Polarisation ampli 3 transistors

[marmotte]

Bonjour a tous

J'ai trouvé un schema d'application (en piece jointe) d'un ampli pour ecouteurs de balladeur.

J'essaie de calculer la polarisation du montage, sans succes.

J'ai bien repéré la cellule darlington complementaire (Paire de Sziklai) formée par {Q2 Q3 R4} ==> Ic = B3*B2*Ib

C'est l'etage d'entrée qui me pose probleme, je dirais que c'est un montage a emetteur commun, mais je ne comprends pas l'utilité de la resistance R3. Je pense qu'elle permet de fixer le potentiel Vb sur la base de Q1, mais je n'en suis pas sur.

En partant de cette hypothese, voici les simplifications que j'ai faite dans mon calcul, dites moi si elles sont bonnes SVP, car je m en sors pas

- Courant dans R3 négligeable devant courant dans R8 (Ir8) et courant de sortie du Darlington (Ie) ==> Ie = Ir8

- Courant de base du Darlington (Ib) négligeable devant le courant dans R4/R5 (Ir45) et devant courant de collecteur de Q1 (Ic1) ==> Ic1 = Ir45

- Courant de base de Q1 (Ib1) négligeable devant le courant dans R2 (Ir2) et devant le courant dans R3 (Ir3) ==> Ir2 = Ir3


Je n'ai pas encore fait l'etude en petits signaux, mais je me pose deja la question sur l'utilité de C2 (réserve d'energie?), en tout cas je suis a peu pres sur qu'elle ne sert pas de capa de liaison entre l'etage d'entrée et l'etage de sortie de l'ampli etant donné l'endroit ou elle est placée, et sa valeur... qu'en pensez vous?

Q1: BC239C
Q2: BC337
Q3: BC327

Question subsidiaire:

J'ai trouvé sur cette page les modeles PSCPICE des transistors Bc239C BC337 et BC327 mais lorsque je lance la simulation sur orcad j'obtiens le message d'erreur suivant:

ERROR -- Model BC239BP/ZTX used by Q_Q1 is undefined
ERROR -- Subcircuit BC327/SIE used by X_Q3 is undefined
ERROR -- Subcircuit BC337/SIE used by X_Q2 is undefined

Les librairies que j'ai trouvé ne contiennent elles que le "dessin" du composant et pas ses caracteristiques electriques? Si c'est le cas, savez vous ou je peux trouver des modeles "complet" ou bien completer ceux que j'ai deja ?

Merci d avance
-----

[m'enfin]

Bonsoir,
La résistance R3 sert à la fois à la polarisation et de contre réaction. Avec le condensateur C2, elle limite le gain et élargie la bande passante.
Un étude en petits signaux n'est pas adaptée ici. En effet, l'étude en petits signaux est surtout valable lorsque les puissance mises en jeux sont faibles devant la puissance fournie par l'alim (d'où le nom "petits signaux"), et ici, ce n'est pas le cas puisque c'est un ampli de puissance.
A+

[marmotte]

Merci pour votre réponse

Bonsoir,
La résistance R3 sert à la fois à la polarisation et de contre réaction. Avec le condensateur C2, elle limite le gain et élargie la bande passante.

Ok merci pour la precision, par contre, comment ces deux données rentrent elles en jeu dans les calculs, je suis toujours "bloqué", mes hypotheses de départ ne sont elle pas bonnes?

Un étude en petits signaux n'est pas adaptée ici. En effet, l'étude en petits signaux est surtout valable lorsque les puissance mises en jeux sont faibles devant la puissance fournie par l'alim (d'où le nom "petits signaux"), et ici, ce n'est pas le cas puisque c'est un ampli de puissance.
A+

Je pense que cette étude est tout de meme appropriée, puisque le signal que je dois amplifier aura une amplitude crete a crete maximum de 150mV (rapport supérieur à 20 entre la tension d'alim et le signal à amplifier)

Merci

[marmotte]

J'hesite également sur la maniere de simplifier la "cellule de Skizlai" (pseudo darlington)

Est ce que le montage équivalent serait celui de droite ou celui de gauche? (j'ai basé tous mes calculs sur celui de gauche)

[A voir en vidéo sur Futura]

[m'enfin]

Bonsoir,
le schéma est bien celui de gauche (ampli non inverseur pour Q2').
Pour la polarisation, en négligeant les courants de base, on a:

On peut en déduire Ic1, avec Ic1 on a les points de fonctionnement du montage.
Pour ce qui est de l'étude en petits signaux, bien que l'amplitude en entrée soit faible, la puissance mise en jeu dans le 2° étage n'est pas négligeable devant l'alim, et si on s'en tenait à cette partie, cette étude ne serait pas nécessaire. Mais il est vrai que pour l'étude de la contre réaction avec C2 sur le 1° étage (action du filtre ainsi constitué), l'étude en petit signaux s'avère nécessaire.
Bon courage

[invite02f60f5f]

Bonjour à tous les deux,
en voyant le schéma proposé par Marmotte, je serais intéressé et curieux de connaitre la manière d'étudier un tel montage de façon théorique... je suis d'ailleurs d'autant plus impressionné par les conclusions de M'enfin nottament sur le rôle du condensateur C2...

Concernant la simplification du schéma, pour moi, l'intérêt de la cellule de Skizlai est d'obtenir un transistor équivalent PNP de puissance (la fabrication des PNP de puissance est plus complexe que celle d'un NPN...) et non un NPN.

A+

[Jack]

Ce qui est étonnant dans ce schéma, c'est que le HP est traversé par un courant continu, principalement le courant de polarisation de Q3.

A+

[marmotte]

Ce qui est étonnant dans ce schéma, c'est que le HP est traversé par un courant continu, principalement le courant de polarisation de Q3.

A+

C'est exactement ce que je me disais, habituellement on place toujours une capa de liaison entre sortie ampli et hp.

Concernant le role de C2 je n'ai pas réussi a m'en sortir via les calculs, et sous pspice je trouve des resultats plus que bizarre, mais la peut etre est ce du a mes modeles de transistors

[marmotte]

Concernant la simplification du schéma, pour moi, l'intérêt de la cellule de Skizlai est d'obtenir un transistor équivalent PNP de puissance (la fabrication des PNP de puissance est plus complexe que celle d'un NPN...) et non un NPN.

A+

Je dirais que le principal interet est d'avoir un Darlington avec un Vbe de 0.6V au lieu des 1.2V habituels. Dans ce cas ci la cellule de Skizlai pouvant etre remplacer par un NPN de puissance et non un PNP

A+

[invite02f60f5f]

Je dirais que le principal interet est d'avoir un Darlington avec un Vbe de 0.6V au lieu des 1.2V habituels. Dans ce cas ci la cellule de Skizlai pouvant etre remplacer par un NPN de puissance et non un PNP

A+

Dans ce cas, pourquoi ne pas utiliser un simple darlington en NPN avec une diode pour réduire le seuil à 0,6V ?

++

[m'enfin]

Bonjour à tous,
je ne vois pas comment réduire un seuil de Darlington avec une diode. Je pense qu'effectivement le seuil de 1.2V est trop élévé pour une alim de 3.3V d'où le recours à ce montage.
Il est vrai qu'il faut une capa de liaison (qui est plus exactement une réserve d'énergie dans le cas d'un ampli de puissance), mais ici les courants et tensions mis en jeu ne risquent pas de détériorer l'écouteur et le concepteur n'a pas jugé bon d'en mettre une.
Pour la capa de 100µF, je me suis peut-être trop vite avancé, en général ce type de contre-réaction est branché sur la base du transistor d'entrée. J'ai tracé un rapide schéma équivalent et le rôle est moins clair que je ne le croyais
A+

[invite02f60f5f]

Bonsoir,
je pensais que l'adjonction d'une diode comme on l'aurait fait pour un montage push pull aurait pu permettre l'élimination des seuils ... je me trompe ?

[Jack]

et tu la placerais comment?

A+

[invite02f60f5f]

cathode sur le collecteur de Q1 et anode sur la base de Q2, R4,R5 servant à la polarisation de celle-ci

[Jack]

cathode sur le collecteur de Q1 et anode sur la base de Q2

Du coup, il ne pourra plus avoir de courant dans Q2.

A+

[m'enfin]

Re,
J'ai sorti quelques équations du schéma équivalent (en faisant quelques suppositions: amplification de l'étage Q2-Q3 proche de 1, h₂₂ très faible) et il semble que le condensateur apporte une réponse du même type que la préaccentuation utilisée en FM. J'aurais pensé que pour des écouteurs, on renforçait les basses et là on renforce les aigus, à moins que ce ne soit pour compenser les défauts de réponse en fréquence de cet ampli
J'en reste perplexe
A+

[invite02f60f5f]

Du coup, il ne pourra plus avoir de courant dans Q2.

A+

Comment expliques-tu que c'est la méthode utilisée dans un push pull qui est pourtant fait pour amplifier un courant ...

[Jack]

Comment expliques-tu que c'est la méthode utilisée dans un push pull qui est pourtant fait pour amplifier un courant ...

Tu parles des diodes de polarisation des bases pour éviter la distorsion de croisement des amplis classe AB?

Ce n'est pas du tout la même chose.

Ce que j'ai compris, c'est que tu remplaces la liaison entre collecteur de T1 et base de T2 par une diode dont l'anode se trouve coté base de T2. Dans ce cas, la diode est polarisée en inverse et aucun courant de base ne pourra circuler dans T2.

Ce qu'il faudrait, c'est un petit schéma montrant précisément où tu places ta diode.

A+

[invite02f60f5f]

diodes de polarisation des bases pour éviter la distorsion de croisement des amplis classe AB

c'est effectivement ce à quoi je pensais, donc ça ne fonctionnerai pas dans le cas de notre montage ?

A+

[Jack]

les diodes de polarisation ne sont pas en série avec les bases, mais en parallèle avec les jonctions base émetteur des transistor afin de les polariser à la limite de la conduction.

A+

[marmotte]

Re,
J'ai sorti quelques équations du schéma équivalent (en faisant quelques suppositions: amplification de l'étage Q2-Q3 proche de 1, h₂₂ très faible) et il semble que le condensateur apporte une réponse du même type que la préaccentuation utilisée en FM. J'aurais pensé que pour des écouteurs, on renforçait les basses et là on renforce les aigus, à moins que ce ne soit pour compenser les défauts de réponse en fréquence de cet ampli
J'en reste perplexe
A+

Mes connaissances en electronique analogique me permettent pas de répondre a ca, mais c'est vrai que la courbe de réponse fréquentielle de l'ampli a un plus grand gain vers les HF. Bizarre ce montage

[Jack]

J'ai fait une petite simul et je ne vois pas le gain augmenter vers les HF, au contraire.

Si la polarisation vous intéresse, je peux vous la donner.

A+

[m'enfin]

Bonsoir,
et pourtant, même en regardant ce qui se passe d'un point de vue qualitatif, C2 doit augmenter le gain en HF. Peut-être je me trompe, peut-être elle compense les défauts des transistors, peux-tu essayer une simulation sans cette capa pour voir la courbe de réponse et son influence.
A+

[Jack]

voilà, sans C2.

Le gain a diminué.

[m'enfin]

Merci Jack,
C'est ce qui s'appelle du service rapide !
Bon, cela dit, je suis de plus en plus perplexe. Une diminution du gain telle qu'elle apparait en supprimant C2 m'intrigue. La mesure est-elle effectuée dans de bonnes conditions (saturation) car avec une alim de 3.3V, la dynamique de tension est limitée.
A+

[Jack]

tu avais raison pour la saturation en sortie.

Voilà les résultats avec 100mV en entrée:

[marmotte]

Salut Jack

Est ce que tu peux jeter un coup d'oeil a ma courbe de réponse, je ne comprends pas pourquoi la bande passante est si faible, et placée aux si hautes fréquences. Est ce que ca viendrait de mes modeles de transistors qui sont mauvais?

(je simule avec Pspice Student)

Merci d'avance

Edit: j'ai rajouté le schema avec les valeurs de polarisation

[Jack]

Tu as mis un 1nF pour C1.

Pourquoi une composante continue pour V1?

A+

[invite6d584275]

La capa C2 est là pour augmenter la dynamique du signal compte tenu de la faible tension d'alimentation disponible (3,3V). Le potentiel à la jonction des résistances R3 et R4 peut être momentanément supérieur à 3,3V, ce qui permet une polarisation correcte de Q2 même quand le signal de sortie est proche de 3V. Sans ce condensateur, le signal de sortie serait écrêté à un seuil moindre.
Pour le rôle des autres composants, tout a été dit ci-dessus.

A+

[marmotte]

Tu as mis un 1nF pour C1.

Pourquoi une composante continue pour V1?

A+

En effet ca marche carrement mieux avec une 1µF.... désolé pour la bourde :-$


Concernant la composante continue, c'est pour "coller" au signal fournit par mon PDA: composante continue de 1.65V (= Valim_pda/2) sur laquelle est ajoutée le signal audio.


Une autre question: Comment dimensionne t on la capa de liaison entre l'etage de puissance et le HP?

Par exemple j'ai fait un autre montage a base de LM386, en partant du meme signal d'entrée (Vpeakpeak = 150mV pour un sinus de 1kHz, amplitude réglée au maximum), le montage a un gain de 20, et la charge est un speaker de 32ohms.

Sur les notes d'appli est indiquée une capa de 250µF (voir meme 470µF sur certains montages trouvés sur le net), est ce qu'une telle valeur est justifiée pour la puissance mise en jeu? (si elle sert effectivement de reserve d'energie)