Calcul impédance et gain montage à transistor

[invite5113eae8]

Bonjour à tous,

Je me tourne vers ce forum et la compétence de certain pour m’éclairer sur mon schéma électronique dont je fais l’étude.
Tout d'abord, j'essaie de faire une étude théorique de ce schéma pour ensuite le simuler sous orcad.

Mon but est d'avoir un gain en sortie sur la charge (RL) de 30. Je dois également avoir une impédance d'entrée de 1Mohm minimum et une impédance de sortie inférieur à 50ohm pour une bande passante de 20kHz a 200kHz.

Je dois donc choisir Rg,Rs,Re,Rd et C1,C3,Cs pour répondre à ces conditions.

D’après ce que j'ai compris, C1 est un condensateur de liaison et C3,Cs des condensateurs de découplage je l'aient fixe donc arbitrairement à 1uF.
Ceux-ci ne rentre pas dans le calcul des impédances puisqu'en alternatif on peut les associer à des court-circuit.

L’impédance d'entrée de mon circuit selon moi est environ équivalente à Rg je l'a fixe donc à 1Mohm.
Pour ce qui est de l’impédance de sortie je pensait que le calcul était Re en parallèle à RL mais cela me semble faux.

Pour le calcul du gain j'essaie de le calculer par rapport au JFET puisque son rôle est d'amplifier et le rôle du bipolaire et d'adapter en impédance.
Toutefois, je ne sait pas par ou commencer pour calculer son gain.

En tâtonnant sur orcad pour trouver des valeurs j'ai obtenu Rg=1Mohm Rs=1840ohm, Rd=15000ohm et Re=2300ohm
J'ai ainsi un gain d'environ 30 sur la bande de fréquence. Mais je ne sais pas si je respecte l’impédance d'entré et de sortie.

Cordialement, en pièce jointe le schéma électronique et la courbe obtenu sous Pspice pour une tension d'entrée alternative d'amplitude 0.5V
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[DAUDET78]

Bonjour marcdidi73 et bienvenue sur FUTURA

Mon but est d'avoir un gain en sortie sur la charge (RL) de 30.

Avant de regarder la bande passante, je regarderai la forme de l'onde en sortie .
A mon humble avis, avec une tension au repos de 2,4V sur l'émetteur du NPN , tu passes difficilement un signal sinus de plus de 1Veff en sortie
Or, tu injectes un signal de 0,5V (crête ou efficace en entrée ) .... Y a tout comme un os !

[invite5113eae8]

Bonjour, merci de votre réponse.

Effectivement quand je remplace la source d'entrée par un sinus de fréquence 20kHz (courbe rouge) afin de faire une étude temporelle je remarque que pour une faible amplitude du sinus (0.1V) j’obtiens un signal de sortie (courbe verte) avec un signal de sortie avec un gain de presque 30 uniquement au début puisque après le signal s’écroule. J'ai refait le test avec une amplitude de 2V est le signal de sortie semble saturé.

Toutefois, le sinus est amplifié mais n'est plus centré autour de 0.
Normalement mon JFET est censé amplifier mon sinus de 30 et mon NPN est censé adapter en impédance la sortie afin qu'elle soit faible.

Je ne sais plus ou chercher...

[DAUDET78]

Faut être pragmatique ....
- Avec un point de polarisation à 3V sur le drain
- Avec un point de polarisation à 2V sur la source
Tu ne peux avoir une excursion sinusoïdale sur le drain qu'entre 2V et 4V (soit une tension efficace de 0,7V)

Ton 2N3819 devrait être polarisé pour avoir une tension drain de 11V . ce qui est quasiment impossible à maintenir avec le coefficient de température et la dispersion entre JFET .

Bref, ton schéma est un truc scolaire ..... inutilisable !
Au XXIéme siècle, on utilise un ampliOP pour faire ce genre de job.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5113eae8]

Oui j'aurais utilisé un ampliOP qui est beaucoup plus performant et facile à utiliser surtout que je travaille à fréquence relativement basse.
Mais je dois faire l’étude de ce schéma sans en changer les composants à par les valeurs de ceux-ci (Rg,Rs,Re,Rd et C1,C3,Cs).

[DAUDET78]

Mais je dois faire l’étude de ce schéma sans en changer les composants

Alors, demande conseil à ton prof (au fait, il part à la retraite quand ?)

[invite5113eae8]

A mon grand regret mon prof parle français, comment dire pas très bon^^. De plus il n'est pas très disponible et il a du mal à se faire comprendre à cause de son français moyen.

C'est dommage car il a l'air très compétent dans son domaine hormis le fait qu'il nous donnes de vieux montages qui ne s'utilise plus.
Je vais continuer à chercher et tester.

[DAUDET78]

Change Rd=15000 pour Rd=9200 .... tu auras un signal sinus en sortie

[invite5113eae8]

Pour R=9200 Rs=2840 Re=611 j’obtiens une sortie pas mal (courbe bleu) en vert c'est la base du NPN et en rouge toujours le signal d'entré.

J'ai fixer Re=611ohm car j'ai cru comprendre qu'il fallait que le potentiel au repos de l’émetteur du NPN soit de Vdd/2 soit a 10V. Afin d'avoir une partie positive et négatif avec la même amplitude sur le signal de sortie.

[DAUDET78]

Pour R=9200 Rs=2840 Re=611 j’obtiens une sortie pas mal (courbe bleu)

tu en doutais ? mais il ne fallait pas changer Rs !

J'ai fixer Re=611ohm car j'ai cru comprendre qu'il fallait que le potentiel au repos de l’émetteur du NPN soit de Vdd/2 soit a 10V.

Le potentiel de l'émetteur doit être effectivement aux environs de 10V ..... mais ce n'est pas Re qui le fixe ! Mais le potentiel sur le drain (c'est pourquoi je t'ai fais changer Rd)

[invite5113eae8]

Si je ne change pas Rs je me retrouve avec un potentiel de 9.2V en Rd donc je ne peut avoir que moins de 10V sur l’émetteur du NPN j'ai donc un sinus en sortie très moche (partie négative presque pas existante).

Savez vous calculer l’impédance d'entrer et sortie de ce schéma?
J'ai essayer plein de façon différente de la calculé depuis un mois sans de bon résultat.

[invite03481543]

Bonsoir,

l'impedance d'entree est equivalente a RG soit 1MOhm et la resistance de sortie du deuxieme montage est forcement tres faible puisque c'est un montage collecteur commun.
Pour faire ce calcul tu peux decomposer les deux montages et les representer par leur modele equivalent respectif aux petites variations.
Le premier aura une resistance de sortie Rs1=Rd=15000 Ohms
Ensuite tu fais le schema equivalent du deuxieme montage en placant ta resistance de sortie du premier montage (Rs1) sur l'entree du montage (Rs1 sera entre h11 et la masse) et is=(h21+1)ib+ie avec ie=vs/Re et ib=vs/(h11+Rs1)

D'ou finalement Rs2=vs/is=1/[((h21+1)/(h11+Rs1))+1/Re] => on voit bien que c'est tres faible puisque plus petit que 1

@+

[invite5113eae8]

Donc si j'applique votre raisonnement,

En prenant mon tout premier schéma donc

h21=beta NPN=255.9
Rs1=15 000ohm
Re=2 300ohm
h11= ? Rbe du transistor? Rbe =10 ohm sur mon transistor

Ce qui fait Rs2=56.97 ohm ce qui me semble cohérent mais pour le coup pas inférieur à 1 comme vous le dites.

[invite03481543]

Si tu prends la formule que j'ai posté elle ne peut être qu'inférieur à 1 Ohm.... quelque soit tes données.
Donc vérifie tes calculs tu t'es forcément gourré quelque part avec les parenthèses ou autres crochets.
h11 est une data que tu trouveras dans la datasheet du transistor.
Et ton béta je ne sais pas d'où tu me sors une valeur pareil.

[PIXEL]

sur qu'un béta donné à 0,001 de précision....

en ce jour de fin du monde, c'est un transo extraterrestre !

[invite5113eae8]

Le bêta viens directement du logiciel Pspice (voir photo ci-joint) sinon il est de l'ordre de 100 à 300 sur la datasheet.

h11 = hie en anglais je suppose donc 60 ohm d’après STmicroélectronique (datasheet)

Après avoir refait le calcul

h21= 255.9
Rs1=15 000 ohm
Re=2 300 ohm
h11= 60 ohm

Rs2 = 57.165 ohm

Rien à faire quand je tape ton calcul je trouve pas inférieur à 1.

Ce qui est logique 1/[((h21+1)/(h11+Rs1))+1/Re]

Puisque (h21+1)/(h11+Rs1) est inférieur à 1 de même que 1/Re donc 1/dénominateur inferieur à 1 donne toujours à résultat supérieur à 1

Ou alors j'ai raté une parenthèse.

[invite03481543]

Oui, je peux rien faire de plus pour toi....
Tout le terme entre crochet est au denominateur, relis bien

[PIXEL]

faut te mettre à LaTeX camarade

[invite03481543]

Oui, je le faisais avant mais je trouve ca trop chiant, faut pratiquer tous les jours pour retenir la syntaxe.
Je prefere encore le stylo et la feuille blanche a l'ancienne

[PIXEL]

Je prefere encore le stylo et la feuille blanche a l'ancienne

+1....

y compris pour dessiner un schéma vite fait !

[invite5113eae8]

J'ai fait le calcul sous matlab défois que ma calculette bug ou que je ne sache pas l'utilisé. Je trouve le même résultat 57 ohm.

J'ai refait le schéma équivalent à la main et je trouve pareil. Peut-on vraiment considérer que l’impédance d'entré du NPN soit 15kohm?
Sa me parait logique que l’impédance de sortie du premier montage soit l’impédance d'entrée du second mais malheureusement je n'est pas assez de recul pour en être sur.

Je me demandai pourquoi affirme tu que l’impédance de sortie du montage total du schéma doit être inferieur à 1?

Car d’après ce que j'ai compris l’impédance de sortie d'un tel circuit devrais être de l'autre de la dizaine d'ohm.

[Tropique]

Un calcul rapide simplifié (sans les effets mineurs) me donne ~84 ohm.

[paulfjujo]

bonjour

HULK28
Je prefere encore le stylo et la feuille blanche a l'ancienne

Si j'en crois ma vieille fiche (JAUNIE !) ci jointe
concernant l'etage de sortie colecteur commun
Grosso modo :
avec Beta ~= h21E
- impedance d'entree est Beta x RE
- impedance de sortie = RE/Beta ( si on attaque l'etage avec une resistance interne nulle, ce qui n'est pas le cas)
- gain en tension < 1.00 ..mais tres proche.

[Tropique]

Bonjour

Merci de respecter les http://forums.futura-sciences.com/el...-sabonner.html, et de convertir l'image dans un format autre que le pdf (réservé aux documents complexes et multipages).

[paulfjujo]

Bonjour,

Désolé pour cette transgression, mais je l'avais mis en pdf car beaucoup plus lisible qu' en jpg

Si j'en crois ma vieille fiche (JAUNIE !) ci jointe
concernant l'etage de sortie colecteur commun
Grosso modo :
avec Beta ~= h21E
- impedance d'entree est Beta x RE
- impedance de sortie = RE/Beta ( si on attaque l'etage avec une resistance interne nulle, ce qui n'est pas le cas)
- gain en tension < 1.00 ..mais tres proche.

[invite03481543]

Oui desole c'est moi qui ai dit une connerie, ca m'arrive aussi.

[invite03481543]

Puisque (h21+1)/(h11+Rs1) est inférieur à 1 de même que 1/Re donc 1/dénominateur inferieur à 1 donne toujours à résultat supérieur à 1.

Tu as tout a fait raison, j'aurai du allez au bout de la demarche, l'important est que toi tu l'aies vu et compris
@+