Charge active d'un ampli Emetteur commun

[fichter]

Bonjour
sur cette image, schéma du dessous:

on a le NPN T1 qui est le transistor amplificateur avec à son collecteur le PNP T2 qui joue le rôle de la charge active.
Or je ne vois vraiment pas comment il trouve que l'impédance vue du collecteur de T2 est rc=rce2(1+gm2.R1) ?? d'autant que gm2.R1 représente en fait l'ampli en tension Av2 de T2...
Pourquoi l'impédance vue de T2 ne pourrait elle pas être rce2 tout simplement, comme dans le cas d'une charge constituée par un miroir de courant (où c'est le transistor au collecteur de T1 qui sert de charge) ?
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[fichter]

je suis sûr que c'est un truc tout bête qui m'a échappé et que là je passe pour un gland, et pourtant...
Explicitement il nous dit que vu du collecteur de T2 (et donc de celui de T1) rc=rce2+Av.rce2.
Encore, que par rapport au gain en courant ß du transistor une résistance au collecteur paraisse ß fois plus grosse que depuis la base je peux le comprendre, mais là il ajoute à rce2 sa valeur multiplié par le gain en tension du transistor.... ça rime à rien.

quelqu'un peut m'éclairer.

[sandrecarpe]

Salut,
C'est grâce au montage en petits signaux que tu peux comprendre ça

[fichter]

merci d'avoir répondu.
Sans titre 1.jpg
C'est ce que je viens de faire
schem petits signaux.jpg
Et donc vu de C2 tout ce qu'il y a à droite d'après moi a une impédance rc=rce2+[(R1/ß)//[(h11T2/ß)+R2/ß]] ≈ rce2
et donc c'est pas la réponse donnée rc=rce2(1+gm2.R1) ...

* déjà je dois dire que le schéma issu d'un pdf libre de Fabrice Mathieu doit pas être top car c'est exactement le même que sur ce topic
http://forums.futura-sciences.com/el...ge-active.html
et il a pas semblé faire l'unanimité^^, et manifestement ça vaut pas un miroir de courant en guise de charge.

Mais déjà moi j'aimerais comprendre comment l'auteur trouve cette valeur d'impédance de ce qui a au-dessus du collecteur C2 de T2.

[A voir en vidéo sur Futura]

[sandrecarpe]

Salut,
Je te réponds mieux ce soir, mais déjà il y a visiblement un soucis avec ton montage petits signaux puisqu'il n'y a pas de sources de courant

[fichter]

je l'ai pas représenté mais elle était sous-entendue dans Vin

[fichter]

En plus, autre chose, l'auteur dit R1=Vbe/Ic=300Ω . Alors soit il représente la résistance rbe=h11 de T2 par R1 , soit il considère qu'environ la résistance d'émetteur R1 égale à rbe2=300Ω et il fait l'amalgame et c'est pas malin.

Quant à son calcul rc=rce(1+gm1.R1) si on prend VA d'early=100V sous Ic=2mA ça donne rce=50KΩ
et gm1=38,5.Ic=38,5.0,002A = 0,077 et donc gm1.R1=0,077.300Ω=23
donc la partie gm1.R1 que je ne comprends pas représente 23xrce2 et au final R=24*50KΩ=1,2MΩ
Donc c'est clair que gm1.R1 n'est pas négligeable et.. personne ne peut m'expliquer d'où ça sort

[fichter]

* pourtant je comprends bien que T2 est un PNP qui sert de générateur de courant constant en stabilisant la base de T2 avec des diodes entre Base et Emetteur afin de polariser T1. Mais son calcul de résistance interne de T2 me dépasse.
J'ai jamais fait de calcul sur un PNP, mais j'imagine que c'est comme pour un NPN émetteur commun vu depuis la sortie du collecteur, non? à savoir 1/h22=rce

Et ils ne parlent pas d'une telle ro ici:
http://res-nlp.univ-lemans.fr/NLP_C_...ontenu_26.html

[invitee05a3fcc]

Ce montage ne présente aucun intérêt pratique ... sinon de faire des calculs mathématiques . Le PNP est un générateur de courant. Si il est parfait, le gain (en tension) du NPN est infini . Manque de bol, si on fait un amplificateur, c'est pour l'utiliser. Donc, mettre une charge sur la sortie . Et là, le gain (en tension) du NPN s'écroule .

[fichter]

oui si le générateur de courant est parfait ça signifie que sa résistance interne est infinie, et comme cette dernière est la charge de l'ampli EC du NPN ça fait théoriquement un Av infini pour ce dernier.
Mais c'est bien là ma question comment il passe de rce2=50KΩ à 1,2MΩ vu du collecteur de T2 ?
Sur cette simulation interactive avec NPN et une Zener:
http://ressources.univ-lemans.fr/Acc.../genecour.html
Ic est constant (enfin tant que Vce>0) mais je m'aperçois que je ne sais pas en calculer l'impédance de sortie équivalente si ce n'est autrement que par la variation de Ic dû à l'effet Early: rce=Va/Ic comme dans les ampli traditionnels..

(pourtant je comprends quand la charge active un est miroir de courant puisque la charge équivalent R=rce1//rce2, mais si la charge active est un transistor unique comme ici, je comprends pas l'expression de la Résistance dynamique (ici 1,2MΩ)

[invitee05a3fcc]

Dans la pratique, ce montage n'est pas utilisé (sauf dans une puce de circuit intégré) . Cogiter dessus, c'est de la masturbation intellectuelle

[fichter]

J'ai à moitié trouvé en essayant de comparer :
- un ampli EC non découplé, polarisé traditionnellement par un pont de base : l'impédance de sortie est Zs=RL//Rc//(rce+RE)
à
- ce générateur de courant constant EC non découplé, polarisé par 2 diodes, et sans signal alternatif en entrée Vin, et sans résistance Rc au collecteur:
déjà en tant que source de courant constant je suis pas sûr que c'était la peine de faire un schéma petits signaux, vu que comme pour un miroir où le courant de sortie Io≈Iref=(Vcc-0,7)/R est constant, là ce sera idem.
Et en fait on voit que D1 et D2 sont en // avec R1+rbe2 donc VD1+VD2=VR1+Vbe . Or si VD1=VD2=Vbe alors VR1=Vbe et donc R1=Vbe/Ic comme dit sur l'image, donc dans mon comm d'avant j'ai dit une bêtise.
Après théoriquement au collecteur on a le potentiel Vc=Av.2VD soit Vc=Av.2VR1 donc Vc=Av.2R1.Ic
or Vc vaut aussi Vc=Ic.(R1+rce2) donc R1+rce2=2.Av.R1 donc Vc/Ic=Zs=2Av.R1

or j'ai aussi dit une bêtise en disant que gm.R1=Av puisque R1 n'est pas la résistance de sortie Rc du collecteur mais celle à l'émetteur..
Enfin voilà c'est le caca, je suis pas retombé sur mes pattes, mais j'ai une idée de l'explication de cette satanée formule (posée gentiment sans explications aucunes...)

[fichter]

https://www.noelshack.com/2018-16-2-...fjzeofzepf.jpg

[fichter]

Bien j'en restera là, mais j'ai aussi demandé à 2 autres spécialistes d'électronique sur youtube et personne ne comprends la formule...
Donc j'ai réfléchi et quitte à résoudre ce pbme, simplement ce générateur de courant:
Pièce jointe 364503
est exactement sur le même principe que celui-ci avec une zener:
Pièce jointe 364504

♦ en polarisation continu sur le 1er schéma (Fabrice Mathieu) T2 débite un courant constant: car si VB=2VD=cste, et si VD=VBE≈Cste alors VR1=VBE=cste donc Ipolarisation=Ic2=VBE/R1=0,6V/300Ω=2mA

♦ en signaux alternatifs, si cette source débite un courant Ic constant, sa variation ic=0, donc à priori l'impédance de sortie vu du collecteur zo=vc2/ic2=vc2/0=∞
Sauf que si ic=ß.ib+(1/h22).vce , si ib=0 il reste ic=rce.vce
Le schéma petits signaux donne:

et donc zo=rce2+[R1/(rbe/ß)+.......]≈rce2+R1≈rce2

Conclusion: en plus d'être un mauvais montage:
http://forums.futura-sciences.com/el...ge-active.html
la formule de la résistance de sortie est fausse......

[bobflux]

En effet, montage idiot.

Pour qu'il fonctionne, il faut que le courant de repos soit exactement identique dans les deux transistors, car le noeud où les collecteurs de T1 et T2 se rencontrent n'a aucun moyen d'évacuer une différence de courant de collecteur. Avec un montage réel, les courants ne seront jamais identiques, donc l'ampli sera en saturation d'un côté ou de l'autre. Donc ça ne marche pas.

Ce montage avec charge active n'est utilisé que dans une boucle de contre-réaction qui va ajuster le courant dans T1 pour que tout soit bien équilibré, comme par exemple dans cet ampli audio (voir fig 1a). TR4 est l'ampli en émetteur commun et TR5 la charge active. On pourrait aussi mettre une contre-réaction avec une résistance entre C et B de Q1, mais quel que soit le circuit il faut un mécanisme pour fixer le point de fonctionnement, sinon il va saturer.

D'autre part l'impédance vue par le collecteur de T1 dépend de la charge branchée en sortie, donc la question est idiote. Et même sans charge, il faut peut-être bien considérer la résistance de sortie des deux transistors, puisque leurs rc sont en parallèle...

Ça aurait été plus intéressant de déterminer l'impédance de sortie d'une source de courant, tout simplement, c'est un bon moyen de présenter l'effet Early.

[fichter]

d'accord.... et donc en fait comme T1-T5 forment un miroir de courant dont T5 charge l'ampli T4, et qu'avec un miroir de courant je crois qu'il y a moins de pbme qu'avec une simple source de courant constant (à un seul transistor + une zener par ex), et qu'en plus l'entrée en T1 du miroir est....entre T2 et T3 ça fait une contre réaction. (les ampli différentiels sont mon prochain chapitre à étudier), on aura en continu Ic5 ≈Ic4.

Parce qu'en fait (déjà je tiens à dire que je regarde les charges actives que depuis 1 semaine...) dans mon esprit le but de la charge active c'est de proposer un courant continu Ic fournit par la charge active uniquement pour polariser dans leur zone active les 2 transistor amplificateur: celui de la charge, et le transistor amplificateur, pour que du courant passe entre C et E et que rCE ait un sens en petits signaux.

En fait j'ai un doute entre:
1- T1 amplificateur n'est pas polarisé sur sa base en continu, mais recevant juste le signal iB1 il n'y a pas de courant Ic1, donc c'est le courant Ic2 fournit par la charge qui polarise équitablement les 2 transistors.
2- le transistor amplificateur T1 est déjà lui aussi polarisé à sa base et fournit lui aussi un courant de collecteur Ic1 continu, auquel cas Ipol du miroir ne servait qu'à polariser ave Ic2 le transistor T2 de charge, et la somme Ic1+Ic2 déstabilise chacun des 2 transistors, bien qu'en continu Vcc=Vce1+Vce2 mais on n'a plus le pt milieu Vce1=Vce2=Vcc/2 si les Ic en s'addionnant ne sont plus ceux d'origine: Ic1 pour T1, et Ic2=Ipol pour T2 ?

=> Je veux bien que vous me disiez laquelle de ces 2 hypothèses est la bonne, pour essayer de mieux comprendre le principe


Sinon je suis d'accord avec l'impédance de sortie total: Zs=rce1//rce2//RL :
https://www.youtube.com/watch?v=58f1mBgp-9w
et donc que dans ce genre de montage l'amplification baisse à cause de la résistance de charge

[bobflux]

> T1-T5 forment un miroir de courant

Non ce sont deux sources de courant, on a simplement économisé les composants et utilisé la même source de polarisation pour les 2 (les 2 diodes et la résistance de 47k).

T1 en source de courant fournit la polarisation du différentiel, T5 est la charge active de l'ampli émetteur commun T4.

> avec un miroir de courant je crois qu'il y a moins de pbme qu'avec une simple source de courant constant (à un seul transistor + une zener par ex)

Non, le miroir de courant recopie un courant mais il ne définit pas la valeur originale du courant à recopier, tandis qu'une source de courant va déterminer la valeur du courant, c'est deux usages différents.

> le but de la charge active

C'est d'avoir un gain élevé. Si ta charge est une résistance, pour augmenter le gain tu augmentes la résistance, mais tu ne peux pas le faire indéfiniment, parce qu'à un courant de collecteur donné, la tension sur la résistance ne peut pas être supérieure à la tension d'alimentation du circuit. La charge active se comporte comme une résistance de très grande valeur (qui est ce qu'on te demande de calculer ici), mais sans cet inconvénient d'être limitée par la tension d'alim.

bon là on reparle de ton montage si je comprends bien

> En fait j'ai un doute entre:
> 1- T1 amplificateur n'est pas polarisé sur sa base en continu

si, ce sont les 2 résistances RB1 RB2 qui donnent la polarisation de la base

> 2- le transistor amplificateur T1 est déjà lui aussi polarisé à sa base et fournit lui aussi un courant de collecteur Ic1 continu

Oui, mais le montage ne fonctionne pas car il faut que Ic2 = Ic1 (loi des mailles, en continu tu remplaces les condensateurs par des circuits ouverts) -- or Ic2 est déterminé par les composants autour de T2 qui est une source de courant, donc ça ne va pas marcher, les deux ne seront pas d'accord. Si Ic1>Ic2 la tension de sortie va descendre jusqu'à ce que T1 entre en saturation, et pareil dans l'autre sens.

[fichter]

- ah oui j'avais mal regardé, effectivement T1 et T5 ne sont pas mis en mirroir de courant mais sont 2 sources de courant constant : T1 vers T2-T3, et et T5 en tant que charge active chargeant T4.
c'est parfait, je commence à pouvoir interpréter les différents étages de schémas compliqués....
- pour le miroir de courant... bien si quand même la valeur Ipol notée parfois Iref =(Vcc-0,7V)/Rpol ça permet de fixer le courant continu qui va être recopié:
https://www.youtube.com/watch?v=koBQyeKqKe0
tout comme la tension (Vz-0,7)/Remetteur avec un transistor. En revanche tu veux dire je pense que le miroir peut aussi recopier n'importe quel autre courant entrant.

Sinon, c'est donc ça, les 2 signaux ont leur propre polarisation et celui de la charge active ne sert qu'à mettre son transistor en zone active (dont nous intéresse juste sa valeur de rce2 élevée), et si je ne me trompe quand les 2 courants Ic se rencontrent et se soustraient la différence donne malheureusement un courant non nul qui va se rajouter au courant fournies par Vcc aux base B1 et B2 et modifie leur pt de repos, donc montage instable.

En tout cas merci bien, ça m'enlève pas mal de zones d'ombre.

[bobflux]

> pour le miroir de courant... bien si quand même la valeur Ipol

oui dans ce cas le miroir recopie un courant qui vient d'une "source de courant" qui est une simple résistance reliée à l'alim, ce qui n'est précis que si la tension d'alim est constante...

[fichter]

* non je suis pas sûr que Ic1-Ic2 retournent influer sur la base....

Tu dis:
Si Ic1>Ic2 la tension de sortie va descendre jusqu'à ce que T1 entre en saturation, et pareil dans l'autre sens.

je m'excuse d'être du genre à aller chercher loin ^^ mais, déjà j'ai bien compris que Ic1 est de sens opposé à Ic2, mais sur quoi ils vont jouer, je veux dire il n'y a pas de charge résistive Rc où ils pourraient créer une tension supplémentaire et parasite (autre que rce2 pour le signal à amplifier en alternatif), donc..... si Ic1-Ic2≠0 sachant qu'en plus Vc1=Vc2, ça va se répercuter comment ? sur les résistances d'émetteur ? mais dans ce cas c'est plus Ic1 qu'on a dans la branche Emetteur de T1 mais un courant Ic1-Ic2 voisin de zéro donc je pense pas que ce soit l'explication....

[fichter]

je m'excuse c'est la dernière fois que je plie les cheveux en 4, mais c'est pour le coup le dernier truc qui n'ennuie:
Pour un ampli avec une charge résistive la dte de charge statique c'est:

et en polarisation continu: si Ib↑ alors Ic↑ donc VRc↑ , et la tension qui reste en partant de Vcc ce sera pour Vce : Vce=Vcc-(Rc+RE).Ic
donc au final Vce absorbe jusqu'à la saturation une augmentation de polarisation de la Base.

Mais ici la logique est totalement différente, en courant continu en tout cas, puisqu'il n'y a pas de Rc.... donc si Ic augmente et bien, j'avoue que je sais pas ce qui se passe.
Mais effectivement le condo de liaison de sortie empêche le continu Ic de quitter le réseau.
Et je pense pas, comme dit 2 comm avant, que RB1 et RB2 récupèrent le courant Ic du Collecteur, ça fonctionne pas comme ça quand on polarise un simple ampli EC avec une résistance Rc....

[bobflux]

> je m'excuse d'être du genre à aller chercher loin ^^ mais, déjà j'ai bien compris que Ic1 est de sens opposé à Ic2, mais sur quoi ils vont jouer, je veux dire il n'y a pas de charge résistive Rc où ils pourraient créer une tension supplémentaire

Eh ben oui, j'aurais dû expliquer mieux

En régime continu les 2 condensateurs deviennent des circuits ouverts, donc T1 est aussi une source de courant, sa base est polarisée par le diviseur de tension (RB1 et RB2) et il y a une résistance d'émetteur, le tout donne une source de courant, qui veut créer un courant Ic1 que tu peux calculer.

T2 est aussi câblé en source de courant.

Le problème est que le circuit impose Ic1=Ic2 (en valeur absolue du moins, le signe dépend dans quel sens tu dessines les flèches ! Si on met les 2 flèches qui désignent le sens dans lequel on mesure le courant dans le même sens, par exemple vers le bas, alors Ic1=Ic2. Bref, on s'en fout, tu vois ce que je veux dire.)

(en fait quand j'écrivais Ic1 > Ic2 ce que je voulais dire par Ic est: le Ic que chaque source de courant veut imposer, pas le Ic mesuré dans le circuit, je me suis mal exprimé)

Donc on a deux sources de courant raccordées ensemble, et aucune charge où peut partir la différence de courant (ce à quoi tu fais allusion dans ton message précédent).

Pour des sources parfaites, ce cas est impossible, mettre des sources de courant parfaites en série, c'est comme mettre des sources de tensions parfaites en parallèle. Comme par définition la source parfaite impose le courant (ou la tension) si les deux ne sont pas d'accord ça n'a pas de sens, c'est comme écrire 1=2.

Avec des composants réels, par contre, tout va fonctionner, mais pas "comme prévu". Mettons que T1 est réglé pour 11mA, et T2 ne fournit que 10mA. Comme Ii1=Ic2, Il va y en avoir un qui ne sera pas satisfait, ici comme j'ai dit que T1 veut tirer plus de courant que l'autre, la tension de sortie va baisser jusqu'à ce que le Vce de T1 devienne suffisamment petit pour qu'il entre en saturation et arrête de marcher proprement, et donc il va réduire sa demande de courant pour avoir Ic1=Ic2. T1 est en saturation, donc il n'amplifie plus. Il se produit la même chose dans l'autre sens.

Grâce à leur rc, les deux transistors peuvent se mettre d'accord si ils essaient d'imposer des Ic qui sont suffisamment proches. Par exemple si T1 veut 10µA de plus que l'autre, avec des rc de l'ordre de 100 kOhm alors la tension de sortie va bouger d'un volt, et il existe un intervalle de polarisations (assez minuscule) où les deux transistors sont en régime linéaire (aucun n'est saturé). Mais on ne peut pas y rester sans un circuit pour maintenir l'équilibre, en fait, la charge active permet un gain très élevé, ce qui est bien, mais il faut faire attention : tout circuit qui a un gain élevé en continu aura tendance à amplifier aussi toutes les petites erreurs et incertitudes, dépendant de la température, la tolérance des composants, etc.

Donc même si tu mets un potentiomètre pour Rb1 et Rb2 et que tu arrives à ajuster pour avoir une tension de sortie juste bien, si tu souffles dessus les Vbe des transistors vont changer et ça partira en sucette.

[invitee05a3fcc]

Donc même si tu mets un potentiomètre pour Rb1 et Rb2 et que tu arrives à ajuster pour avoir une tension de sortie juste bien, si tu souffles dessus les Vbe des transistors vont changer et ça partira en sucette.

+1
Ce montage ne tient pas la route .... Donc ça sert à rien d'élucubrer des calculs bidons

[fichter]

Je vois....c'est comme quand (niveau tesion) on met une led bleue en // avec une rouge, la rouge entre en conduction la 1ère, impose sa tension trop basse aux bornes de la bleue qui reste éteinte.

Et là T1 se comporte effectivement lui aussi comme une source de courant polarisée non pas par des diodes ou une zener mais un diviseur de tension avec Rb1 et Rb2. Et ces 2 sources sont effectivement en série....
Après autant 2 sources de tension en // c'est immédiat pourquoi c'est pas bon, là pour les sources de courant en série faudra que je réfléchisse, mais maintenant je vois bien pourquoi ça fait plusieurs pages qu'on dit que le montage est mauvais.
Et donc la seule solution c'est la contre réaction.

Mais alors le montage de la fille avec un simple miroir de courant en charge active tel quel:
https://www.youtube.com/watch?v=58f1mBgp-9w
il est pas mieux que celui de F.Mathieu?

[invitee05a3fcc]

il est pas mieux que celui de F.Mathieu?

Pas mieux .....

[invitee05a3fcc]

C'est curieux ....
J'ai voulu faire une simulation du schéma .... et personne ne donne de valeurs numériques des composants !

[fichter]

ah d'accord, ça elle l'avait pas dit. Donc la seule solution c'est bien la contre réaction.

Quant à la question pourquoi on ne peut pas mettre des sources Réelles de tension ou de courant rescpt en // ou en série, il semble que ce soit un pbme autrement plus compliqué:
http://forums.futura-sciences.com/ph...e-tension.html

Merci pour les éclaircissements, là ça passe déjà bcp mieux.

[jiherve]

bonsoir,
ce montage fonctionne bien en numérique !
et c'est son seul intérêt.
JR

[bobflux]

ah d'accord, ça elle l'avait pas dit. Donc la seule solution c'est bien la contre réaction.

Dans un montage réel, oui. C'est dommage que l'exemple soit mal choisi, alors qu'il aurait suffi d'une phrase, genre "un bidule supplémentaire, qu'on verra au chapitre suivant, maintient la polarisation de T1 en continu de sorte que le point de fonctionnement de la sortie soit au milieu entre l'alim et la masse".

Soit dit en passant, si on met une charge active pour avoir le max de gain, alors on met Re = 0 ohms !...

Quant à la question pourquoi on ne peut pas mettre des sources Réelles de tension ou de courant rescpt en // ou en série, il semble que ce soit un pbme autrement plus compliqué:

Ah ben si

Si tu mets deux sources de courant parfaites en série, comme la définition de la source parfaite est "ce machin virtuel impose le courant dans le fil à une valeur X" ça donne un paradoxe, mais ça reste purement abstrait.

Mais des sources réelles, tu peux toujours les câbler comme tu veux, bon après ça peut ne pas marcher d'une façon "productive" (ou alors productive de fumée et de flammes) mais... tu peux

[invitee05a3fcc]

Pour montrer l'ineptie d'un calcul matriciel logarithmique mathématique exponentiel du gain d'une charge active en petits signaux sur un schéma qui est instable en point de fonctionnement, j'ai fait une simulation.
Comme personne ne donne de valeur de composant, j'ai choisi les miens . Et, merveille de la simulation qui est insensible aux événements extérieurs, j'ai utilisé une résistance R5 de 579,0 Ohm qui permet d'avoir un courant collecteur rigoureusement identique pour Q1 et Q2 de 1,392mA (pour R4=1000 Ohm) et un point de fonctionnement de 5V ( pour une tension d'alimentation de 12V).
NB : Dans la réalité, faut pas souffler sur le montage ni causer un peu fort !

J'ai tracé (enfin, le simulateur) le point de fonctionnement pour R4 variant de 994 à 1006 Ohm (j'aurais pu prendre un autre paramètre, par exemple, le Vbe des transistors en fonction de la température, mais je ne suis pas assez doué !)



Moralité : Ce montage est inutilisable et la discussion est close pour moi .

PS : C'est dommage, on avait un gain en tension de 1000 avec un seul transistor !