Circuits à transistors bipolaires
Ce montage, classique dans la catégorie amplificateurs de tensions, utilise le gain en courant du transistor bipolaire pour amplifier la tension d'entrée ve.
On remarque que :
- Les condensateurs C1 et C2 sont dit condensateurs de liaison et permettent de filtrer la composante continue des signaux.
- La résistance R4 stabilise le montage face à la dérive thermique du transistor en régime statique.
- La capacité E permet de rendre l'influence de la résistance d'émetteur R4 négligeable en régime dynamique "petits signaux".
En régime statique, le montage est équivalent à :
On fera en sorte d'avoir :
- Ip >= 10.Ib
- Vce = Vcc/2 pour obtenir une dynamique de sortie maximale.
En régime "petits signaux", d'après le principe de superposition, on ne prend pas en compte les composantes continues des courants et tensions. On applique des petites variations de tensions autour du point de repos en ayant préalablement remplacé les générateurs continus par leurs résistances internes (ici l'alimentation +VCC, considérée comme parfaite, sera remplacée par une ligne de masse) et les condensateurs par des courts-circuits. En effet, on considère dans un premier temps que leurs impédances sont nulles dans la gamme de fréquence de l'amplificateur.
On peut donc redessiner le circuit par son modèle équivalent en régime dynamique à vide (le transistor est remplacé par une source de courant parfaite et une résistance d'entrée notée h11 et l'on néglige l'effet Early) :
On peut donc écrire :
Le gain en tension de ce montage à vide est donc dépendant du gain en courant. Remarquez la présence du signe "-" qui traduit le déphasage de 180° du signal de sortie vis à vis de l'entrée.
Oublions les mathématiques pour raisonner d'un point de vue plus physique. On sait que les variations du courant ib au niveau de la base du transistor induisent des variations du courant collecteur ic (ic= B.ib) identiques mais amplifiées. De fait, si ib augmente (lors d'une augmentation de la tension d'entrée), ic augmente, et donc la chute de tension aux bornes de Rc augmente, ce qui induit une diminution de la tension collecteur du transistor, il se passe exactement l'inverse si ib diminue.
Calculons les impédances d'entrée et de sortie du montage :
D'où le schéma équivalent suivant :
On remarque qui si l'on relie l'entrée à une générateur de tension, sa résistance interne et l'impédance d'entrée Ze forment un pont diviseur de tension. De fait, pour "récupérer" un maximum de signal en entrée de l'ampli, on veut Ze le plus grand possible, en effet:
Pour la sortie, c'est exactement le même raisonnement, si ce n'est que Zs doit être la plus faible possible.