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- 1. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α Correction de l’examen “électronique analogique ” faculté des sciences semlalia sesion rattrapage 2015/2016 Morad morad.tutorial@gmail.com SMPC5 2015-2016 Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 1 / 21
- 2. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α exercice: transisror à effet de champ en HF 1- Rappeler le schéma equivalent en HF et en faibles signaux d’un transisror à effet de champ monté en source commune. Le transisror est caractérisé par: Cgs, Cgd , rgs, rds et la pente gm. Solution 2- Le gain en courant source commune à sortie court-circuitée est définie par: Ai = id ig vds =0 Solution Donner le schéma à vds = 0 et déterminer l’expression de Ai (jω) en fonction des élements du transistor. Mettre cette expression sous la forme : Ai (jω) = Ai0 1 + j f fc Solution Ai0 et fc sont des constantes à déterminer. 3- Montrer l’expression de la fréquence de transition fT en supposant FT /fc >> 1. Solution Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 2 / 21
- 3. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α exercice: amplificateur à transisror à effet de champ en HF on considère le montage amplificateur à transistor à effet de champ donné par la figure ci-dessus. C1 RGeg ie G D S ig RS C2 RD CD VDD vs ve Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 3 / 21
- 4. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α exercice: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 1- Régime statique on désire fixer le point de fonctionnement à ID = 2mA et VDS = 7V . on donne: IDSS = 8mA, Vp = −2V et VDD = 15V a- Calculer la valeur de la tension VGS et déduire la valeur de la résistance Rs Solution rappel: ID = IDSS 1 − VGS Vp 2 b- Déterminer la valeur de la résistance RD Solution 2- Donner le shéma equivalent en dynamique et en HF du montage en supposant les liaisons par C1 et C2 et le découplage par CD parfaits. La résistance Rgs = 28.64pF, Cgd = 10pF la pente gm = 1.8mA/V et on prend dans la suite Rs = rds = 10KΩ Solution 3- Déterminer, sans utiliser le théorème de Miller, l’expression du gain en tension Av (jω) = Vs Ve Solution Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 4 / 21
- 5. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α exercice: amplificateur à transisror à effet de champ en HF En fonction des éléments du montage. On pose Req = rds//Rs et ygs = jCgsω. 4- Mettre cette expression sous la forme: Av (jω) = K 1 + j ω ωc 1 + jK ω ωc avec K et ωc sont des constantes à déterminer en fonction des éléments du montage. Donnez les valeurs numériques de K et de fc(fréquence de coupure). Solution 5- Donner le schéma du montage lorsque eg = 0 et déterminer l’expression de l’impédance de sortie Zs. Solution Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 5 / 21
- 6. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: transisror à effet de champ en HF 1- le shéma equivalent en HF du transisror à effet de champ. go back rgs Cgd igs rgd i Cgs gmvgs rds Vs igG id D S Vgs Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 6 / 21
- 7. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: transisror à effet de champ en HF 2- le gain en courant source commun à sortie court-circuité. d’après le schéma ci-dessus: rgs Cgd igs i Cgs gmvgs rds Vds ig G id D S Vgs ⇔ rgs CT gmvgs Vds ig G id D S Vgs Ai = Id Ig vds =0 Les capacitées Cgs et Cgd sont en //, alors: CT = Cgs + Cgd , donc Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 7 / 21
- 8. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: transisror à effet de champ en HF Vgs = (Rgs//CT ).ig id = gm.Vgs alors: Ai = gm.Vgs 1 rgs //CT Vgs Ai = gm.(rgs//CT ) go back mettre le gain en fonction frequence ZT = 1 jCT ω Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 8 / 21
- 9. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: transisror à effet de champ en HF Ai = gm. rgs. 1 jCT ω rgs + 1 jCT ω = gm. rgs jrgs.CT ω + 1 Ai0 = gm.rgs f = ω 2π fc = 1 2π.CT .rgs Ai (jω) = Ai0. 1 1 + j f fc go back Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 9 / 21
- 10. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: transisror à effet de champ en HF 3- la frequence de transition. On défini la fréquence de transition de transisror, par la fréquence à laquelle Ai = 1, alors: Ai0. 1 1 + j fT fc = 1 avec fT fc >> 1 alors Ai0. 1 j fT fc = 1 donc Ai0fc − jfT = 0 |fT | = Ai0.fc go back Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 10 / 21
- 11. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 1 -a) la valeur de la tension VGS et la valeur de la résistance RS la valeur de la tension VGS en Régime statique le montage est donné par le schéma ci-dessus: RG G D S ig RS RD id VDD RD × id Rs × is Vds Vgs Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 11 / 21
- 12. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF Id = Idss(1 − Vgs Vp )2 ⇒ ± Id Idss = 1 − Vgs Vp Vgs Vp = 1 Id Idss ⇒ Vgs = Vp.(1 Id Idss ) sachant que: Vp < Vgs < 0 donc Vgs Vp > 1 alors Vgs = Vp.(1 + Id Idss ) donc Vgs = −3V la valeur de la resistance RS d’après le schéma en appliquant la loi des mailles, nous aorrons: Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 12 / 21
- 13. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF −RS.is − Vgs − RG.ig = 0 avec ig = 0 et is id alors Vgs = −RS.is ⇒ RS = − Vgs is A.N RS = 1, 5kΩ go back 1 -b) la valeur de la résistance RD En appliquant la loi de mailles à droite dans le schéma equivalent en statique, nous aurons: VDD = RD.id + Vds + RSid alors RD = VDD − Vds id − RS RD = 2.5kΩ go back Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 13 / 21
- 14. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 2 -) le schéma equivalent en HF du montage Eg ie ie RG rgs Cgs Cgd gmvgs rds C2 Rs vs ig G id D S Figure: shéma du montage en dynamique de l’amplificateur à effet de champMorad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 14 / 21
- 15. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF tenant compte que la résistance rgs = ∞ et les capacitées sont parfaites alors leurs impédances sont infini egalement alors, le schéma se simplifie comme le montre la figure ci-dessus: go back eg ie ie RG Cgs igs i Cgd gmvgs rds RsVs ig G id S D Ve Vgs Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 15 / 21
- 16. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 3 -) l’expression du gain en tension montage Av (jω) = Vs Ve Ve = Vgs + Vs Vs = (RS//rds).i i = (gm.Vgs + Vgs Zgs ) alors: Av (jω) = Vs Ve = (RS//rds).(gm.Vgs + Vgs Zgs ) Vgs + (RS//rds).(gm.Vgs + Vgs Zgs ) Av (jω) = Req.(gm + 1 Zgs ) 1 + Req.(gm + 1 Zgs ) Av (jω) = Req.(gm.Zgs + 1) Zgs + Req.(gm.Zgs + 1) avec Zgs = 1 jCgsω = 1 ygs go back Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 16 / 21
- 17. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 4 -) l’expression du gain en tension montage en terme de fréquence: Av (jω) = Req.(gm.Zgs + 1) Zgs + Req.(gm.Zgs + 1) = Req(gm. 1 jCω + 1) 1 jCω + Req(gm. 1 jCω + 1) = Req jCω (gm + jCω) 1 jCω + Req jCω (gm + jCω) = Req(gm + jCω) Req(gm + jCω) + 1 = Req.gm 1 + jCω gm Req.gm + jCω.Req + 1 = Req.gm 1 + jCω gm (Req.gm + 1) 1 + j CωReq Req.gm+1 Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 17 / 21
- 18. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF Av (jω) = Req.gm Req.gm + 1 . (1 + j Cω gm ) 1 + j Cω gm . gmReq Req.gm+1 alors, si on pose: K = Req.gm Req.gm+1 ωc = gm C fc = gm 2π.C nous obtenons l’expression demandée: Av = K. 1 + ω ωc 1 + jK. ω ωc go back Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 18 / 21
- 19. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF 5 -) le schéma equivalent du montage à eg = 0 et l’impédance de sortie ZS ie RG Cgs igs i Cgd gmvgs rds RsVs ig G id S D Ve Vgs ⇔ Cgs igs i gmvgs ReqVs D Ve Vgs Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 19 / 21
- 20. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α solution: amplificateur à transisror à effet de champ en HF D’après le schéma ci-dessus on a: Vs = ZS.is avec is = gmVgs + Vgs Zgs Vs = Req Vgs Zgs + gm.Vgs ZS = Req = rds.RS rds + RS Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 20 / 21
- 21. exercice 1: transisror à effet de champ en HF exercice : amplificateur à transisror à effet de champ en HF solution : transisror à effet de champ en HF solution : amplificateur à transisror à effet de champ en HF correction de l’examen SMPC5 2016 P hysics Learnin g morad .tutorial@gma il.com Morad Tutorial x y z α Merci! MerciPour Votre Attention!, t hankyouforyourattention!,Mutchas G raciasPorSuAte ncion!, Dank f r ihre Aufmerksankeit!, G razieperl’attenz ione!MerciPour V otre Attention!, thankyouforyo urattention!,M u tchasGraciasP or Su Atencion! ,Dankfrihre A ufmerksankei t!,Grazieper l’attenzione! M erciPourV otreAttent ion!,thank you for yo urattent ion!,Mu tchasG racias Por Su A ten Morad tutorial 8th November 2017 morad.tutorial@gmail.com 21 / 21