ISSLg - Cours d'électronique - Électronique (ELO)
Les transistors en montages analogiques
Navigation> electronique/elo/transistors/analog

Polarisation et Signal

Pour un traitement correcte des signaux analogiques, les transistors de ces montages doivent toujours être passants, ils ne doivent en aucun cas devenir bloquants ou saturés ce qui provoqueraient un écrêtage du signal à traiter (déformation du signal = distorsion).

Pour s'assurer que les transistors soient toujours passants, on leur applique un courant de polarisation constant (même si le signal est nul).
Le signal à traiter va venir ajouter ou soustraire un courant "image du signal" à ce courant de polarisation.
Ce courant "image du signal" est plus petit que le courant de polarisation :
    * car il ne doit jamais annuler celui-ci, sinon le transistor devient bloquant,
    * ni le rendre exagérément grand, sinon le transistor devient saturé.

L'analyse des montages analogiques, nécessite donc une double analyse : un traitement de grandeurs continues (polarisation) et un traitement de signaux plus petits variables dans le temps.
En un point du montage :
    * la tension s'exprimera comme étant : V + v       (où "V" est la tension de polarisation constante    &    "v" est la tension du signal variable)
    * le courant s'exprimera comme étant : I + i        (où "I" est le courant de polarisation constant    &    "i" est le courant du signal variable)
Avec     -V < v < V    et    -I < i < I      afin de ne pas bloquer ou saturer les transistors.
Bien faire la différence entre les MAJUSCULES (V & I) utilisées pour désigner la polarisation et les minuscules (v & i) utilisées pour le signal.


Condensateurs de découplage

Voici un exemple de montage à transistors, il s'agit d'un amplificateur très rudimentaire de micro pour un écouteur à oreillette pour personne malentendante.

Polarisation par R1 et R2 (diviseur potentiométrique) appliquant la tension "Vi" sur la base qui va engendrer un courant de base "Ii" (indice "i" pour input).
En sortie nous avons un courant de collecteur "Io" et une tension de collecteur "Vo" (indice "o" pour output).


Raccordement du micro et de l'oreillette avec des condensateurs en série :
Le micro va générer une tension "vi" et un courant "ii" (indice "i" pour input) variables dans le temps.
L'oreillette va être pilotée  par une tension "vo" et un courant "io" (indice "o" pour output) variables dans le temps.


Le condensateur "Ci" va se charger à la tension "Vi" à la mise sous tension du montage, ensuite il permet d'ajouter le signal "vi" sur la base du transistor sans que le micro (capteur) ne doivent subir la tension de polarisation du montage. Grâce à "Ci" : vi => Vi + vi     sur la base du transistor.

Le condensateur "Co" va se charger à la tension "Vo" à la mise sous tension du montage, ensuite il permet de bloquer la composante continue de la tension de sortie, pour n'appliquer sur l'écouteur d'oreillette (charge de sortie) que la partie alternative "vo". Grâce à "Co" : Vo + vo => vo    sur le speaker.

"Ci" et "Co" sont appelés condensateurs de découplage, ce sont des filtres passe-haut qui permettent le passage du signal alternatif et qui bloquent la polarisation continue.


Caractéristiques d'un montage analogique

Un circuit analogique est typiquement caractérisé par :

Son gain en tension : Av = vo / vi         (nombre sans unité).
C'est le rapport entre les tensions de sortie et d'entrée.
Dans notre exemple : Av = Rc/Re     (NB : on verra dans un prochain cours pourquoi)

Son gain en courant : Ai = io / ii         (nombre sans unité).
C'est le rapport entre les courants de sortie et d'entrée.
Dans notre exemple : Ai = hfe    (NB : on verra dans un prochain cours pourquoi)

Son impédance d'entrée : Zi = vi / ii      (en Ohm)
C'est la résistance que voit le capteur, pour monter d'une tension "vi", il doit fournir au montage un courant "ii".
Dans notre exemple c'est la charge du micro : Zi = R1 // R2 // hfe * Re

Sa bande passante : fmin & fmax    
C'est la plage de fréquence où le gain est constant.
Dans notre exemple elle est déterminée par les filtres passe-haut :
    * d'entrée : fmin = 1 / (2 * pi * Zi *Ci)
    * de sortie : fmin = 1 / (2 * pi * Zspeaker *Co)
et la bande-passante du transistor : fmax = voir datasheet du NPN utilisé.

Remarquons que ces caractéristiques sont indépendantes des tensions et courants de polarisation "Vi, Ii, Vo, Io", et c'est normal, la polarisation ne sert qu'à faire fonctionner le montage !

Auteur : Philippot Marc - 20/05/2020