Amlificateur

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AMPLIFICATEUR DE DIFFERENCE PARFAIT :
Son étude constitue le prélude à celle de l'amplificateur opérationnel. En effet, dans ce dernier les premiers "étages" sont constitués d'amplificateurs de différence. L’amplificateur de différence ,appelé aussi amplificateur différentiel ,comporte deux entrées recevant deux tensionsV1 et V2; il délivre un signal de sortie Vs qui ne dépend que de leur différence: Vs=Ad.(V1-V2) Ad est le gain différentielle du montage

En pratique Vs n'est jamais absolument indépendante de la valeur individuelle de V1 et de V2 et l'on peut écrire:

Vs = Ad.(V1- V2) + Amc.(V1+ V2) 2

Amc est le gain en mode commun

Le gain en mode commun correspond à un effet indésirable (la sortien'est plus proportionnelle à la seule différence des entrées),par conséquent il doit être le plus petit possible. La tension Vs est en phase avec V1 et en opposition de phase avec V2. L’entrée V1 est appelée entrée non-inverseuse ou +, l’entrée V2 entrée inverseuse ou -,on utilise souvent la notation: V1=V+, V2=V-, alors Vs=Ad.(V+ - V-)

  
   
  

R1c1 T1 c2 T2

R2 +E

V1

V2

Le montage de base est constitué de deux transistors (bipolaires ou à effet de champ) de caractéristiques identiques et montés symétriquement. Les signaux d'entrée sont appliqués entre la masse et chacune des deux bases(ou grilles). Le signal de sortie est prélevé soit entre un seul collecteur et la masse (sortie asymétrique ou montage à référence commune),alors, Vs=Ads.(V+-V-) avec Ads amplification différentielle simple; soit entre les deux collecteurs (sortie symétrique ou montage à sortie flottante), alors Vs=Ad.(V+-V-) avec Ad amplification différentielle.

fig.1

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Afin d'éviter un calcul relativement pénible,effectuons la constatation suivante:

 V1 + V2  Vc = 2 posons   Vd = V1- V2 

alors

 Vd V1 = Vc + 2    V2  Vc    Vd

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Le théorème de superposition des états électriques nous permet d'écrire:

Vc

Vc

Vs=Amc.Vc

+ =

Vd/2

-Vd/2

Vs=Ad.Vd

V1

V2

Vs=Ad.(V1-V2)+Amc.(V1+V2)/2

Le comportement du système lorsque V1=V2=

V1+ V2 est appelé comportement en mode 2

commun, alors Vd=V1-V2=0. Le comportement du système lorsque V1=-V2=Vd/2est appelé comportement en mode différentiel car alors

V1+ V2 =0. 2
ib h11 h21.ib

Si nous considérons le modèle simplifié du transistor en petits signaux ci-dessous:

alors, le schéma équivalent du montage de la figure n°1 en régime dynamique est le suivant:

Vc1

Rc Vc1c2

Rc

h21.ib1 ib1 V1

h21.ib2 ib2 V2

fig.2

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La tension desortie est prélevée entre les deux collecteurs. Il vient immédiatement la relation: En régime de mode commun, V1=V2, on en déduit: i b1  i b 2 , il en résulte: VC1C 2 = 0 En régime de mode différentiel, V1= - V2=Vd/2, la loi des mailles appliquée aux circuits d'entrées conduit à la relation: soit

VC1C 2   h 21 R C  i b1  i b2 

V1  h 11 i b1  V2  h 11 i b2 V1  V2  h11  i b1  i b 2 ou Vd  h 11  i b1  i b 2  On en déduit

VC1C 2  

RC V h 11 d

Il en résulte l'expression du gain différentielle:

Ad 

VC1C 2 RC  V1  V2 h 11

     

Dans le montage précédent la tension de sortie est prise entre les deux collecteurs. Nous allons maintenant étudier la tension de sortie prise entre un des collecteurs et la masse (voir VC1 surla figure n°2).Calculons l'amplification en mode différentiel, le montage est régi par le système:

 Vs = VC1 = - h 21 .R C .i b1   Vd = h 11 .(i b1 - i b2 )
La loi des noeuds appliquée aux émetteurs conduit à la relation: (h 21 +1).i b1 +(h 21 +1).i b2 = 0 , soit i b1 = - i b2 . Il vient alors

Vd  2 h 11 i b1

et Vs= -

h 21 R C .V d 2 h 11 h 21 R C . R C  2 h 11 2 h 11

Il en...
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