Electronique Analogique Université Abdelmalek Essâadi Ecole Nationale des sciences appliquées de Tanger Electronique Analogique GIND / G3EI : 2014-2015 Dr. Nizar Ben Achhab

Générateurs de signaux. Contenu de la matière Amplificateurs Opérationnel Des petits signaux De puissance Avec  contre réaction Oscillateurs Générateurs de signaux.

Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur Darlington Amplificateurs de puissance : Classe A Classe B Classe AB Classes C Classes D,E,F,G,H Examples : - Ampli 50W - … Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 3/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur Un montage émetteur suiveur (ou collecteur commun), est un type d’amplificateur dont le signal sur l’émetteur suit (même phase et même amplitude en tension) le signal d’entrée. Les montages qualifiés de « suiveur » sont des amplificateurs de courant : ils permettent d’obtenir un courant de sortie élevé tout en absorbant un courant d’entrée quasiment négligeable +VCC RE R2 R1 RL vin vout Masse virtuelle AC Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 4/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur La source de tension continue Vcc est une source de tension nulle en petits signaux. Pour les petits signaux et dans la bande passante, les condensateurs de liaison ont des impédances négligeables devant celles du circuit et la structure se comporte comme le schéma suivant re’ R2 R1 vin vout = iere re re = RE RL vin= ie(re + re’) re + re’ A = Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 5/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur On en déduit : L'amplification en tension dans la bande passante : Av = vs / ve  1 L'impédance d'entrée de l'amplificateur dans la bande passante : Ze = (R1//R2//[rbe+ { //Re//RL}]) L'impédance de sortie dans la bande passante : Zs = rbe/(+1) Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 6/30

Modèle AC en p de l’ampli émetteur-suiveur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur Modèle AC en p de l’ampli émetteur-suiveur re R2 R1 vin vout b(re + re’) zin(stage) = R1 R2 b(re + re’) re = RE RL Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 7/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur re’ R2 R1 RG RE RL A vth zout RL A Thevenin au point A: Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 8/30

( ) Chapitre I : Les Amplificateurs Impédance de sortie d’un étage ES Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur Impédance de sortie d’un étage ES re’ + R1 R2 RG b ( ) zout = RE Le gain en courant du transistor réduit l’impédance. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 9/30

La pente ac est plus raide: Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage émetteur-suiveur La pente ac est plus raide: 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VCE en Volts IC in mA 20 mA 0 mA 100 mA 80 mA 60 mA 40 mA IC(sat) = VCC RE La droite de charge dc VCE(blocage) = VCC Q re = RE RL Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 10/30

Transistor Darlington Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage Darlington Le transistor Darlington est la combinaison de deux transistors bipolaires de même type (deux NPN ou deux PNP) Q1 Q2 b = b1b2 Transistor Darlington Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 11/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Montage Darlington Avantages Grand gain : Le gain du premier transistor multiplié par le gain du deuxième (1000 à 20000). Inconvénients Le seuil de conduction VBE à partir duquel le Darlington commence à conduire est doublé par rapport à un transistor simple: VBE du Darlington est l'addition des deux VBE. La chute de tension VBEsat du Darlington (1,3 V) est supérieure à celle d'un transistor bipolaire simple (0,65 V), ce qui augmente sensiblement les pertes par effet joule, en particulier dans les applications de puissance. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 12/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Prix du Marché !! Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 13/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Prix du Marché !! Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 14/30

Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplification de puissance : Définition Alimentation Préamplification Amplification de puissance Charge Puissance pérdue Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 15/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Classe A La totalité du signal d’entrée (100 %) est utilisée (a = 360°). Classe B La moitié du signal (50 %) est utilisée (a = 180°). Classe AB Plus de la moitié mais pas la totalité du signal (50–100 %) est utilisée (180° < a < 360°). Classe C Moins de la moitié (0–50 %) du signal est utilisée (0 < a < 180°). Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 16/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Il existe d’autres classes pour les amplificateurs analogiques : Ces classes ne se distinguent plus des autres grâces à leur angle de conduction mais grâce à leur rendement Classe G Les amplificateurs de classe G possèdent plusieurs bus de tensions différentes et passent de l’un à l’autre en fonction de la puissance demandée en sortie. Cela permet d’augmenter le rendement en diminuant la puissance « perdue » dans les transistors de sortie Classe H Les amplificateurs de classe H sont similaires à ceux de classe G, à la différence près que la tension d’alimentation est modulée par le signal d’entrée Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 17/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Classe D Utilisent leurs composants actifs comme des interrupteurs en les amenant dans leur zone saturée Classe E et F sont des amplificateurs à haut rendement qui sont optimisés pour n’amplifier qu’une faible gamme de fréquences. Ils sont généralement utilisés pour amplifier les fréquences radio. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 18/30

Types de couplage entre étages Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Types de couplage entre étages Capacitive Direct Transformateur ac dc Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 19/30

L’ampli a 2 droites de charge. Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur classe A +VCC RE R2 RC R1 RL vin L’ampli a 2 droites de charge. vout Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 20/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur classe A 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VCE en Volts IC en mA 20 mA 0 mA 100 mA 80 mA 60 mA 40 mA IC(sat) = VCC RC + RE La droite de charge dc VCE(blocage) = VCC La droite de charge AC a une pente plus raide. Q Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 21/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur classe A 2 4 6 8 10 12 14 16 18 VCE en Volts IC en mA 20 mA 0 mA 100 mA 80 mA 60 mA 40 mA Q pout = vpp2 8RL pout(max) = MPP2 Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 22/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB vin T1 T2 +VCC Q1 Q2 Q1 conduit pour le demi-cycle positif Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 23/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB vin T1 T2 +VCC Q1 Q2 Q2 conduit pour le demi-cycle négatif. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 24/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB +VCC Q1 Q2 RL vout R4 R1 vin R3 R2 Lorsque Q2 conduit, la capacité se décharge. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 25/30

Amplificateurs de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB ICQ = 0 VCEQ = VCC/2 MPP = VCC A @ 1 zin(base) = bRL PD(max) = MPP2/40RL (chaque transistor) pout(max) = MPP2/8RL Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 26/30

Distortion de croisement de la classe B Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB Distortion de croisement de la classe B Q1 Q2 RL vout R4 R1 vin R3 R2 +VCC Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 27/30

Pdc(in) = VCCIdc(total) Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB Polarisation par diode RL R vin +VCC 2VBE ICQ @ Ibias Ibias = VCC - 2VBE 2R IC(sat) = VCC 2RL Iav = IC(sat) p Idc(total) = ICQ + Iav Pdc(in) = VCCIdc(total) pout(max) = VCC2 8RL pout Pdc x 100% h = Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 28/30

Préampli EC à liaison directe Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur push-pull classe B / AB Préampli EC à liaison directe RL R1 vin +VCC R2 R3 R4 Q1 Q3 Q2 AQ1 @ R3 R4 Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 29/30

Trouvez la classe de cet amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Trouvez la classe de cet amplificateur Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 30/30

Trouvez la classe de cet amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Trouvez la classe de cet amplificateur Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 31/30

Trouvez la classe de cet amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Trouvez la classe de cet amplificateur Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 32/30

Trouvez la classe de cet amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Trouvez la classe de cet amplificateur L'AOP amplifie en tension avec le gain -R2/R1. L'amplificateur de courant de sortie est constitué par les éléments R4, D1, D2, R5, T1, R6, R7 et T2. Le courant délivré en sortie de l'AOP est amplifié par les transistors T1 et T2. L'alternance positive est délivrée par le transistor T1 tandis que l'alternance négative l'est par T2. Le rôle de R4, D1, D2 et R5 est de polariser les transistors. Le courant continu de sortie de repos (en l'absence de tension de sortie) est ajusté par les tensions aux bornes des diodes D1 et D2. Quand les résistances R4 et R5 sont réduites, la tension aux bornes de D1 et D2 augmente et il en est de même pour le courant de repos dans R6 et R7 qui R7 jouent un rôle de stabilisation thermique. En effet, quand la tension Vbe aux bornes des transistors T1 et T2 varie suite à une variation de la température (la puissance délivrée par T1 et T2 peut ne pas être négligeable et il y a échauffement des transistors), le courant de repos dans les transistors augmente et il en est de même pour les tensions aux bornes de R6 et R7. Comme la tension aux bornes de D1 et D2 varie peu, les tensions Vbe vont être réduite. La contre réaction de l'AOP est faite après les deux transistors pour avoir une tension avec peu de distorsion en sortie. Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 33/30

Trouvez la classe de cet amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Trouvez la classe de cet amplificateur Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 34/30

Etage d'entrée de l'ampli Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Etage d'entrée de l'ampli Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 35/30

Etage Amplificateur en tension Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Etage Amplificateur en tension Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 36/30

Etage de sortie de l’amplificateur Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Etage de sortie de l’amplificateur Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 37/30

Transistor de puissance Chapitre I : Les Amplificateurs Amplificateurs de puissance Amplificateur ….. Transistor de puissance Cours électronique Analogique GIND – G3EI 2014 – 2015 38/30