une influenceelle a une influence nnfastefastesur du gainsur du gain en tension. Il vaen tension. Il vafalloir trouver unefalloir trouver une paradeparade..

PolarisationPolarisation ::

calculer les rsistances pour avoir :calculer les rsistances pour avoir :VVCECE = 5V, V= 5V, VEE = 1V, I= 1V, ICC = 1mA= 1mAtude dynamique :tude dynamique :Calculer hCalculer h1111 et le gain en tensionet le gain en tension

( ) == 2600I26h

mAE11

Vcc

E

B

C

ve

vs

12V12V

100100

RCRB

RE

K11mA1V

I

VR

E

EE ===

K61mA6V

I

V-V-V

R C

ECECC

C ===

6-K1

K6-R

R-A

E

C

v

===

M10.01mA10.3V

I

V-VR

B

BCCB ==

La paradeLa parade


55/71


La rsistasse RLa rsistasse REE est dcoupleest dcouplepar un condensateur qui :par un condensateur qui :

zz N'intervient pas en statique,N'intervient pas en statique,et Ret REE peut jouer son rle depeut jouer son rle destabilisation thermiquestabilisation thermique

zz Se comporte comme unSe comporte comme uncourtcourt--circuit en dynamique, Rcircuit en dynamique, REEn'apparat pas dans le schman'apparat pas dans le schma

quivalent et l'expression duquivalent et l'expression dugain est :gain est :

Vcc

E

B

C

ve

vs

12V12V

100100

RCRB

RE

11

cv h

RA=

RREE est prsente pourest prsente pourles courants continusles courants continuset absente pour pouret absente pour pour

les courants alternatifsles courants alternatifs

Montage collecteur communMontage collecteur communVcc B Cii


56/71


On peut se demander On peut se demander quoi sert ce montagequoi sert ce montagepuisqu'il a un gain de 1.puisqu'il a un gain de 1.C'est ce qu'on va voir !C'est ce qu'on va voir !

cc

E

B

C

vevs

RB1

RERB2

B C

E

h11v

e

vs

v h R

v R

e 11 E

s E

= + +

= +

i i

ib b

b

( )

( )

1

1

A =v

v=

R

h Rv

s

e

E

11 E

( )

( )

+

+ +

1

11

B E

ve

h11ib

ib

ie

vs

RE

ii

ip

RB

ieib

RB

RE

ie

ib

Impdance dentre et de sortieImpdance dentre et de sortie


57/71


Le gain en tension seul ne suffit pas caractriser unLe gain en tension seul ne suffit pas caractriser unamplificateur.amplificateur.

zzVu de l'entre, l'amplificateur se comporte comme uneVu de l'entre, l'amplificateur se comporte comme unersistancersistance qu'on appellequ'on appelle impdance d'entreimpdance d'entre..

zzVu de la sortie, il se comporte comme unVu de la sortie, il se comporte comme un gnrateurgnrateur dedetension internetension interne Vi = AvVi = Av VeVe en srie avec uneen srie avec une rsistancersistancequ'on appellequ'on appelle l'impdance de sortiel'impdance de sortie

Avve

Zs

ZeVe Vs

ie is

Zv

iee

e

= Zv

iss co

s cc

=)

)

zz UnUn bonbon amplificateuramplificateurest caractris par :est caractris par :

zz ZeZe trstrs relevereleve

zz ZsZs trstrs faiblefaible

Compromis GainCompromis Gain -- ImpdancesImpdances


58/71


metteur communmetteur commun Collecteur communCollecteur commun

11Be hRZ //=

Z = RS C

)R(h//RZ E11Be +=

= 11S

hZ

Reprenons l'exempleReprenons l'exempleprcdentprcdent

Av = 230Av = 230ZZ

ee= 1M // 2.6K= 1M // 2.6K 2.6 k2.6 k

ZcZc ==RcRc = 6K= 6K

Si on prend un C.C. avecSi on prend un C.C. avecVV

EE=6V et I=6V et I

EE = 1 mA= 1 mA

RREE=6k, R=6k, RBB=530k, h=530k, h1111=2.6k=2.6kAv = 1Av = 1

ZZee

280 K280 KZcZc = 26= 26

On constate que l'E.C. a un bon gain mais des impdance mdiocreOn constate que l'E.C. a un bon gain mais des impdance mdiocre

alors que le C.C. a un gain mdiocre et des impdances trs corralors que le C.C. a un gain mdiocre et des impdances trs correctesectes

Application ComparativeApplication Comparative


59/71


Vcc

E

B

C

vs

RB1

RERB2

Vcc

E

B

C

12V12V

100100

RCRB

RE

VE=6V et IE = 1VE=6V et IE = 1 mAmA

VVEE=5.5=5.5VVCECE = 5.5V= 5.5VIIEE = 1= 1 mAmA

5.5k

1k

1030k

AV=-210

Ze=2.6k

Zs=5.5K

AV=1

Ze=282k

Zs=26

Voici 2Voici 2montages,montages,

un EC et unun EC et unCCCC

Emetteur commun seulEmetteur commun seul


60/71


Avve

Zs

ZeVeVs=?

ie3k

20mV

EC

200

9.3mV9.3mV

1962mV1962mV69mV69mV

AV=-210Ze=2.6k

Zs=5.5K

On injecte 20On injecte 20 mvmv,,

on rcupre 69 mVon rcupre 69 mVet pourtant, on a unet pourtant, on a un

gain de 210gain de 210

Emetteur commun suivi du Collecteur communEmetteur commun suivi du Collecteur commun


61/71


Avve

Zs

ZeVe

Vs=?

ie3k

20mV

EC

Avve

Zs

Ze

CC

200

9.3mV9.3mV

1962mV1962mV

1703 mV1703 mV

1924.5 mV1924.5 mV 1924.5mV1924.5mV

AV=-210

Ze=2.6k

Zs=5.5K

AV=1

Ze=282k

Zs=26

on rcupreon rcupre1703 mV1703 mV

Cest mieuxCest mieux

Amplificateur OprationnelAmplificateur Oprationnel


62/71


z

Amplificateur Diffrentiel trs grand gain :Vs = A Ve avec A > 106

z Trs grande Impdance dentre

Courants dentre nulsz Trs faible impdance de sortie

+

-

Ve VsA

Mode de fonctionnement linaireMode de fonctionnement linaire


63/71


z Ampli Op aliment entre Vcc et VeeVcc < Vs < Vee soit Vs = qq Volts

z Comme A est trs grand

(V+ - V-) 0

+

-

Ve VsA

Vcc

Vee

VV++ = V= V--

VVSS = A (V= A (V++ -- VV--))

Amplificateur inverseurAmplificateur inverseur


64/71


virtuellemasse0V0V == +

+

-Ve

Vs

R2

R1

i

i

es vR

Rv

1

2=

iR-viRv

2s

1e

==

Amplificateur Non InverseurAmplificateur Non Inverseur


65/71


ee vVvV ==+

iRv-viRv

2es

1e

==

e

1

2e

1

2es v

R

R1v

R

Rvv

+=+=

e

1

2s v

R

R1v

+=

+

-vs

R2

R1

ii

ve

Montage suiveurMontage suiveur


66/71


es vv =

=Ze 0Zs =

+

-vsve

SommateurSommateur inverseurinverseur


67/71


+- vs

RB

R1i

v1

v2R2

i1

i2

)vv(R

RV 21

A

Bs +=

21

222

111

iii

iRv

iRv

+=

=

=

iR-v Bs =

+=

2

2

1

1

BsR

V

R

VRV

A21 RRRavec ==

SommateurSommateur Non InverseurNon InverseurR

B


68/71


+

-vs

RA

R1

ve1

ve2R

2

vR v R v

R R

+ =++

2 1 1 2

1 2

vR

R Rv

A

A B

s

=+

R v R vR R

RR R

vA

A B

s

2 1 1 2

1 2

++

=+ ( ) ( )

v R RR R R

R v R vs A B

A= ++ +1 2

2 1 1 2

( )vR R

R v vsA B

A=

+

+2 1 2

v v vs

= +1 2

Si RSi R11 = R= R22

Si en plus RSi en plus RAA

= R= RBB

Amplificateur diffrentielAmplificateur diffrentielR


69/71


vR

R Rv+ =

+2

1 2

2

v R v R vR RB A S

A B

= ++1

R

R R

vR v

R R

R v

R R

B

A B

A S

A B

2

1 2

2

1

+=

++

+

vR R

R

R

R Rv

R

R Rvs

A B

A

B

A B

=+

+

+

2

1 2

2 1

v v vs = 2 1SiSiRR11 = R= R22 etet RRAA = R= RBB

+

-vs

RB

RA

R1

v1

v2

R2

MontageMontage integrateurintegrateur


70/71


v Rie =

iv

R

e=

Q CVC=

dt

dvC

dt

dQi C==

SC1

c vdt)t(iv == v v t d t s CR e=

1 ( )

sc v-v =

+

-vs

C

ive

masse virtuelle

vC

iR

Montage drivateurMontage drivateur


71/71


i CdV

dtC

dv

dt

C e= =

v Ris =

v RC

dv

dtse

=

ec vv =

+- vs

C

ive

masse virtuelle

vC i

R

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