ISSLg - Cours d'électronique - Électronique (ELO)
Les transistors bipolaires - le montage émetteur suiveur

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C'est un montage de sortie, qui permet de piloter un courant conséquent sur une charge.
Il faut d'ailleurs faire attention de ne pas griller le transistor en faisant un court-circuit sur la charge...

Montage avec un NPN :


Démonstration :

Ce que l'on sait (formules du transistor) :
        Vb - Ve = 0.7V
        Ic = β * Ib                   (β = Hfe = gain du transistor)
        Ie = Ic + Ib = (β+1) * Ib         

Donc :
        Vout = Vin - 0.7V
        Iout = (β+1) * Iin
Décomposition en polarisation + signal :
        Vin = Vi + vi
        Iin = Ii + ii
        Vout = Vo + vo
        Iout = Io + io
Ce qui donne :
        Vo + vo = Vi - 0.7V + vi
        Io + io = (β+1) * Ii +  (β+1) * ii 

Usage : amplification en courant d'une tension toujours positive (Vin>0.7V) sur une charge (étage de sortie).

Polarisation :
        Vo = Vi - 0.7V        (NB: 0.7V< Vi < Vcc)
        Io = Vo / Rload
        Ii = Io / (β+1)

Signal :
        vo = vi
        io = vo / Rload
        ii = io / (β+1)

Caractéristiques :
       Gain en tension (vo / vi) :    Av = 1                         (nombre sans unité).
        Gain en courant ( io / ii) :      Ai = β+1                      (nombre sans unité).
        Impédance d'entrée (vi / ii) :  Zi = (β+1) * Rload      (en Ω)
        Bande passante : fmin = 0Hz  &   fmax = voir datasheet du NPN utilisé.

Exemple avec un BC547 : β=600  & fmax = 300MHz ; et une charge de Rload = 100Ω
        Si on applique Vi = 4.7V à l'entrée, la sortie est de Vo = 4.7V - 0.7V = 4V et le courant de sortie est de Io = 4V/100Ω = 40mA
        Comme le gain est unitaire (Av=1) si on monte de vi=1V sur l'entrée, alors la sortie monte aussi de vo=1V et le courant de sortie monte de Io = 1V/100Ω = 10mA
                  si on descend de vi=-1V sur l'entrée, alors la sortie descend aussi de vo=-1V et le courant de sortie descend de Io = -1V/100Ω = -10mA
        Le gain en courant : Ai = 601
        L'impédance d'entrée : Zi = 601 * 100Ω = 60.1kΩ
        Bande passante : de 0Hz jusque 300MHz


Montage avec un PNP :


Démonstration :

Ce que l'on sait :
        Vb - Ve = -0.7V
        Ic = β * Ib
Donc :
        Vout = Vin + 0.7V
        Iout = (β+1) * Ib
Décomposition en polarisation + signal :
        Vin = Vi + vi
        Iin = Ii + ii
        Vout = Vo + vo
        Iout = Io + io
Ce qui donne :
        Vo + vo = Vi + 0.7V + vi
        Io + io = (β+1) * Ii +  (β+1) * ii 

Usage : amplification en courant d'une tension toujours négative (Vin<0V) sur une charge (étage de sortie).

Polarisation :
        Vo = Vi + 0.7V        (NB: -Vaa < Vi < -0.7V)
        Io = Vo / Rload
        Ii = Io / (β+1)

Signal :
        vo = vi
        io = vo / Rload
        ii = io / (β+1)

Caractéristiques :
        Gain en tension : Av = vo / vi = 1                            (nombre sans unité).
        Gain en courant : Ai = io / ii = (β+1)                        (nombre sans unité).
        Impédance d'entrée : Zi = vi / ii = (β+1) * Rload      (en Ω)
        Bande passante : fmin = 0Hz  & fmax = voir datasheet du PNP utilisé.

Exemple avec un BC557 : β=200  & fmax = 200MHz ; et une charge de Rload = 220Ω
        Si on applique Vi = -5.7V à l'entrée, la sortie est de Vo = -5.7V + 0.7V = -5V et le courant de sortie est de Io = -5V/220Ω = -22.7mA
        Comme le gain est unitaire (Av=1) si on monte de vi=1V sur l'entrée, alors la sortie monte aussi de vo=1V et le courant de sortie monte de Io = 1V/220Ω = 4.54mA
                si on descend de vi=-1V sur l'entrée, alors la sortie descend aussi de vo=-1V et le courant de sortie diminue de Io = -1V/220Ω = -4.54mA
        Le gain en courant : Ai = 201
        L'impédance d'entrée : Zi = 201 * 220Ω = 44.22kΩ
        Bande passante : de 0Hz jusque 200MHz

 
 Conclusions :
Le montage émetteur-suiveur, est un montage de gain en tension unitaire (Av = 1), c-à-d qu'il reproduit fidèlement la tension d'entrée sur sa sortie.
C'est un adaptateur d'impédance, si la tension de sortie est identique à celle d'entrée, la charge que voit l'entrée est la charge de la sortie multipliée par le gain du transistor.
Imaginez que votre charge soit de 10Ω, or votre générateur ne peut piloter que des charges supérieures à 50Ω, en passant par un montage émetteur-suiveur avec un transistor ayant un gain de 100, votre générateur va voir une charge de 1010Ω   ((100+1) * 10Ω) et fonctionnera correctement.


Remarques :
Pour augmenter le courant de sortie ou l'impédance d'entrée vous pouvez :
- soit remplacer le transistor par un Darlington mais il faut alors changer les 0.7V de la polarisation par 1.4V
- soit remplacer le transistor bipolaire par un EMOSFET mais il faut alors changer les 0.7V de la polarisation par Vgsth, avec un EMOSFET, l'impédance d'entrée se résume à la capacité de grille du transistor (infini en DC et basse fréquence).
Auteur : Marc PHILIPPOT - Version du 27/05/2020