Les montages fondamentaux

août 30, 2019 Mourad ELGORMA

I- but du TP :

-Etudier Etude statique d’un transistor.

-La réalisation des trois montages fondamentaux d’un transistor.

-Savoir le rôle de chaque type du montage.

-Savoir la différence entre les trois montages

II- Matériel utilisé :

Oscilloscope et multimètre.
01 transistor NPN.
03 condensateurs électrochimiques.
04 Résistances : R1; RB=470Ω, RC=2K Ω, RE=1KΩ.
01 potentiomètre : P=10KΩ.

III- Partie Théorique :

1-definition d’un transistor :

Symbole :

Le transistor est le composant électronique actif fondamental en électronique utilisé principalement comme interrupteur commandé et pour l’amplification, mais aussi pour stabiliser une tension, moduler un signal ainsi que de nombreuses autres utilisations.

Le terme transistor provient de l’anglais transconductance varistor (résistance variable de transconductance). Il a été voté par un comité directeur de 26 personnes des Bell Labs le 28 mai 1948 (mémo 48-130-10) parmi les noms proposés suivants: semiconductor triode, surface states triode, crystal triode, solid triode, iotatron, transistor. Pour des raisons commerciales, il fallait un nom court, sans équivoque avec la technologie des tubes électroniques. Transistor fut choisi. Il désigne un dispositif semi-conducteur à trois électrodes actives qui permet le contrôle grâce à une électrode d’entrée (base pour les bipolaires et grille pour les FET) d’un courant ou d’une tension sur l’une des électrodes de sorties (collecteur pour les bipolaires et drain pour les FET).

Par métonymie, le terme transistor désigne également les récepteurs radio équipés de transistors.

2- La nécessité de la polarisation :

1 – Notre transistor, pour fonctionner, a besoin d’être « polarisé ». Cela signifie qu’on doit appliquer sur ses connections les tensions correctes et en amplitude et en polarité pour qu’il effectue la fonction qu’on lui demande.
Quand nous parlons de polarisation, nous parlons uniquement de tensions continues, et ce sont ces tensions continues qui vont permettre le fonctionnement correct en alternatif. Quand nous utiliserons la fonction amplification par exemple, nous appliquerons un signal alternatif à l’entrée et nous le récupérerons agrandi à la sortie, ceci ne sera possible que si les tensions continues sont présentes.

2 – La polarisation va nous permettre de régler le transistor dans sa fonction amplification de manière à ce que le signal de sortie soit rigoureusement (ou presque) identique au signal d’entrée (attention j’ai dit identique, c’est à dire qu’il a la même allure, je n’ai pas dit la même amplitude!). Si c’est le cas on dira que notre transistor amplifie linéairement. Or pour atteindre cet objectif (la linéarité) nous devrons positionner notre transistor sur sa droite de charge très précisément, c’est la polarisation qui nous le permettra. Passons à la pratique.

3-les montages fondamentaux d’un transistor :

3-1-Montage en émetteur commun :

Montage de base par excellence, on le rencontre beaucoup dans le domaine de la BF. L’entrée se fait sur la base et la sortie se fait sur le collecteur. Il présente une impédance d’entrée moyenne, de l’ordre de quelques K Ohms, qui dépend fortement des résistances utilisées pour la polarisation de la base. Son impédance de sortie est faible à moyenne, quelques centaines à quelques K ohms, et est grosso- modo équivalente à la valeur de la résistance de charge de collecteur. Il s’agit du seul montage où la phase du signal de sortie est inversée par rapport à la phase du signal d’entrée. Le gain peut être assez élevé.

3-2-Montage en collecteur commun :

Ce type de montage est parfait pour réaliser une adaptation d’impédance, car il possède une impédance d’entrée un peu plus élevée que pour le montage émetteur commun, et une impédance de sortie très basse, de quelques dizaines d’ohms. L’entrée se fait sur la base et la sortie se fait sur l’émetteur. Le signal de sortie est en phase avec le signal d’entrée. Ici, le gain est faible (environ 1), mais il ne s’agit pas de l’argument qui fait préférer ce montage aux autres.

3-3-Montage en collecteur commun :

IV- Partie Expérimentale :

1-Etude Statique :

Pour ce montage on utilise le montage qui est montré sur la figure suivante :

2- on mesure les tensions aux différents nœuds du montage est on trouve les valeurs suivantes :

V_CM= 3.6 v

V_BM= 1.6 v

V_EM=1 v

3- Après ces résultats on calcule V_CEQ et le I_CQ:

V_C= R_C* I_CQ→ I_CQ = V_C/ R_C

=3.6 / 2000

I_CQ = 1.8. 10^-2 A

V_CEQ= V_CM – V_EM

V_CEQ =3.6 – 1

V_CEQ= 2.6 v

4-conclusion :

Le montage est en émetteur commun polarisé par la réaction du collecteur.

Le Vcc polarise les deux jonctions en directe inverse.

2- Montage a Emetteur commun :

Pour le premier montage fondamental on réalise le montage montré dans la figure suivante:

2- On règle le générateur BF à V_e=10mV et f =1khz

3- On relève sur l’oscilloscope la forme et l’amplitude des signaux V_e et V_s et on trouve les résultats suivants :

V_e = 28 mv

V_s = 2.6v

La forme des deux signaux (regarder le graphe)

On remarque que Ve et VS sont en opposition de phase

4-le gain en tension

G=Vs/Ve

G=2.6/0.28

G=92.85

5- En suite on règle la tension d’entrée pour obtenir à la sortie V_s = 1V_càc

6-La tension d’entrée qui correspond à V_s = 1V_cc c’est :

V_ecc = 130 mV

Dans cette étape on introduis la résistances R₁=1 KΩ et on règle le générateur pour obtenir V_s = 1V_cc

Le nouveau schéma et comme suit :

8- La tension d’entrée qui correspond à V_s = 1V_cc c’est :

Ve_1cc = 48mV

9-La détermination de la résistance d’entrée R_c de l’amplificateur se fait grace a la fonction suivante :

i= v_e / Re = (v_e1 – v_e)/ R₁

→ Re = (R₁ v_e ) / (v_e1 – v_e)

→ Re = (1000*0.13) / (0.13 – 0.048)

→ Re = 1.5 KΩ.

13-On débranche R₁ et on règle la tension d’entrée pour obtenir à la sortie V_s = 1V_cc, en suite on branche le potentiomètre P, on règle jusqu’on obtenir V_s/2 =0.5 V_cc.

A l’aide de l’ohmmètre on peu mesurer P dans notre cas la résistances de sortie est : R_s=P=1.2 KΩ.

Conclusion :

Le montage émetteur commun est très intéressant pour son gain en tension (Vs/Ve). Il possède en revanche une impédance de sortie assez élevée. Nous étudierons ces paramètres à partir du schéma « petit signal ».

3- Montage a Base commune :

Pour le deuxième montage fondamentale on utilise un circuit comme il est indiqué sue le schéma suivant :

2- On règle le générateur BF à V_e=0.1V et f =1khz

3- On relève sur l’oscilloscope la forme et l’amplitude des signaux V_e et V_s et on trouve les résultats suivants :

V_e = 0.12 v

V_s = 3.4 v

La forme des deux signaux (regarder le graphe)

On remarque que Ve et Vs sont en phase

4-le gain en tension

G=Vs/Ve

G=3.4/0.12

G=28.33

5- En suite on branche la résistance R1=10KΩ. et on règle le générateur pour obtenir Vs=0.4Vcc

Le circuit sera ré formalisé comme suit :

Remarque : dans cette partie tous marche normalement pour nous mais quand on a branché le potentiomètre notre signal de sortie c’est transformé en signal écrêté et malgré le soutien de notre professeur le signal a gardé la même forme donc on a sauté cette étape

Conclusion :

Le montage base commune se caractérise par son gain en tension (Vs/Ve) important et son impédance d’entrée assez faible. Nous étudierons ces paramètres à partir du schéma « petit signal ».

4- Montage a Collecteur commun :

Pour le dernier montage fondamental on réalise le montage montré dans la figure suivante:

2- On règle le générateur BF à V_e=.01Vcc et f =1KHZ

3- On relève sur l’oscilloscope la forme et l’amplitude des signaux V_e et V_s et on trouve les résultats suivants :

V_e = 0.18 v

V_s = 0.05v

La forme des deux signaux (regarder la feuille millimétrée)

On remarque que Ve et VS sont en phase et que le collecteur commun est un circuit atténuateur

4-le gain en tension

G=Vs/Ve

G=0.05/0.1

G=0.5

5- En suite on règle la tension d’entrée pour obtenir à la sortie V_s = 0.1V_cc

6-La tension d’entrée qui correspond à V_s = 0.1V_cc c’est :

V_ecc = 0.18 V

Dans cette étape on introduis la résistances R₁=100 KΩ et on règle le générateur pour obtenir V_s = 0.1V_cc

Le nouveau schéma et comme suit :

8- La tension d’entrée qui correspond à V_s = 1V_cc c’est :

Ve_1cc = 0.12V

9-La détermination de la résistance d’entrée R_c de l’amplificateur se fait grace a la fonction suivante :

i= v_e / Re = (v_e1 – v_e)/ R₁

→ Re = (R₁ v_e ) / (v_e1 – v_e)

→ Re = (100*0.18) / (0.12 – 0.18)

→ Re = 300 KΩ.

13-On débranche R₁ et on règle la tension d’entrée pour obtenir à la sortie V_s = 0.12 v, en suite on branche le potentiomètre P

A l’aide de l’ohmmètre on peu mesurer P dans notre cas la résistances de sortie est : R_s=P=639 KΩ.

Vs=0.08v

Conclusion :

Le montage collecteur commun est très intéressant pour son gain en courant (Is/Ie). Il possède en revanche un gain en tension nul puisqu’il se comporte comme un suiveur. Nous étudierons ces paramètres à partir du schéma « petit signal ».

Conclusion générale:

Voici un tableau rappelant les résultats à retenir concernant ces trois montages fondamentaux:

	Emetteur commun	Collecteur commun	Base commune
Amplification A = Vs/Ve	– s.(Rc//RL) Forte, quelques 100	1 Suiveur	+ s.(Rc//RL) Forte, quelques 100
Impédance d’entrée Ze = Ve/Ie	r//R1//R2 Moyenne, quelques 100 d’ohm	R1//R2//[ß.(Re//RL)] Moyenne, quelques kohm	Re//r//(1/s) Faible, quelques ohm
Impédance de sortie Zs = Vs/Is	Rc Quelques kohm	Re//r//(1/s) Faible, quelques ohm	Rc Quelques kohm