Transistor bipolaire en amplification

INSTRUMENTATIONS ET MESURES ANALOGIQUES

TP n°4 : Transistor bipolaire en amplification

1. POLARISATION PAR PONT DE BASE ET RESISTANCE D’EMETTEUR

[pic 1] 

On utilise le transistor BC547B qui a pour caractéristiques : Ic=2 mA, β=200 et VBE=0.6V.

  Calcul des résistances :

[pic 2]

VRC = RC*IC = 7.299 V

Avec la théorie, on obtient IP = 48 μA, R1 = 282 Ohm et R2 = 34 Ohm pour le transistor BC547C.

1.2         Simulation :

[pic 3] 

IC   = 1.73 mA                      IE    = 1.74 mA

VB = 1.52 V                         VCE = 8.4 V BC547B :                               BC547C : 

IP = 0.1 mA                          IP = 46 µA

β  = 173                              β = 376

1.3         Expérience :

La simulation est avérée avec les expériences. On a des résultats relativement similaires :

IB = 1.754 µA

IC = 1.377 mA

VC = 4.544 V

VB = 1.308 V

VE = 0.648 V

VBE = 0.662 V

VCE = 9.881 V

Ip = 100 µA

Les écarts peuvent être dus aux données constructeurs qui ne correspondent pas à 100% et aux incertitudes sur les mesures provenant du matériel.

Maintenant que l’on a atteint le point de fonctionnement du transistor, on peut se pencher sur son fonctionnement en petits signaux.  

1. L’AMPLIFICATEUR EMETTEUR COMMUN DIT A CHARGE REPARTIE

[pic 4] 

En petits signaux, les capacités se comportent comme des courts-circuits (fils) et les alimentations continues sont éteintes (remplacé par des masses).

Schéma équivalent en petits signaux :

2.1 :

[pic 5] 

2.2 :

Théoriquement, on obtient, Re= 10.86 kOhm et Vs/Ve = 6.5 V.

Ce qui nous fait un gain en dB de 16.25dB.

2.4 :

[pic 6] 

Analyse fréquentielle :

Le déphasage représenté sur le graphique est négatif car il correspond au fait que le déphasage de VE par rapport à VS est l’inverse de celui de VS par rapport à VE. On Obtient un déphasage qui tend vers π c’est-à-dire une opposition de phase. Le gain correspond en hautes fréquences à celle trouvée théoriquement soit 16 dB environ.

[pic 7]

Gain en dB et phase en fonction de la fréquence.

2.7 :

[pic 8]

Etude temporelle à 1kHz : on a pris 500 mV pic to pic,  C = 474 nF[pic 9]

Déphasage de π.

VS = 6.81 V

VE = 1.04 V

Av = Vs/Ve = 6.54                 

2.8 : [pic 10]

2.9 :

Pour calculer la résistance d’entrée, on place une boîte à décades à l’entrée du système et on fait varier cette résistance RD jusqu’à avoir Ve= Veinitial /2. On ainsi Rentrée=RD.  

On obtient Rentrée = 12 kOhm.

2.10 :

Pour la résistance de sortie, on place la boîte à décades en sortie et on fait varier Rd jusqu’à avoir VS= Av * Ve/2. Pour cette valeur, on a Rsortie=Rd.

On obtient Rsortie = 3.9 kOhm.

2.12 :

On retrouve des valeurs semblables entre la théorie, la simulation et l’expérience. Les écarts sont dus au paramètres du transistor qui peuvent être légèrement différent que ceux indiqué dans la datasheet et aux incertitudes sur les mesures.

On a pu constater que le transistor amplifie plus en petites tensions et il laisse passer les fréquences au-dessus de 100Hz. C’est donc un passe-haut.

3. L’AMPLIFICATEUR EN EMETTEUR COMMUN

[pic 11] 

Schéma équivalent en petits signaux :

[pic 12] 

3.2 :

Théoriquement on obtient Re = 3.4 kOhm et un gain en tension de 147.

3.4 :

Analyse fréquentielle :

[pic 13] 

Expérience :

[pic 14]

Gain expérimental de 48 dB (correspond avec la théorie et l’expérience

20log(147) = 43.34 ).

3.5 :

Etude temporelle à 1kHz :

...