LE ON N 16
L E C O U R S
ApprApprendrendree
onique
lectronique
ll lectr
tant de z rroo
en partant de z
en par
Dans la pr c dente le on, nous avons commenc faire connaissance
avec les transistors. Nous poursuivons par les caract ristiques et les
formules de calcul pour les tages amplificateurs.
Ces formules, peu nombreuses mais toutefois n cessaires, que nous
vous donnons pour pouvoir calculer toutes les valeurs des r sistances
de polarisation, contrairement celles que vous pourriez trouver dans
beaucoup dautres textes, sont extr mement simples.
Les caract ristiques
dun transistor
M me si les caract ristiques dun tran-
sistor sont indiqu es dans tous les
livres, pour un d butant ces donn es
ne sont pas dune grande utilit . Pre-
nons comme exemple les caract ris-
tiques dun hypoth tique transistor, et
lisons-les :
Vcb
Vce
Veb
Ic
Ptot
Hfe
Ft
= 45 volts maxi
= 30 volts maxi
= 6 volts maxi
= 100 mA maxi
= 300 milliwatts
= 100 - 200
= 50 MHz
Vcb - indique que ce transistor peut
accepter une tension maximale de 45
volts entre le Collecteur et la Base.
Vce - indique que la tension maximale
que lon peut lire entre le Collecteur et
lEmetteur ne devra jamais atteindre
30 volts.
Cette donn e nous est tr s utile pour
conna tre la valeur de tension maximale
pouvant servir alimenter ce transistor.
Un transistor ayant une Vce de 30 volts
peut tre utilis dans tous les circuits
aliment s par des tensions de 28, 24,
18, 20, 12, 9 ou 4,5 volts, mais pas
dans des circuits aliment s par des
tensions de 30 volts ou plus.
Veb - indique la valeur de la tension
maximale inverse pouvant tre appli-
qu e entre la Base et lEmetteur.
une tension alternative qui ne d pas-
sera jamais les :
6 + 6 = 12 volts cr te cr te
Note :
la Veb, qui est une tension inverse, ne
doit pas tre confondue avec la tension
directe indiqu e par les lettres Vbe, qui
reste fixe pour tous les transistors sur
une valeur comprise entre 0,6 et 0,7 volt.
Ic - indique le courant maximal que
lon peut faire parcourir pendant de
brefs instants sur le Collecteur, et
donc, un courant qui ne devra jamais
tre consid r comme un courant de
travail normal.
Ptot - indique la puissance maximale
que peut dissiper le transistor une
temp rature de 25 degr s.
En pratique, cette puissance se r duit
consid rablement car, lorsque le tran-
sistor travaille, la temp rature de son
corps augmente beaucoup, et ce, tout
par ticuli rement lorsquil sagit dun
transistor de puissance.
Hfe - indique le rapport existant entre le
courant du Collecteur et celui de la Base.
des tol rances, ce transistor est
capable damplifier un signal au moins
100 fois mais pas plus de 200 fois. Il
ny a donc pas de quoi s tonner si sur
trois transistors, lun amplifie 105 fois,
un autre 160 fois et le dernier 195 fois.
Ft - signifie fr quence de coupure et
indique la valeur de la fr quence maxi-
male que le transistor peut amplifier.
Le transistor que nous analysons peut
amplifier nimpor te quelle fr quence
jusqu un maximum de 50 m gahertz
environ, mais jamais plus.
Sens des sigles
Dans les formules que nous vous indi-
quons pour calculer la valeur des quatre
r sistances R1, R2, R3 et R4, vous
trouverez des sigles dont voici le sens :
Vcc = valeur de tension de lalimentation.
Vce = valeur de la tension pr sente
entre le Collecteur et lEmetteur. Dans
la majorit des cas, cette valeur cor-
respond Vcc : 2.
En admettant que lEmetteur soit reli
la masse, lamplitude totale du signal
alternatif que lon peut appliquer sur
la Base ne pourra jamais d passer le
double de la tension Veb.
Etant donn que cette valeur est qua-
siment identique Beta (amplification
dun signal dans une configuration
Emetteur commun), elle est galement
appel e gain.
Dans notre exemple, avec une Veb de
6 volts, on pourra appliquer sur la Base
La valeur 100-200 report e dans notre
exemple nous indique que, en raison
Vbe = valeur qui, pour tous les tran-
sistors, tourne autour de 0,6 0,7 volt.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine
174
Cours dElectronique Premier niveau
L E C O U R S
Pour les calculs, on utilise la valeur
moyenne, cest- -dire 0,65 volt.
n cessairement conna tre ces trois
param tres :
Vb = valeur de la tension pr sente
entre la Base et la masse. Cette valeur
correspond la tension pr sente aux
bornes de la r sistance R4.
VR4 = valeur de la tension (en volt) pr -
sente sur les extr mit s de la r sistance
R4, plac e entre lEmetteur et la masse.
-
la valeur Vcc de la tension dalimen-
tation
la valeur Hfe du transistor
-
- le Gain, cest- -dire le nombre de fois
que nous voulons amplifier le signal.
Admettons, par exemple, que nous
ayons ces donn es comme r f rence :
R1 = valeur de la r sistance (en ohm)
quil faut appliquer entre la Base et le
positif dalimentation.
tension dalimentation
valeur moyenne de la Hfe =
gain n cessaire
= 12 volts
110
= 10 fois
440), et de calculer leurs r sistances de
polarisation de fa on obtenir un gain
denviron 10 fois pour chaque tage.
De cette fa on, on obtient un gain total
de :
10 x 10 = 100 fois
On pourrait galement calculer le pre-
mier tage, TR1, pour un gain de 20
fois, et le deuxi me tage, TR2, pour
un gain de 5 fois, en obtenant ainsi un
gain total de :
20 x 5 = 100 fois
Donc, pour obtenir des amplifications
importantes, il est toujours pr f rable
dutiliser plusieurs tages amplifica-
teurs pour viter tous les risques que
lon pourrait prendre en amplifiant au
maximum un seul transistor.
En limitant le gain dun transistor, on
obtient tous ces avantages :
- On vite la distorsion. Si on amplifie
un signal de fa on exag r e avec un
seul transistor, les cr tes des demi-
ondes positives ou n gatives seront
presque toujours coup es, et donc,
notre signal sinuso dal se transformera
en une onde carr e, provoquant ainsi
une distorsion consid rable.
- On r duit le bruit de fond (parasite).
Plus un transistor amplifie, plus le bruit
de fond produit par les lectrons en
mouvement augmente, et couter de
la musique avec ce bruit nest vraiment
pas agr able !
- On vite les auto-oscillations. En fai-
sant amplifier au maximum un tran-
sistor, celui-ci peut facilement auto-
osciller en g n rant ainsi des
fr quences ultrasoniques, cest- -dire
non audibles, qui feraient surchauffer
le transistor au point de le d truire.
si vous cherchez dans nimporte quel
texte apprenant calculer les valeurs
des r sistances n cessaires polari-
ser correctement ce transistor, ou
dautres, vous vous retrouverez imm -
diatement en difficult car vous nau-
rez disposition que des formules
math matiques complexes et peu
dexemples pratiques.
La m thode que nous vous enseignons,
m me si elle est l mentaire, vous per-
mettra de trouver toutes les valeurs
n cessaires pour les r sistances R1,
R2, R3 et R4.
Ne faites jamais lerreur, trop souvent
commise, de calculer la valeur des
r sistances de fa on obtenir un gain
maximal du transistor.
Dans la pratique, pour avoir la cer ti-
tude que le signal amplifi que lon pr -
l ve sur le Collecteur ne soit jamais
coup (voir figure 432), il est toujours
pr f rable de travailler avec des gains
tr s bas, par exemple, 5, 10 ou 20 fois.
Si lamplification est insuffisante, il est
conseill dutiliser un second tage pr -
amplificateur.
Si lon veut, par exemple, amplifier un
signal de 100 fois, il est toujours pr f -
rable dutiliser deux tages (voir figure
R2 = valeur de la r sistance (en ohm) quil
faut appliquer entre la Base et la masse.
R3 = valeur de la r sistance (en ohm)
quil faut appliquer entre le Collecteur
et la tension positive de lalimentation.
R4 = valeur de la r sistance (en ohm)
Advertisement
quil faut appliquer entre lEmetteur et
la masse.
Ib = valeur du courant (en mA) de la
Base.
Ie = valeur du courant (en mA) de
lEmetteur.
Ic = valeur du courant (en mA) du Col-
lecteur.
Hfe = cest le rapport existant entre le
courant du Collecteur et le courant de
la Base.
En appliquant un courant d termin sur
la Base, on obtiendra sur le Collecteur
un courant sup rieur, gal celui de
la Base multipli par la valeur Hfe.
En pratique, cette augmentation cor-
respond au gain statique de courant
du transistor.
Si vous ne r ussissez pas rep rer la
valeur Hfe dans un manuel, vous pour-
rez la trouver en r alisant le testeur de
transistor que nous vous proposerons
dans la prochaine le on.
Gain = indique le nombre de fois dont
le signal appliqu sur la Base est
amplifi .
Calcul des
r sistances dun tage
pr amplificateur BF
Pour calculer la valeur des quatre r sis-
tances R1, R2, R3 et R4 dun tage
pr amplificateur en configuration met-
teur commun (voir figure 441), on doit
GAIN 10
GAIN 10
2 200
ohms
R3
100 000
ohms
R5
TR1
C
C2
B
18 000
ohms
C1
R1
B
10 000
ohms
TR2
C
R7
C3
2 200
ohms
R2
E
220
ohms
10 000
ohms
R4
R6
1 000
ohms
R8
12 V
47 000
ohms
Figure 440 : Pour ne pas couper un signal sur les deux extr mit s, il est toujours
pr f rable dutiliser deux tages calcul s pour un faible gain. Pour calculer les
valeurs des r sistances, on part toujours du transistor TR2, puis on passe au TR1.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine
175
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R1
100 000
ohms
R3
12 V
10 000
ohms
5,5 V
C2
GAIN
10 fois
C1
B
R2
12 000
ohms
C
E
R4
0,545 V
1 000
ohms
R5
47 000
ohms
R1
120 000
ohms
R3
18 V
10 000
ohms
8,4 V
C2
GAIN
15 fois
C1
B
R2
8 200
ohms
C
E
R4
0,57 V
680
ohms
R5
47 000
ohms
Figure 441 : tage pr amplificateur calcul pour un gain de
10 fois, aliment avec 12 volts. On ne trouve sur le Collecteur
que 5,5 volts au lieu de 6 volts, car 0,545 volt pr sent aux
bornes de la r sistance R4 de lEmetteur est pr lev sur
les 12 volts Vcc.
Figure 442 : tage pr amplificateur calcul pour un gain de
15 fois et aliment avec 12 volts. On ne trouve sur le
Collecteur que 8,4 volts au lieu de 9 volts, car 0,57 volt
pr sent aux bornes de la r sistance R4 de lEmetteur est
soustrait aux 18 volts Vcc.
- On vite que le corps du transistor ne
surchauffe. En pratique, plus la tem-
p rature de son corps augmente, plus
le courant du Collecteur augmente et,
lorsque ce courant augmente, la tem-
p rature augmente proportionnellement
galement. Se produit alors une r ac-
tion incontr l e, appel e leffet ava-
lanche, qui d truit le transistor. Pour
r duire ce risque, on place un radiateur
de refroidissement sur le corps des
transistors de puissance des tages
de puissance, afin de dissiper le plus
rapidement possible la chaleur de leur
corps.
- On ne r duit pas la bande passante.
En fait, plus le gain est important, plus
on r duit la bande passante. Cela signi-
fie que, si dans un pr amplificateur BF
Hi-Fi, on fait amplifier le transistor pas
plus de 20 ou 30 fois, on r ussit
amplifier toute la gamme des fr -
quences acoustiques, en partant dun
minimum de 25 hertz environ jusqu
un maximum de 50 000 hertz.
Au contraire, si on le fait gagner 100 fois
ou plus, il ne r ussira plus amplifier au
maximum toutes les fr quences des
notes aigu s sup rieures 10000 hertz.
Apr s cette introduction, nous pouvons
poursuivre en vous expliquant quelles
sont les op rations effectuer pour
trouver la valeur des r sistances R1,
R2, R3 et R4, pour un tage pr ampli-
ficateur BF, utilisant un seul transistor
(voir figure 441).
Calculer
la valeur de R3
Pour trouver la valeur donner la
r sistance R3 devant tre reli e au Col-
lecteur, on doit tout dabord conna tre
la valeur ohmique de la r sistance de
charge sur laquelle sera appliqu le
signal amplifi .
Dans lexemple repr sent sur la figure
441, la charge est constitu e par la
valeur de la r sistance R5 reli e, apr s
le condensateur lectrolytique C2, entre
le Collecteur et la masse. En pratique,
la valeur ohmique de la r sistance R3
doit toujours tre inf rieure la valeur
de la r sistance R5. A ce propos, cer-
tains documents conseillent de choisir
une valeur plus petite de 6, 7, ou 8
fois, mais dans la pratique, on peut uti-
liser une valeur inf rieure de 5 fois ou
m me moins.
En admettant que la valeur de la r sis-
tance R5 soit de 47 000 ohms, pour
trouver la valeur de la r sistance R3,
on devra effectuer cette simple division:
R3 (ohm) = R5 : 5
47 000 : 5 = 9 400 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on utilise la valeur commer-
ciale la plus proche, qui est, dans le cas
pr sent, de 10 000 ohms (10 kilohms).
Calculer
la valeur de R4
Une fois la valeur 10 000 ohms choi-
sie pour la r sistance R3, on peut effec-
tuer la seconde op ration, qui nous per-
met de trouver la valeur ohmique de la
r sistance R4, en utilisant la formule :
R4 = R3 : Gain
Puisque, comme nous lavons d j
expliqu , il nest jamais conseill de
choisir des gains sup rieurs 10 ou
20 fois, on choisira donc le minimum,
cest- -dire 10 fois. Ayant choisi pour
R3 une valeur de 10 000 ohms, la
r sistance R4 doit avoir une valeur
ohmique de :
10 000 : 10 = 1 000 ohms
Calculer Ic
(courant du Collecteur)
Comme troisi me op ration, on devra
calculer la valeur du courant parcourant
le Collecteur, en utilisant la formule :
Ic (mA) = [(Vcc : 2) : (R3 + R4)] x 1 000
Note :
le nombre 1 000, que lon trouve la
fin de cette formule nest pas la valeur
de R4 mais un multiplicateur qui nous
Advertisement
permet dobtenir une valeur de courant
exprim e en milliamp res.
En ins rant nos donn es dans la for-
mule, on obtient :
[(12 : 2) : ( 10 000 + 1 000)] x 1 000
= 0,545 mA
Donc, le courant Ic parcourant le Col-
lecteur est de 0,545 milliamp re.
Calculer
la valeur de VR4
Nous devons pr sent poursuivre nos
calculs en calculant la valeur de la ten-
sion (en volt) pr sente aux bornes de
la r sistance R4, reli e entre lEmet-
teur et la masse, en utilisant la formule:
Tension sur R4 (volt) = (Ic x R4) : 1 000
En ef fectuant notre op ration, on
obtient :
(0,545 x 1 000) : 1 000 = 0,545 volt
Calculer
la valeur de R2
La valeur de la r sistance R2 est li e
la valeur de la r sistance R4 et la
valeur Hfe moyenne du transistor que
lon veut polariser.
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La formule utiliser pour trouver la valeur
de la r sistance R2 est la suivante :
commerciale la plus proche, qui est vi-
demment 100000 ohms (100 kilohms).
R2 = (moyenne Hfe x R4) : 10
En ins rant les donn es que lon conna t
d j , on obtient :
(110 x 1 000) : 10 = 11 000 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on doit rechercher la valeur
la plus proche qui pourrait tre dans
notre cas, 10 000 ou 12 000 ohms.
Pour cet exemple, on choisit la valeur
la plus lev e pour la R2, cest- -dire
12 000 ohms (12 kilohms).
Calculer
la valeur de R1
Une fois trouv e la valeur de R2, on
peut trouver la valeur de R1, en utili-
sant cette formule :
R1 = [(Vcc x R2) : (Vbe + VR4)] R2
Souvenez-vous que, lorsquon a calcul
la valeur de R2, on pouvait choisir entre
deux valeurs standard, cest- -dire entre
10 000 et 12 000 ohms, et que nous
avons alors choisi la seconde.
On peut pr sent contr ler, toujours
laide de la formule ci-dessus, la
valeur que nous aurions d choisir pour
R1 si lon avait choisi une valeur de
10 000 ohms pour R2.
R1 = [(12 x 10 000) : (0,65 + 0,545)]
10 000
[(120 000) : (1,195)] 10 000
= 90 418 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on doit n cessairement choi-
sir la valeur commerciale la plus
proche, qui pourrait tre 82 000 ohms
(82 kilohms) ou bien 100 000 ohms
(100 kilohms).
On conna t d j les donn es ins rer
dans cette formule :
Calculer le gain
Vcc
R2
Vbe
VR4
=
=
=
=
12 volts
12 000 ohms
0,65 volt
0,545 volt
Note :
puisque la Vbe dun transistor pourrait
tre de 0,7 volt, ou bien de 0,6 volt, il
est toujours pr f rable de choisir la
valeur moyenne gale 0,65 volt.
En ins rant les donn es dans la for-
mule, on obtient :
[(12 x 12 000) : (0,65 + 0,545)]
12 000
Pour commencer, on effectue la multi-
plication :
12 x 12 000 = 144 000
puis, on additionne la Vbe et la VR4 :
0,65 + 0,545 = 1,195
Etant donn que pour tous ces calculs,
nous avons arrondi diff rentes valeurs
de r sistances, nous voudrions conna tre
le nombre de fois que le transistor a
amplifi le signal appliqu sur la Base.
Pour conna tre le gain, on peut utiliser
cette simple formule :
Gain = R3 : R4
Etant donn que nous avons choisi
une valeur de 10 000 ohms pour la
r sistance R3 du Collecteur, et une
valeur de 1 000 ohms pour la r sis-
tance R4 de lEmetteur, le transistor
amplifiera de :
10 000 : 1 000 = 10 fois
Si au lieu dutiliser une valeur de 1 000
pour la r sistance R4, on avait utilis
une valeur de 820 ohms, le transistor
aurait amplifi le signal de :
On continue en divisant le premier r sul-
tat par le second :
10 000 : 820 = 12,19 fois
144 000 : 1,195 = 120 500
On soustrait ensuite la valeur de R2
ce nombre :
120 000 12 000 = 108 000 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on peut utiliser pour R1 la valeur
Si au contraire on avait utilis une
valeur de 1 200 ohms, le transistor
aurait amplifi de :
10 000 : 1 200 = 8,33 fois
Avec cet exemple, nous vous avons mon-
tr que pour augmenter ou r duire le
gain dun tage amplificateur, il suffit
de varier la valeur de la r sistance R4.
Note :
la formule R3 : R4 est valable seule-
ment si aucun condensateur lectroly-
tique nest reli en parall le la R4,
comme sur la figure 447.
Signal
maximum sur la Base
Connaissant le gain et la valeur de la
tension de lalimentation Vcc, on peut
calculer le signal maximum appliquer
sur la Base pour pouvoir pr lever un
signal non distordu au Collecteur, en
utilisant la formule :
Base (volt) = (Vcc x 0,8) : gain
Avec un gain de 10 fois, on pourra
appliquer sur la Base un signal dont
lamplitude ne devra jamais d passer
la valeur de :
(12 x 0,8) : 10
= 0,96 volt cr te cr te
Avec un gain de 12,19 fois, on pourra
appliquer sur la Base un signal dont
lamplitude ne devra jamais d passer
la valeur de :
(12 x 0,8) : 12,19
= 0,78 volt cr te cr te
Note :
le facteur de multiplication 0,8 suti-
lise pour viter de couper le signal
sur les deux extr mit s dans le cas o
la tension pr sente sur le Collecteur
serait l g rement sup rieure ou inf -
rieure par rapport la tension d sir e
(voir les figures 434 et 435), cause
de la tol rance des r sistances.
Calcul pour
un gain de 15 fois,
en alimentant le
transistor avec 18 volts
Dans lexemple pr c dent, nous nous
sommes bas s sur une valeur de ten-
sion de lalimentation Vcc de 12 volts.
A pr sent, nous voudrions savoir quelles
valeurs utiliser pour les r sistances R1,
R2, R3 et R4, si le m me transistor tait
aliment laide dune tension de 18
volts (voir figure 442), et si lon voulait
amplifier 15 fois un signal.
Calculer
la valeur de R3
En admettant que la r sistance de
charge R5 soit toujours gale 47 000
ohms, on pourra alors choisir pour la
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r sistance R3, une de ces trois valeurs:
8 200, 10 000 ou 12 000 ohms.
bornes de la r sistance R4 reli e entre
lEmetteur et la masse, cest- -dire la
valeur VR4, en utilisant la formule :
Calculer
la valeur de R4
Une fois la valeur de 10 000 ohms choi-
sie pour la r sistance R3, on peut effec-
tuer la seconde op ration pour trouver
la valeur ohmique de la r sistance R4,
en utilisant la formule que lon conna t
d j , cest- -dire :
R4 = R3 : gain
Pour obtenir un gain de 15 fois la r sis-
tance, R4 doit avoir une valeur de :
10 000 : 15 = 666 ohms
Sachant que cette valeur nest pas
standard, on utilise la valeur la plus
proche, cest- -dire 680 ohms.
Calculer Ic
(courant du Collecteur)
La troisi me op ration consiste cal-
culer la valeur du courant qui parcourt
le Collecteur, en utilisant la formule :
Ic (en mA) =
[(Vcc : 2) : (R3 + R4)] x 1 000
On peut ensuite effectuer notre op -
ration pour trouver la valeur Ic :
[(18 : 2) : (10 000 + 680)] x 1 000
= 0,8426 mA
Donc, le Collecteur de ce transistor sera
parcouru par un courant de 0,8426 mil-
liamp re.
Calculer
la valeur de VR4
On peut maintenant calculer la valeur
de la tension que lon retrouvera aux
VR4 = (Ic x R4) : 1 000
En ef fectuant notre op ration, on
obtient :
Advertisement
(0,8426 x 680) : 1 000
= 0,5729 volt
Calculer
la valeur de R2
La valeur de la r sistance R2 est li e
la valeur de la r sistance R4 et la
valeur Hfe moyenne du transistor que
lon veut polariser correctement.
R2 = (moyenne Hfe x R4) : 10
En ins rant les donn es que lon
conna t d j , on obtient :
(110 x 680) : 10 = 7 480 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on doit rechercher la valeur
la plus proche pour R2, qui pourrait
tre dans notre cas, 6 800 ou 8 200
ohms (6,8 ou 8,2 kilohms).
Calculer
la valeur de R1
En admettant que lon choisisse une
valeur de 8 200 ohms pour R2, on peut
trouver la valeur de R1, en utilisant la for-
mule que lon conna t d j , cest- -dire :
R1 = [(Vcc x R2) : (Vbe + VR4)] R2
On conna t d j les donn es ins rer
dans cette formule :
Vcc
R2
Vbe
VR4
=
=
=
=
18 volts
8 200 ohms
0,65 volt
0,5729 volt
on obtient donc :
[(18 x 8 200) : (0,65 + 0,5729)]
8 200
Pour commencer, on effectue la multi-
plication :
18 x 8 200 = 147 600
puis, on additionne la Vbe et la VR4 :
0,65 + 0,5729 = 1,2229
On continue en divisant le premier r sul-
tat par le second :
147 600 : 1,2229 = 120 696
On soustrait ensuite la valeur de R2
ce nombre :
120 696 - 8 200 = 112 496 ohms
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on peut utiliser pour R1 la valeur
commerciale la plus proche, qui est vi-
demment 120000 ohms (120 kilohms).
Calculer le gain
Comme nous avons arrondi les valeurs
de diff rentes r sistances, nous vou-
drions savoir si cet tage amplifiera 15
fois le signal appliqu sur la Base, et
pour cela, on peut utiliser cette simple
formule :
Gain = R3 : R4
Etant donn que la valeur de la r sis-
tance R3 appliqu e sur le Collecteur
est de 10 000 ohms et la valeur de la
r sistance R4 appliqu e sur lEmetteur
est de 680 ohms, cet tage amplifiera
un signal de :
10 000 : 680 = 14,7 fois
cest- -dire une valeur tr s proche de
15 fois.
R1
120 000
ohms
C1
B
R2
8 200
ohms
R3
C
E
R4
18 V
hfe 110
10 000
ohms
C2
R5
47 000
ohms
680
ohms
R1
82 000
ohms
C1
B
R2
5 600
ohms
R3
C
E
R4
18 V
hfe 80
10 000
ohms
C2
R5
47 000
ohms
680
ohms
Figure 443 : Les valeurs report es sur ce sch ma se r f rent
un tage pr amplificateur calcul pour un gain de 15 fois,
aliment sous 18 volts, en utilisant un transistor ayant une
Hfe moyenne de 110.
Figure 444: Si on ins rait un transistor dune valeur Hfe de 80
dans l tage de la figure 443, on devrait, th oriquement, modifier
les valeurs de R1 et R2. Comme nous lavons expliqu travers
la le on, pour R1 et R2, on choisit toujours une valeur moyenne.
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine
178
Cours dElectronique Premier niveau
Ce gain de 14,7 fois est toutefois seu-
lement th orique, car il ne tient pas
compte de la tol rance des r sistances.
En admettant que la R sistance R3 ait
une valeur r elle de 10 450 ohms et la
r sistance R4, une valeur r elle de 675
ohms, on obtiendra un gain de :
10 450 : 675 = 15,48 fois
Si au contraire, la r sistance R3 avait
une valeur de 9 600 ohms et la R4, une
valeur de r elle de 689 ohms, on
obtiendrait une valeur de :
9 600 : 689 = 13,93 fois
En raison des tol rances des r sis-
tances, on doit toujours consid rer que
le gain calcul peut varier de 5 %.
Un signal
maximal sur la Base
Connaissant le gain et la valeur de la
tension de lalimentation Vcc, on peut
calculer le signal maximum appliquer
sur la Base pour pouvoir pr lever un
signal d pourvu de distorsion du Col-
lecteur, en utilisant la formule :
Base (volt) = (Vcc x 0,8) : gain
Avec un gain de 15 fois et une tension
dalimentation de 18 volts, on pourra
appliquer sur la Base des signaux dont
lamplitude ne devra jamais d passer
la valeur de :
(18 x 0,8) : 15
= 0,96 volt cr te cr te
Et si le transistor avait
une Hfe diff rente ?
Dans lexemple de la figure 442, on a
calcul les valeurs des r sistances R1,
R2, R3 et R4, en prenant comme
exemple une Hfe moyenne de 110, mais
en admettant que lon remplace ce tran-
sistor par un autre de m me r f rence,
mais ayant une Hfe de 80, seules les
valeurs des r sistances R1 et R2 pour-
raient changer dans le circuit.
R2 = ( moyenne Hfe x R4) : 10
R1 = [(Vcc x R2) : (Vbe + VR4)] R2
Si lon introduit dans ces formules les
valeurs que lon conna t d j , on obtient
ces donn es :
(80 x 680) : 10
= 5 440 ohms pour la R2
L E C O U R S
comme cette valeur nest pas stan-
dard, on utilise la valeur commerciale
la plus proche, cest- -dire 5 600 ohms
(5,6 kilohms).
R1 = [(18 x 5 600) : (0,65 + 0,5729)]
5 600
En effectuant tout dabord toutes les
op rations qui se trouvent entre paren-
th ses, on obtient :
(100 800) : (1,2229) 5 600
= 76 827 ohms
Pour la r sistance R1, on devrait
donc utiliser une valeur de 76 827
ohms, mais tant donn que ce nest
pas une valeur standard, on devra
choisir la valeur commerciale la plus
proche, cest- -dire 82 000 ohms (82
kilohms).
A pr sent, si lon fait une comparaison
entre un transistor ayant une Hfe de
110 et un autre, ayant une Hfe de 80
(voir les figures 443 et 444), on remar-
quera ces diff rences :
Hfe de 110
R1 120 000 ohms
R2 8 200 ohms
Hfe de 80
82 000 ohms
5 600 ohms
Comme vous pouvez le constater, si
le transistor a une Hfe inf rieure, il
faut seulement baisser la valeur des
deux r sistances R1 et R2.
Comme il est pratiquement impossible
de changer les valeurs des r sistances
R1 et R2 dun circuit chaque fois quon
remplace un transistor, puisquon
ignore si celui que lon remplace a une
Hfe de 60, 80, 100, 110 ou 120, pas
plus quil nest possible de contr ler
une infinit de transistors pour pouvoir
en trouver un de la Hfe voulue, on fait
donc une moyenne entre la valeur quil
faudrait pour une Hfe faible et pour
une Hfe lev e.
Dans notre exemple, pour la r sistance
R1, on pourrait choisir une valeur
moyenne de :
(120 000 + 82 000) : 2
= 101 000 ohms
et puisque cette valeur nest pas stan-
dard, on utilisera une valeur de
100 000 ohms (100 kilohms).
Pour la r sistance R2, on pourra choi-
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sir une valeur moyenne gale :
(8 200 + 5 600) : 2 = 6 900 ohms
et puisque cette valeur nest pas stan-
dard, on utilisera une valeur de 6 800
ohms (6,8 kilohms).
Valeur moyenne
100 0000 ohms
6 800 ohms
Gr ce cet exemple, vous aurez d j
compris la raison pour laquelle, sur
beaucoup de sch mas identiques uti-
lisant le m me transistor, on peut
trouver des valeurs de r sistances
consid rablement
diff rentes.
Lhabilet dun
de
concepteur
montages ne r side pas dans le fait de
prendre un seul transistor et de le pola-
riser de la meilleure fa on, mais dans
le calcul des valeurs des r sistances
de fa on ce que, sans appor ter
aucune modification au circuit, on
puisse ins rer un transistor avec une
Hfe quelconque.
Calcul pour
amplifier des signaux
damplitude tr s lev e
(figure 445)
R1
100 000
ohms
C1
B
R2
18 000
ohms
R3
C
E
R4
12 V
8 200
ohms
C2
GAIN
4,8 fois
R5
47 000
ohms
1 800
ohms
Figure 445 : Si vous devez amplifier des signaux
damplitudes tr s lev es, pour viter de couper
les extr mit s des deux demi-ondes comme sur la
figure 433, vous devrez recalculer toutes les valeurs
des r sistances R1, R2, R3 et R4, de fa on r duire
le gain. Avec la valeur report e sur ce sch ma et
avec une tension Vcc de 12 volts, on obtient un gain
denviron 4,8 fois.
Dans les exemples pr -
c dents, nous avons
consid r des gains de
10 ou 15 fois pour pr -
amplifier des signaux
tr s faibles, mais, en
admettant que le signal
appliquer sur la Base
ait une amplitude de 2
volts cr te cr te, on
devra amplifier beaucoup
moins pour viter de
couper les deux demi-
ondes. Si on utilise une
tension dalimentation de
12 volts, on peut calcu-
ler le gain maximal pou-
vant tre atteint en utili-
sant la formule :
ELECTRONIQUE et Loisirs magazine
179
Cours dElectronique Premier niveau
L E C O U R S
Gain maximum
= (Vcc x 0,8) : signal (en volt)
Calculer
la valeur de VR4
on ne pourra donc pas amplifier plus de:
(12 x 0,8) : 2 = 4,8 gain maximum
En partant des donn es suivantes :
tension dalimentation
valeur moyenne de la Hfe =
=
gain obtenir
= 12 volts
110
4,8
on devra refaire tous nos calculs pour
conna tre les valeurs utiliser pour R1,
R2, R3 et R4.
Calculer
la valeur de R3
En admettant que lon choisisse une
valeur de 8 200 ohms pour R3, on
continue alors avec les calculs suivants.
Calculer
la valeur de R4
En connaissant la valeur ohmique de
R3, on peut effectuer la seconde op -
ration pour trouver la valeur ohmique de
la r sistance R4, en utilisant la formule:
R4 = R3 : gain
On peut maintenant calculer la valeur de
la tension que lon retrouvera aux extr -
mit s de la r sistance R4 reli e entre
lEmetteur et la masse, cest- -dire la
valeur VR4, en utilisant la formule :
VR4 = (Ic x R4) : 1 000
En effectuant notre op ration, on obtient:
(0,6 x 1 800) : 1 000 = 1,08 volt
Calculer
la valeur de R2
Pour calculer la valeur de la r sistance
R2, on utilise toujours la m me formule:
R2 = (moyenne Hfe x R4) : 10
En ins rant dans la formule les don-
n es que lon conna t d j , on obtient :
(110 x 1 800) : 10
= 19 800 ohms pour la R2
Etant donn que cette valeur nest pas
standard, on doit rechercher la valeur
la plus proche, qui pourrait tre 18 000
ohms (18 kilohms).
Etant donn quil nous faut un gain de
4,8 fois, la r sistance R4 devra avoir
une valeur de :
Calculer
la valeur de R1
8 200 : 4,8
= 1 708 ohms
Cette valeur n tant pas standard, on
utilise la valeur la plus proche, cest- -
dire 1 800 ohms (1,8 kilohm).
Calculer Ic
(courant du Collecteur)
La troisi me op ration consiste
calculer la valeur du courant qui par-
court le Collecteur, en utilisant la for-
mule :
Ic en mA =
[(Vcc : 2) : (R3 + R4)] x 1 000
On peut ensuite effectuer notre op -
ration pour trouver la valeur Ic :
[(12 : 2) : (8 200 + 1 800)] x 1 000
= 0,6 mA
Donc, le Collecteur de ce transistor sera
parcouru par un courant de 0,6 mil-
liamp re.
En admettant que lon choisisse une
valeur de 18 000 ohms pour R2, on
peut trouver la valeur de R1, en utili-
sant la formule que lon conna t d j ,
cest- -dire :
R1 = [(Vcc x R2) : (Vbe + VR4)] R2
On conna t d j les donn es ins rer
dans cette formule :
Vcc
R2
Vbe
VR4
=
=
=
=
12 volts
18 000 ohms
0,65 volt
1,08 volt
on obtient donc :
[(12 x 18 000) : (0,65 + 1,08)]
18 000
Pour commencer, on effectue la multi-
plication :
12 x 18 000 = 216 000
puis, on additionne la Vbe et la VR4 :
0,65 + 1,08 = 1,73
On continue en divisant :
216 000 : 1,73 = 124 855
On soustrait ensuite la valeur de R2
ce nombre :
124 855 - 18 000 = 106 855 ohms
Comme cette valeur nest pas stan-
dard, on peut utiliser pour R1 la
valeur commerciale la plus proche,
qui est videmment 100 000 ohms
(100 kilohms).
Calculer le gain
Etant donn que lon a une R3 de
8 200 ohms sur le Collecteur, et une
R4 de 1 800 ohms sur lEmetteur, cet
tage amplifiera un signal de :
8 200 : 1 800 = 4,55 fois
cest- -dire une valeur tr s proche de
4,8 fois.
Ce gain de 4,55 est toutefois th orique
car il ne tient pas compte de la tol -
rance des r sistances.
Donc, sachant que cette valeur peut
varier de 5 %, on ne peut pas exclure
le fait que cet tage amplifie un signal
de 4,32 fois ou bien de 4,78 fois.
Le condensateur
sur lEmetteur
Dans beaucoup de sch mas d tages
pr amplificateurs, on trouve normale-
ment un condensateur lectrolytique
reli en parall le la r sistance R4 de
lEmetteur (voir figure 447), et vous vous
demandez, logiquement, quoi il sert.
Ce condensateur appliqu en parall le
la R4 sert augmenter le gain den-
viron 10 fois par rapport au gain cal-
cul . Donc, si lon a un transistor qui
amplifie, en temps normal, 4,55 fois
un signal, en reliant ce condensateur
lEmetteur, il sera amplifi denviron :
4,55 x 10 = 45,5 fois
On utilise ce condensateur seulement
lorsquil faut amplifier consid rablement
un signal laide dun seul transistor.
En appliquant une r sistance en...