ElectroniqueFondamentale.ppt.pdf

A. Oumnad - Ecole Mohammadia d'Ingénieurs 1
Électronique
Électronique
Fondamentale
Fondamentale
A. OUMNAD

SOMMAIRE
SOMMAIRE
z Notions générales d’Électricité et
d’Électronique
z Conducteurs et Semi-Conducteur
z La diode et ses applications
z Le transistor et ses applications
z L’Amplificateur opérationnel et ses
applications

Loi d’Ohm
Loi d’Ohm
I
R
U
+
-
U = R I
zU en Volt (V)
zR en Ohm (Ω)
zI en Ampère (A)
Opposition
Cause
Effet

CONVENSION
CONVENSION
z flèches de la tension et du courant en sens inverse
z Tension ≡ différence de potentiel
z La flèche de la tension pointe vers le point de
potentiel élevé " + chaud " , "qui pousse"
R
A B
U = Va - Vb
I

La masse
La 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 point
de référence (V=0) par rapport auquel sont mesurés
de référence (V=0) par rapport auquel sont mesurés
les tensions de tous les points du montage
les tensions de tous les points du montage

Résistances
Résistances
chiffres significatifs
nombre de zéros tolérance Noir
Maron
Rouge
Orange
jaune
Vert
Bleu
Violet
Gris
Blanc
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
5600 Ω = 5.6 k Ω ± 5%
chiffres significatifs
nombre de zéros tolérance
47500 Ω = 47.5 k Ω ± 2%

Exemples
Exemples
…….. Ω = …….. k Ω ± %
…….. Ω = …….. k Ω ± %
…….. Ω = …….. k Ω ± %
Noir
Maron
Rouge
Orange
jaune
Vert
Bleu
Violet
Gris
Blanc
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Association des résistances
Association des résistances
R1 R2
R = R1+R2
R1
R2
R =
R1+R2
R1R2

Exemple
Exemple
1 kΩ 20 kΩ
10 kΩ
40 kΩ
R = …………. kΩ

Les tensions s'ajoutent comme des vecteurs
Les tensions s'ajoutent comme des vecteurs
V2
V1
U
V3
R1
R2
R3 R4
I1
I2
I3
V1=R1 I1
V2=R2 I1
V3=R3 I2= R4 I3
U = V1+V2+V3
U = R1 I1 + R2 I1 + R3 I2
Ou
U = R1 I1 + R2 I1 + R4 I3

Puissance
Puissance
P = U I
Un composant ayant une tension U à ses bornes et
Un composant ayant une tension U à ses bornes et
qui est traversé par un courant I dissipe une
qui est traversé par un courant I dissipe une
puissance P
puissance P
zU en Volt (V)
zI en Ampère (A)
zP en Watt (W)
R
U
RI
UI
P
2
2
=
=
=
Pour une résistance :

Diviseur de potentiel 1
U
R1
R2
V =
R1+R2
R2
U

U1
R1 R2
U2
U
R
R
R
U
R
R
R
V 2
1
2
1
1
2
1
2
+
+
+
=

U1
R1 R2
U2
U3
3
2
1
3
2
2
1
1
R
1
R
1
R
1
U
R
1
U
R
1
U
R
1
V
+
+
+
+
=
3
R3
Theoreme de Milmene

Condensateur
Condensateur
Condensateur Réservoir
Le condensateur est un composant passif qui trouve de
Le condensateur est un composant passif qui trouve de
multiples Applications en électronique. Pour simplifier
multiples Applications en électronique. Pour simplifier
on peut le considérer comme un réservoir dont la
on peut le considérer comme un réservoir dont la
capacité C s'exprime en Farad (F)
capacité C s'exprime en Farad (F)

Charge et décharge d'un condensateur à travers une résistance
Charge et décharge d'un condensateur à travers une résistance
R
C
K1
K2
Vc
E

Charge : K1 fermé K2 ouvert
Charge : K1 fermé K2 ouvert
t
Vc
I
E
R
C Vc
E
I
zAu début
‰ Courant important
‰ Charge rapide
zVers la fin
‰ Courant tend vers 0
‰ Vc tend vers E
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
= RC
t
-
C e
-
1
E
V
R
E
Cte des
temps

Déharge
Déharge : K2 fermé K1 ouvert
: K2 fermé K1 ouvert
t
Vc
I
E
R
C Vc
I
zAu début
‰ Courant important
‰ Décharge rapide
zVers la fin
‰ Vc tend vers 0
‰ Le courant tend vers 0
RC
t
-
C e
E
V =
R
E

En général
En général
( ) RC
t
-
0 e
V
-
V
-
V
V(t) ∞
∞
=
t
Vc
V3
V1
V2
V4
( ) ( ) RC
t
-
2
4
4 e
V
V
-
V
t
V −
= ( ) ( ) RC
t
-
3
1
1 e
V
V
-
V
t
V −
=
On place l'origine des temps au début de la courbe qui nous
intéresse et on utilise la relation :

Exemple : calculer la période T
Exemple : calculer la période T
t
E
2
E
2
E
−
-E
2
T
T
( ) ( ) ⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
=
−
−
−
−
= 1
e
2
3
E
e
2
E
E
E
t
V RC
t
-
RC
t
-
2
E
)
2
T
(
V −
=
2
E
1
e
2
3
E 2RC
T
-
−
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛ −
)
3
(
Log
RC
2
T =

Association de condensateurs
Association de condensateurs
Parallèle
Série
C1
C1
C=C1+C2
C2
C=
C1C2
C1+C2
C2

Conducteur et semi conducteurs
Conducteur et semi conducteurs

Dans un solide on trouve trois catégories d'électrons :
zLes électrons des couches inférieures
¾ fortement liés à leurs noyaux
¾ Pas beaucoup d'intérêt pour l'électronique
zLes électrons de valence
¾ Gravitent autour de deux noyaux
¾ Énergie dans la bande de valence
zLes électrons libre
¾ Se déplace librement dans le cristal
¾ Énergie dans la bande de conduction
Niveaux d'énergie des électrons
Niveaux d'énergie des électrons
Énergie
Bande de conduction
Bande de valence
Bande interdite = gap

Conducteur
Conducteur
z Les Bandes de conduction et de valence se
chevauchent, il n'y a pas de gap
z L'agitation thermique suffit largement pour
libérer les électrons (amener leur énergie
dans la bande de conduction)
z Chaque atome libère au moins un électron
z Nombre très important d'électrons libres
z Le branchement d'un générateur de tension
produit un champs électrique qui attire les
électrons produisant un courant important

Les isolants
Les isolants
z Les Bandes de conduction et de valence
sont séparée par un gap très important
z L'agitation thermique même à température
élevée ne parvient pas à libérer les
électrons.
z Aucun électron libre
z Le branchement d'un générateur ne produit
aucun courant

Les semi
Les semi-
-conducteurs (intrinsèques)
conducteurs (intrinsèques)
z Constitués de matériaux tétravalent purs comme le
silicium ou le germanium (4 électrons de valence)
z Le gap a une largeur relativement faible (1 eV)
z A très basse température (0°K), les SC intrinsèques
sont parfaitement isolants.
z L'agitation thermique à la température ambiante suffit
pour libérer un nombre d'électrons relativement
important
z La conductivité d'un SC dépend donc fortement de la
température.
z Un atome qui perd un électron devient un ion positif.
Le manque d'électron est désigné par trou.

Les Deux types de conduction
Les Deux types de conduction
I
1
2
3
4
5
6
Conduction = déplacement d'une charge électrique
zConduction par électrons libre (charge négative)
zConduction par trou : un trou (charge positive)
peut se déplacer provoquant un courant
zLa conduction par trou est plus lente que la
conduction par électrons libres

SC Extrinsèque de type N
SC Extrinsèque de type N
z On introduit un matériau
pentavalent (donneur) avec 5
électrons sur la couche de valence
comme antimoine, phosphore ou
arsenic
z Chaque atome introduit un électron
libre sans laisser de trou
z Le nombre d'électrons est bien plus
important que celui des trous. Ce
sont les porteur majoritaires
z La conduction est essentiellement
une conduction d'électrons
électron
libre
Si Si
Si
Si
P

SC extrinsèque de type P
SC extrinsèque de type P
z On introduit un matériau (accepteur)
avec 3 électrons sur la couche de
valence comme le bore, l'aluminium,
le gallium ou l'indium
z Chaque atome introduit un trou sans
libérer d'électron
z Le nombre de trou est bien plus
important que celui des électrons. Ce
sont les porteur majoritaires
z La conduction est essentiellement une
conduction de trou
Trou
Si Si
Si
Si
In

La diode
La diode
La diode est un composant qui ne laisse
La diode est un composant qui ne laisse
passer le courant électrique que dans un
passer le courant électrique que dans un
seul sens
seul sens
Elle est réalisée à l'aide d'une
Elle est réalisée à l'aide d'une jonction PN
jonction PN
obtenue en collant un SC (N) à un SC (P) d'où
obtenue en collant un SC (N) à un SC (P) d'où
l'appellation
l'appellation diode à Jonction
diode à Jonction
P N
anode cathode
A
A K
K

Polarisation de la diode
Polarisation de la diode
Une diode est polarisée en
directe
directe si on applique une
si on applique une
alimentation avec (+ sur A) et (
alimentation avec (+ sur A) et (-
-
sur K), la diode est alors
sur K), la diode est alors
passante
passante ou
ou conductrice
conductrice
A
A
-
-
+
+
K
K
inverse
inverse si on applique une
si on applique une
alimentation avec (+ sur K) et (
alimentation avec (+ sur K) et (-
-
sur A), la diode est alors
sur A), la diode est alors
bloquée,
bloquée, aucun courant ne la
aucun courant ne la
traverse
traverse
-
-
+
+
A
A
K
K
I
I

Caractéristique de la diode
Caractéristique de la diode
A
A
-
-
+
+
I
I
V
V
0.2 0.4 0.6 0.8
10
20
30
40
50
60
70
80
V
D
ID (mA)
(V)
La diode a un
La diode a un seuil
seuil de conduction.
de conduction.
Elle commence à conduire
Elle commence à conduire
doucement vers V
doucement vers VD
D de l'ordre de
de l'ordre de
0.3V . Elle est franchement
0.3V . Elle est franchement
conductrice quand Vd est de l'ordre
conductrice quand Vd est de l'ordre
de 0.7V
de 0.7V
Pour faciliter, on adopte une
Pour faciliter, on adopte une
caractéristique idéalisée :
caractéristique idéalisée :
z
z V
VD
D < 0.7 V
< 0.7 V ⇒
⇒ diode
diode Bloqu
Bloqué
ée
e
z
z V
VD
D = 0.7 V
= 0.7 V ⇒
⇒ diode
diode conductrice
conductrice
z
z Le courant doit être limit
Le courant doit être limité
é avec
avec
une r
une ré
ésistance externe
sistance externe
0.2 0.4 0.6 0.8
10
20
30
40
50
60
70
80
V
D
ID (mA)
(V)

Comment calculer ?
Comment calculer ?
Diode conductrice = tension de 0.7V
Diode conductrice = tension de 0.7V
Diode bloquée = interrupteur ouvert
Diode bloquée = interrupteur ouvert
I
I
U
U
R
R
U = 15 V
U = 15 V
R = 1 k
R = 1 kΩ
Ω
Calculer I et le tension aux
Calculer I et le tension aux
borne de R
borne de R
V
14.3
0.7
-
15
V
-
U
V
V
V
U
ou
V
14.3
mA
14.3
1000
RI
V
mA
3
.
14
1000
7
.
0
15
R
V
U
I
V
RI
U
D
R
D
R
R
D
D
=
=
=
⇒
+
=
=
×
Ω
=
=
=
−
=
−
=
+
=

Redressement mono alternance
Redressement mono alternance
L'objectif est de partir de la tension alternative
L'objectif est de partir de la tension alternative
issue du secteur pour obtenir une tension continue
issue du secteur pour obtenir une tension continue
Permettant d'alimenter les circuit électroniques
Permettant d'alimenter les circuit électroniques
Ve > 0
Ve > 0 ⇒
⇒ diode conductrice
diode conductrice
⇒
⇒ interrupteur fermé
interrupteur fermé
⇒
⇒ V
VL
L =
= Ve
Ve
Ve
Ve > 0
> 0 ⇒
⇒ diode bloqu
diode bloqué
ée
e
⇒
⇒ interrupteur ouvert
interrupteur ouvert
⇒
⇒ V
VL
L = 0
= 0
IL
VL
RL
Secteur Ve
Ve
VL
[ ] π
θ
π
θ
θ
π
π
π
E
)
cos(
2
E
d
)
sin(
E
2
1
V
0
0
L
=
−
=
= ∫

double alternance
double alternance –
– transfo 3 fils
transfo 3 fils
IL
Secteur
RL
D1
D2
V1
V2 VL
IL
Secteur
RL
D1
V1
V2 VL
IL
Secteur
RL
D2
V1
V2 VL
V1
V2
VL

double alternance
double alternance –
– transfo 2 fils
transfo 2 fils
[ ] π
θ
π
θ
θ
π
π
π
E
2
)
cos(
E
d
)
sin(
E
1
V
0
0
L
=
−
=
= ∫
IL
R
Secteur
L
L
V
Ve
D1
D2 D3
D4
IL
R
Secteur
L
L
V
Ve
D1
D2
IL
R
Secteur
L
L
V
Ve
D3
D4
VL
V1

Filtrage par condensateur en tête
Filtrage par condensateur en tête
IL
RL
VL
Secteur Ve
C
Cf
2
I
Cf
R
2
E
V L
L
≈
=
Δ
VL
2ΔV
Ondulation
Secteur
D1
D2
C
IL
RL
VL
2ΔV
Cf
4
I
Cf
R
4
E
V L
L
≈
=
Δ

Position du problème
Position du problème
On désire réaliser une alimentation
On désire réaliser une alimentation 6V, 100 mA,
6V, 100 mA,
Δ
ΔV=0.2V
V=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=1250
Avec un double alternance on obtient C=1250 µ
µF
F
On prend
On prend C= 2200
C= 2200 µ
µF
F, cela compensera un peu les
, cela compensera un peu les
effets non pris en compte.
effets non pris en compte.
Avec un transfo
Avec un transfo à
à point milieu on a :
point milieu on a :
Vmax
Vmax = tension d
= tension dé
ésir
siré
ée +
e + Δ
ΔV + V
V + VD
D = 6+0.2+0.7
= 6+0.2+0.7 ≈
≈ 7V
7V
Avec un pont :
Avec un pont : Vmax
Vmax = 6+0.2+0.7+0.7
= 6+0.2+0.7+0.7 ≈
≈ 7.6V
7.6V
Veff
Veff = 7 /
= 7 / √
√2 =
2 = 5V
5V ou 7.6 /
ou 7.6 / √
√2 =
2 = 5.37V
5.37V
L'exp
L'expé
érience montre que les transfo du commerce ne
rience montre que les transfo du commerce ne
sont pas de tr
sont pas de trè
ès grande qualit
s grande qualité
é,
, "
"d
dè
ès qu'on les charge
s qu'on les charge
il se casse la gueule"
il se casse la gueule"
On prendra donc un transfo
On prendra donc un transfo 2
2×
×6V , (200 mA ou +)
6V , (200 mA ou +)

Le transistor à jonction
Le transistor à jonction
Le transistor est constitué de 3 couches de semi
Le transistor est constitué de 3 couches de semi-
-conducteurs. On
conducteurs. On
distingue les transistor NPN et les transistor PNP
distingue les transistor NPN et les transistor PNP
N
P
N
B
C
E
E
C
B
P
N
P
B
C
E
E
C
B
Il a trois bornes:
Il a trois bornes:
z
z La
La base
base traversée par le courant
traversée par le courant I
IB
B, est le plus souvent utilisée
, est le plus souvent utilisée
comme l'entrée de commande
comme l'entrée de commande
z
z Le
Le collecteur
collecteur, traversé par le courant
, traversé par le courant I
IC
C, est le plus souvent utilisé
, est le plus souvent utilisé
comme de sortie
comme de sortie
z
z L'émetteur
L'émetteur traversé par le courant
traversé par le courant I
IE
E, est le plus souvent utilisé
, est le plus souvent utilisé
comme
comme réference
réference

Caractéristique du transistor
Caractéristique du transistor
Le transistor est un
Le transistor est un amplificateur de courant
amplificateur de courant, il
, il
est caractérisé par la relation fondamentale :
est caractérisé par la relation fondamentale :
I
IC
C =
=β
β I
IB
B
Ic (mA)
Vce
=20µA
80µA
60µA
40µA
100µA
120µA
140µA
2
4
6
8
10
12
14
16
IB
160µA
On constate aussi :
On constate aussi :
z
z I
IE
E = I
= IC
C + I
+ IB
B
z
z La jonction (
La jonction (diode
diode) base
) base-
-émetteur
émetteur
détermine l'état du transistor, quand
détermine l'état du transistor, quand
elle conduit il conduit, et on a
elle conduit il conduit, et on a
V
VBE
BE=0.7V
=0.7V
z
z La tension V
La tension VCE
CE est imposée par le
est imposée par le
circuit extérieur
circuit extérieur
z
z La jonction base
La jonction base-
-collecteur
collecteur
fonctionne en inverse à cause de
fonctionne en inverse à cause de
l'effet transistor,
l'effet transistor, "il vaut mieux
"il vaut mieux
l'oublier"
l'oublier"
E
C
B
IC
IE
IB

z
z On détermine le courant IB en écrivant la
On détermine le courant IB en écrivant la
loi d'ohm dans la maille d'entrée
loi d'ohm dans la maille d'entrée
Vcc = R
Vcc = RB
B I
IB
B + 0.7 + R
+ 0.7 + RE
E I
IE
E
β
β est en g
est en gé
én
né
éral > 100 ,
ral > 100 , I
IC
C ≈
≈ I
IE
E
z
z I
IC
C en découle puisque
en découle puisque I
IC
C =
= β
β I
IB
B
z
z La tension V
La tension VCE
CE est d
est dé
étermin
terminé
ée en
e en é
écrivant
crivant
la loi d'ohm dans la maille de sortie
la loi d'ohm dans la maille de sortie
Vcc = R
Vcc = RC
C I
IC
C + V
+ VCE
CE + R
+ RE
E I
IE
E (I
(IC
C ≈
≈ I
IE
E)
)
V
VCE
CE = V
= Vcc
cc-
- (
(R
RC
C + R
+ RE
E) I
) IC
C
Polarisation du transistor
Polarisation du transistor
Polariser le transistor c'est le faire conduire à l'aide d'une
Polariser le transistor c'est le faire conduire à l'aide d'une
alimentation continue
alimentation continue et un circuit de polarisation pour le mettre
et un circuit de polarisation pour le mettre
dans un état donné par (I
dans un état donné par (IB
B, I
, IC
C, V
, VCE
CE)
)
Vcc
Rc
Rb Ic
Ib
E
B
C
RE
Polarisation par une résistance de base
Polarisation par une résistance de base
E
B
cc
B
R
R
7
.
0
V
I
β
+
−
=

Polarisation par une résistance de base : Exemple 1
Polarisation par une résistance de base : Exemple 1
Calculer I
Calculer IB
B, I
, IC
C, V
, VCE
CE, V
, VE
E, V
, VB
B
Vcc
Rc
Rb
Ic
Ib
E
B
C
RE
1k
1k
750K
750K
4K
4K
100
100 12V
12V
µA
13.3
K
850
11.3V
1K
100
750K
0.7V
-
12V
IB =
=
×
+
=
mA
1.33
µA
13.3
100
I
I B
C =
×
=
β
=
V
5.35
mA
1.33
1K)
(4K
-
12V
VCE =
×
+
=
1.33V
mA
1.33
1K
I
R
V C
E
E =
×
=
=
2V
0.7V
1.33V
V
0.7
V
V E
B ≈
+
=
+
=

Polarisation par résistance de base : exemple 2
Polarisation par résistance de base : exemple 2
Calculer les résistances pour avoir V
Calculer les résistances pour avoir VE
E=2V, I
=2V, IC
C=1mA, V
=1mA, VCE
CE=5V
=5V
Vcc
Rc
Rb
Ic
Ib
E
B
C
RE
100
100 12V
12V
K
2
mA
1
2V
R
I
R
V E
C
E
E =
=
⇒
=
K
5
mA
1
V
5
R
5V
2
-
5
-
12
I
R
V
V
I
R
V
C
C
C
E
CE
C
C
CC
=
=
⇒
=
=
⇒
+
+
=
K
930
mA
0.01
2.7
-
12
R
I
R
V
-
V
B
B
B
B
CC
=
=
=

Polarisation par pont
Polarisation par pont
Vcc
Rc
RB1 Ic
IB
E
B
C
RE
RB2
I1
I2
Pour faciliter le calcul, R
Pour faciliter le calcul, RB1
B1 et R
et RB2
B2 sont choisies de sorte que I
sont choisies de sorte que I1
1
soit au moins 10 fois > à I
soit au moins 10 fois > à IB
B ce qui permet de négliger I
ce qui permet de négliger IB
B et
et
d'écrire I
d'écrire I1
1 = I
= I2
2 = I
= IP
P et de considérer que V
et de considérer que VB
B ne dépend que de
ne dépend que de
R
RB1
B1 et R
et RB2
B2
)I
R
R
(
-
V
V
I
R
V
I
R
V
I
et
I
I
R
V
0.7V
-
V
V
V
R
R
R
V
C
E
C
CC
CE
C
E
CE
C
C
cc
B
C
C
E
E
B
E
CC
2
B
1
B
2
B
B
+
≈
+
+
≈
⇒
≈
≈
+
≈

Polarisation par pont : exemple 1
Polarisation par pont : exemple 1
Vcc
Rc
RB1
Ic
IB
E
B
C
RE
RB2
I1
I2
56K
56K
10K
10K
2K
2K
10K
10K
12V
12V
100
100
Calculer V
Calculer VB
B, V
, VE
E, I
, IC
C, I
, IB
B, V
, VCE
CE, V
, VC
C
V
82
.
1
V
12
k
66
k
10
V
R
R
R
V cc
2
B
1
B
2
B
B =
×
=
+
≈
V
5.3
0.56mA
12K
-
V
12
)I
R
R
(
-
V
V C
E
C
CC
CE ≈
×
=
+
≈
1.12V
0.7
-
1.82
0.7V
-
V
V B
E =
=
=
mA
0.56
K
2
V
12
.
1
R
V
I
I
E
E
E
C =
=
=
≈
µA
5.6
100
560µA
I
I C
B =
=
β
=
6.4V
5.28V
1.12V
V
V
V CE
E
C =
+
=
+
=

Polarisation par pont : Exemple 2
Polarisation par pont : Exemple 2
Calculer les résistances pour avoir :
Calculer les résistances pour avoir :
V
VE
E=2V, I
=2V, IC
C=1mA, V
=1mA, VCE
CE=5V, I
=5V, IP
P = 20 x I
= 20 x IB
B
mA
0.2
100
1mA
20
IP =
×
=
K
60
mA
2
.
0
V
12
I
V
R
R
P
CC
2
B
1
B =
=
=
+
K
13.5
mA
0.2
2.7V
I
V
R
P
B
2
B =
=
=
46.5K
13.5K
-
K
60
R
-
60K
R 2
B
1
B =
=
=
Vcc
Rc
RB1
Ic
IB
E
B
C
RE
RB2
IP
12V
12V
100
100
IP
K
2
1mA
2V
I
V
R
C
E
E =
=
=
K
5
1mA
2V
-
5V
-
12V
I
V
-
V
-
V
R
C
E
CE
cc
C =
=
=

Transistor bipolaire en amplification
Transistor bipolaire en amplification
to
ΔI
B
t
I
B0
to
ΔI
C
= β ΔI
B
t
I
C0
I
C
I
B
to
t
V
CE0
V
CE
Le transistor étant polarisé, que se
Le transistor étant polarisé, que se
passe
passe-
-t
t-
-il si on fait varier légèrement I
il si on fait varier légèrement IB
B
autour de sa position de repos I
autour de sa position de repos IB0
B0 ?
?
z
zSi I
Si IB
B Ê
Ê alors I
alors IC
C Ê
Ê β
β fois + vite
fois + vite
z
zSi I
Si IB
B Ì
Ì alors I
alors IC
C Ì
Ì β
β fois + vite
fois + vite
z
zV
VCE
CE = V
= Vcc
cc-
- (
(R
RC
C + R
+ RE
E) I
) IC
C
donc si I
donc si IC
C varie alors V
varie alors VCE
CE varie
varie
(R
(RC
C+R
+RE
E) fois plus vite mais en
) fois plus vite mais en
opposition de phase
opposition de phase
L'effet d'amplification apparaît
L'effet d'amplification apparaît
donc clairement. Les variation
donc clairement. Les variation
obéissent à deux lois :
obéissent à deux lois :
z
z La caractéristique du transistor :
La caractéristique du transistor :
I
IC
C=
=β
βI
IB
B
z
z La loi d'Ohm dans le circuit de
La loi d'Ohm dans le circuit de
sortie (
sortie (droite de charge
droite de charge)
)

Illustration graphique de l’amplification
Illustration graphique de l’amplification
Illustration graphique de l'amplification du transistor bipolair
Illustration graphique de l'amplification du transistor bipolaire
e
z
z La droite I
La droite IC
C=
=β
βI
IB
B donne la variation de I
donne la variation de IC
C en fonction de I
en fonction de IB
B
z
z La droite de charge
La droite de charge V
VCE
CE = V
= Vcc
cc-
- (
(R
RC
C + R
+ RE
E) I
) IC
C donne les
donne les
variation de V
variation de VCE
CE en fonction de I
en fonction de IC
C
2 4 6 8 10 12
Vce
I c
IB
2
1
10
20
(mA)
(V)
(µA)
V
V
CE
CE = V
= V
cc
cc -
- (
(R
R
C
C + R
+ R
E
E ) I
) IC
C
I
IC
C =
= β
β I
IB
B

Capacité de liaison
Capacité de liaison
Pour appliquer le signal d'entrée à amplifier et prélever le
Pour appliquer le signal d'entrée à amplifier et prélever le
signal de sortie amplifié
signal de sortie amplifié (signaux alternatifs)
(signaux alternatifs) sans
sans
perturber le point de fonctionnement statique du montage,
perturber le point de fonctionnement statique du montage,
on fait appel à des capacités de liaison qui laissent passer
on fait appel à des capacités de liaison qui laissent passer
l'alternatif mais pas le continu
l'alternatif mais pas le continu
Vcc
E
B
C
ve
vs

Schéma équivalent du transistor vis
Schéma équivalent du transistor vis-
-à
à-
-vis des variations
vis des variations
Autour d'un point de polarisation, les relations entre les
Autour d'un point de polarisation, les relations entre les
faibles variations sont décrite d'une façon
faibles variations sont décrite d'une façon simplifiée
simplifiée par :
par :
⎩
⎨
⎧
β
=
=
B
C
B
11
BE
i
i
i
h
v
Le terme h
Le terme h11
11 donne la relation entre une tension et un
donne la relation entre une tension et un
courant, il est donc homogène à une résistance.
courant, il est donc homogène à une résistance.
On obtient donc le schéma équivalent ci
On obtient donc le schéma équivalent ci-
-dessous.
dessous.
B C
E
h11 βib
E
ib ic
vbe vce
Chaque transistor a sa propre
Chaque transistor a sa propre
valeur de h
valeur de h11
11, une valeur
, une valeur
approximative est donnée par :
approximative est donnée par :
( )mA
E
11
I
26
h
β
=

Montage émetteur commun
Montage émetteur commun
Gain en tension
Gain en tension
Ce montage tire son nom du fait que
Ce montage tire son nom du fait que
l'émetteur est relié à la masse.
l'émetteur est relié à la masse.
Dans le schéma équivalent pour les
Dans le schéma équivalent pour les
variation :
variation :
z
z les condensateur sont des court
les condensateur sont des court-
-
circuits
circuits
z
z L'alimentation est une masse car
L'alimentation est une masse car
sa valeur ne peut varier
sa valeur ne peut varier
z
z R
RB
B = R
= RB1
B1 // R
// RB2
B2
Vcc
E
B
C
ve
vs
ve vS
Rc
iC
RB
h11
B C
βiB
iB
iC
E
RB1
RB2
v h i
e b
= 11
v R i R i
s c c c b
= − = − β
A
v
v
R
h
v
s
e
c
= = −
β
11

Emetteur commun avec résistance d’émetteur
Emetteur commun avec résistance d’émetteur
Le montage décrit ci
Le montage décrit ci-
-dessus présente l'inconvénient
dessus présente l'inconvénient d'instabilité
d'instabilité
thermique
thermique. On y remédie en introduisant une résistance d'émetteur.
. On y remédie en introduisant une résistance d'émetteur.
Vcc
E
B
C
ve
vs
B C
E
h11 β iB
iB
iC
ve vS
Rc
RB
iC
RE
( )
v h i R i h R i
e b E b E b
= + + = + +
11 11
1 1
( ) ( )
β β
v R i R i
s c c c b
= − = − β
A
v
v
R
h R
R
R
v
s
e
c
E
C
E
= = −
+ +
≈ −
β
β
11 1
( )

Application numérique 1
Cet amplificateur a un
Cet amplificateur a un
gain de 230 qui est une
gain de 230 qui est une
valeur tout
valeur tout à
à fait
fait
respectable pour ce
respectable pour ce
genre d'amplificateur
genre d'amplificateur
Polarisation
Polarisation :
:
calculer les résistances pour avoir
calculer les résistances pour avoir
V
VCE
CE = 6V, I
= 6V, IC
C = 1mA
= 1mA
Étude dynamique :
Étude dynamique :
Calculer h
Calculer h11
11 et le gain en tension Av
et le gain en tension Av
230
-
2.6k
6k
100
-
h
R
-
A
11
c
v ≈
×
=
β
=
( ) Ω
=
β
= 2600
I
26
h
mA
E
11
Vcc
E
B
C
ve
vs
12V
12V
100
100
RC
RB
K
6
1mA
6V
I
V
-
V
R
C
CE
CC
C =
=
=
M
1.13
0.01mA
11.3V
I
V
-
V
R
B
BE
CC
B Ω
=
=
=

La r
La ré
ésistance R
sistance RE
E a un rôle de
a un rôle de
stabilisation thermique mais
stabilisation thermique mais
elle a une influence
elle a une influence n
né
éfaste
faste
sur du gain
sur du gain en tension. Il va
en tension. Il va
falloir trouver une
falloir trouver une parade
parade.
.
Polarisation
Polarisation :
:
calculer les résistances pour avoir :
calculer les résistances pour avoir :
V
VCE
CE = 5V, V
= 5V, VE
E = 1V, I
= 1V, IC
C = 1mA
= 1mA
Étude dynamique :
Étude dynamique :
Calculer h
Calculer h11
11 et le gain en tension
et le gain en tension
( ) Ω
=
β
= 2600
I
26
h
mA
E
11
Vcc
E
B
C
ve
vs
12V
12V
100
100
RC
RB
RE
K
1
1mA
1V
I
V
R
E
E
E =
=
=
K
6
1mA
6V
I
V
-
V
-
V
R
C
E
CE
CC
C =
=
=
6
-
K
1
K
6
-
R
R
-
A
E
C
v =
=
=
M
1
0.01mA
10.3V
I
V
-
V
R
B
B
CC
B Ω
≈
=
=

La parade
La parade
La résistasse R
La résistasse RE
E est découplée
est découplée
par un condensateur qui :
par un condensateur qui :
z
z N'intervient pas en statique,
N'intervient pas en statique,
et R
et RE
E peut jouer son rôle de
peut jouer son rôle de
stabilisation thermique
stabilisation thermique
z
z Se comporte comme un
Se comporte comme un
court
court-
-circuit en dynamique, R
circuit en dynamique, RE
E
n'apparaît pas dans le schéma
n'apparaît pas dans le schéma
équivalent et l'expression du
équivalent et l'expression du
gain est :
gain est :
Vcc
E
B
C
ve
vs
12V
12V
100
100
RC
RB
RE
11
c
v
h
R
A
β
−
=
R
RE
E est présente pour
est présente pour
les courants continus
les courants continus
et absente pour pour
et absente pour pour
les courants alternatifs
les courants alternatifs

Montage collecteur commun
Montage collecteur commun
On peut se demander à
On peut se demander à
quoi sert ce montage
quoi sert ce montage
puisqu'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 !
Vcc
E
B
C
ve
vs
RB1
RE
RB2
B C
E
h11
v
e
vs
v h R
v R
e 11 E
s E
= + +
= +
i i
i
b b
b
( )
( )
β
β
1
1
A =
v
v
=
R
h R
v
s
e
E
11 E
( )
( )
β
β
+
+ +
≅
1
1
1
B E
v
e
h11
ib
βib
ie
v
s
RE
ii
i
p
RB
ie
ib
RB
RE
ie
βib

Impédance d’entrée et de sortie
Impédance d’entrée et de sortie
Le gain en tension seul ne suffit pas à caractériser un
Le gain en tension seul ne suffit pas à caractériser un
amplificateur.
amplificateur.
z
z Vu de l'entrée, l'amplificateur se comporte comme une
Vu de l'entrée, l'amplificateur se comporte comme une
résistance
résistance qu'on appelle
qu'on appelle impédance d'entrée
impédance d'entrée.
.
z
z Vu de la sortie, il se comporte comme un
Vu de la sortie, il se comporte comme un générateur
générateur de
de
tension interne
tension interne Vi = Av
Vi = Av Ve
Ve en série avec une
en série avec une résistance
résistance
qu'on appelle
qu'on appelle l'impédance de sortie
l'impédance de sortie
A
v
ve
Zs
Ze
Ve Vs
i
e i
s
Z
v
i
e
e
e
= Z
v
i
s
s co
s cc
=
)
)
z
z Un
Un bon
bon amplificateur
amplificateur
est caractérisé par :
est caractérisé par :
z
z Ze
Ze très
très relevée
relevée
z
z Zs
Zs très
très faible
faible

Compromis Gain
Compromis Gain -
- Impédances
Impédances
Émetteur commun
Émetteur commun Collecteur commun
Collecteur commun
11
B
e h
R
Z //
=
Z = R
S C
)
R
(h
//
R
Z E
11
B
e β
+
=
β
= 11
S
h
Z
Reprenons l'exemple
Reprenons l'exemple
précédent
précédent
Av = 230
Av = 230
Z
Ze
e = 1M // 2.6K
= 1M // 2.6K ≈
≈ 2.6 k
2.6 k
Zc
Zc =
= Rc
Rc = 6K
= 6K
Si on prend un C.C. avec
Si on prend un C.C. avec
V
VE
E=6V et I
=6V et IE
E = 1 mA
= 1 mA
R
RE
E=6k, R
=6k, RB
B=530k, h
=530k, h11
11=2.6k
=2.6k
Av = 1
Av = 1
Z
Ze
e ≈
≈ 280 K
280 K
Zc
Zc = 26
= 26 Ω
Ω
On constate que l'E.C. a un bon gain mais des impédance médiocre
On constate que l'E.C. a un bon gain mais des impédance médiocre
alors que le C.C. a un gain médiocre et des impédances très corr
alors que le C.C. a un gain médiocre et des impédances très correctes
ectes

Application Comparative
Application Comparative
Vcc
E
B
C
vs
RB1
RE
RB2
Vcc
E
B
C
12V
12V
100
100
RC
RB
RE
VE=6V et IE = 1
VE=6V et IE = 1 mA
mA
V
VE
E=5.5
=5.5
V
VCE
CE = 5.5V
= 5.5V
I
IE
E = 1
= 1 mA
mA
5.5k
1k
1030k
AV=-210
Ze=2.6k
Zs=5.5K
AV=1
Ze=282k
Zs=26Ω
Voici 2
Voici 2
montages,
montages,
un EC et un
un EC et un
CC
CC

Emetteur commun seul
Emetteur commun seul
A
v
ve
Zs
Ze
Ve
Vs=?
i
e
3k
20mV
EC
200Ω
9.3mV
9.3mV
1962mV
1962mV
69mV
69mV
AV=-210
Ze=2.6k
Zs=5.5K
On injecte 20
On injecte 20 mv
mv,
,
on récupère 69 mV
on récupère 69 mV
et pourtant, on a un
et pourtant, on a un
gain de 210
gain de 210

Emetteur commun suivi du Collecteur commun
Emetteur commun suivi du Collecteur commun
A
v ve
Zs
Ze
Ve
Vs=?
i
e
3k
20mV
EC
A
vve
Zs
Ze
CC
200Ω
9.3mV
9.3mV
1962mV
1962mV
1703 mV
1703 mV
1924.5 mV
1924.5 mV 1924.5mV
1924.5mV
AV=-210
Ze=2.6k
Zs=5.5K
AV=1
Ze=282k
Zs=26Ω
on récupère
on récupère
1703 mV
1703 mV
C’est mieux
C’est mieux

Amplificateur Opérationnel
Amplificateur Opérationnel
z Amplificateur Différentiel á très grand gain :
Vs = A Ve avec A > 106
z Très grande Impédance d’entrée ∼ ∞
Ö Courants d’entrée nuls
z Très faible impédance de sortie
+
-
Ve Vs
A

Mode de fonctionnement linéaire
Mode de fonctionnement linéaire
z Ampli Op alimenté entre Vcc et Vee
Vcc < Vs < Vee soit Vs = qq Volts
z Comme A est très grand
(V+ - V-) ≈ 0
+
-
Ve Vs
A
Vcc
Vee
V
V+
+ = V
= V-
-
V
VS
S = A (V
= A (V+
+ -
- V
V-
-)
)

Amplificateur inverseur
Amplificateur inverseur
virtuelle
masse
0
V
0
V →
=
⇒
= −
+
+
-
Ve
Vs
R2
R1
i
i
e
s v
R
R
v
1
2
−
=
i
R
-
v
i
R
v
2
s
1
e
=
=

Amplificateur Non Inverseur
Amplificateur Non Inverseur
e
e v
V
v
V =
⇒
= −
+
i
R
v
-
v
i
R
v
2
e
s
1
e
=
=
e
1
2
e
1
2
e
s v
R
R
1
v
R
R
v
v ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
=
+
=
e
1
2
s v
R
R
1
v ⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
=
+
-
vs
R2
R1
i
i
ve

Montage suiveur
Montage suiveur
e
s v
v =
∞
=
Ze 0
Zs =
+
-
vs
ve

Sommateur
Sommateur inverseur
inverseur
+
-
vs
RB
R1
i
v1
v2
R2
i1
i2
)
v
v
(
R
R
V 2
1
A
B
s +
−
=
2
1
2
2
2
1
1
1
i
i
i
i
R
v
i
R
v
+
=
=
=
i
R
-
v B
s =
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−
=
2
2
1
1
B
s
R
V
R
V
R
V
A
2
1 R
R
R
avec =
=

Sommateur
Sommateur Non Inverseur
Non Inverseur
+
-
vs
R B
R A
R 1
ve1
ve2
R 2
v
R v R v
R R
+
=
+
+
2 1 1 2
1 2
v
R
R R
v
A
A B
s
−
=
+
R v R v
R R
R
R R
v
A
A B
s
2 1 1 2
1 2
+
+
=
+ ( )
( )
v
R R
R R R
R v R v
s
A B
A
=
+
+
+
1 2
2 1 1 2
( )
v
R R
R
v v
s
A B
A
=
+
+
2 1 2
v v v
s = +
1 2
Si R
Si R1
1 = R
= R2
2
Si en plus R
Si en plus RA
A = R
= RB
B

Amplificateur différentiel
Amplificateur différentiel
v
R
R R
v
+
=
+
2
1 2
2
v
R v R v
R R
B A S
A B
−
=
+
+
1
R
R R
v
R v
R R
R v
R R
B
A B
A S
A B
2
1 2
2
1
+
=
+
+
+
v
R R
R
R
R R
v
R
R R
v
s
A B
A
B
A B
=
+
+
−
+
⎛
⎝
⎜
⎞
⎠
⎟
2
1 2
2 1
v v v
s = −
2 1
Si
Si R
R1
1 = R
= R2
2 et
et R
RA
A = R
= RB
B
+
-
vs
R B
RA
R 1
v1
v2
R 2

Montage
Montage integrateur
integrateur
v Ri
e =
i
v
R
e
=
Q CVC
=
dt
dv
C
dt
dQ
i C
=
=
S
C
1
c v
dt
)
t
(
i
v −
=
= ∫
v v t dt
s CR e
= − ∫
1
( )
s
c v
-
v =
+
-
vs
C
i
ve
masse virtuelle
vC
i
R

Montage dérivateur
Montage dérivateur
i C
dV
dt
C
dv
dt
C e
= =
v Ri
s = −
v RC
dv
dt
s
e
= −
e
c v
v =
+
-
vs
C
i
ve
masse virtuelle
vC
i
R

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