ABCelectronique : portail d'information dans le domaine de l'électronique

Merci de ne pas poster des messages en relation avec le piratage.


    Forums de Abcelectronique > Electronique Analogique et Numérique
  » Polarisation étage émetteur commun en basse tension
Identifiant Se souvenir de moi ?
Mot de passe
Répondre     Nouvelle discussion
Polarisation étage émetteur commun en basse tension

 

lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 17/05/2017, 21h59 #1  
Bonjour à tous,

Je tente de réaliser un étage d'amplification avec transistors bipolaires en montage émetteur commun.
Je l'alimente en 5 volts DC et le signal d'entrée AC a une fréquence de quelques mégahertz (le circuit est en attachement).
Mon objectif est de réaliser un montage avec un gain >= 10 ayant le moins de distortion possible.

J'ai plusieurs questions par rapport à la meilleure façon de polariser ce montage:

1. Par rapport à la résistance d'émetteur, on recommande souvent de la dimensionner de telle façon que la tension d'émetteur VE soit d'à peu près VCC/10, ou en tout cas au moins 1 volts. Mais avec une tension VCC de 5 volts, 1 volt représente déjà une sacrée part du gateau. Peut-on descendre en dessous de 1V et tout de même obtenir une bonne stabilité thermique ?

2. Par rapport à la résistance de collecteur, on conseille généralement de la dimensionner pour que la tension de collecteur VC tombe aux alentours de VCC/2. Là encore, si j'ai une tension VCC de 5V et une tension d'émetteur VE de 1V, positionner la tension VC sur 2,5 volts (qui correspond à VCC/2) entraînerait que mon signal amplifié ne pourrait pas avoir la même excursion de part et d'autre de la tension de collecteur (2.5v de latitude entre VCC et VC, et seulement 1.5v de latitude entre VC et VE).
Il me semble que positionner VC à mi-chemin entre VCC et VE est une meilleure approche ?

3. Mon circuit actuel positionne VE sur 0.8V et VC sur 3V, ce qui me parait plus raisonnable comme valeurs (illustré dans l'attachement polarisation_DC.png, avec en jaune la tension d'émetteur VE et en bleu la tension de collecteur VC). Ce qui me donne un courant de collecteur légèrement inférieur à 1 mA.

En le sollicitant avec un signal AC de 100 mV d'amplitude tout se passe bien et je n'ai pas de distortion (dernier attachement, graphe de gauche). Avec un signal de 150 mV les choses commencent à se gater, ce qui est normal (dernier attachement, graphe de droite).
Par contre je pense qu'avec une meilleure polarisation je pourrais arriver à obtenir que le signal amplifié s'écrête de manière parfaitement symétrique entre le haut et le bas du signal, ce qui se produit lorsque la tension VC est centrée de manière optimale en régime DC (dans mon cas ça écrête davantage vers le bas). Y a t-il une recette pour y parvenir ?

Merci d'avance!
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  circuit.png
Affichages : 16
Taille :  4,8 Ko Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  polarisation_DC.png
Affichages : 22
Taille :  3,9 Ko Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  signal_100mV_150mV.png
Affichages : 17
Taille :  11,3 Ko

Dernière modification par lolo256 17/05/2017 à 22h02.
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 17/05/2017, 22h38 #2  
Il n'y a pas de minimum de 1V ce qui veut dire que Re peut faire 220 Ohm. Il faut donc recalculer le réseau de résistance de base. Le réseau RC d'émetteur augmente le gain mais aussi la distortion. Un simulateur est l'outil idéal pour mettre au point ce genre de montage
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  polarisation.png
Affichages : 29
Taille :  75,4 Ko
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 17/05/2017, 23h20 #3  
Ici, le simulateur dresse une courbe valeurs de R3/ tension de collecteur. Si on prends une valeur de tension de collecteur de 2,6V, la valeur de R3 est de 10,2K
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  polarisationCalculDeR3.png
Affichages : 17
Taille :  47,0 Ko
pym
pym ★★★★★★★ 18/05/2017, 03h03 #4  
Quand tu seras parvenu à tes fins avec les conseils judicieux de Minux, le fait d'utiliser un autre exemplaire de transistor pourra avoir une grosse influence sur la polarisation et donc le résultat.
C'est pourquoi avec ce type de montage, on ne cherche pas à obtenir une excursion maximale de sortie, le résultat étant trop dépendant de l'exemplaire de transistor, l'expérimentation et ta démarche est toutefois à saluer!
A+
__________________
Je préfère les laides car elles sont plus lumineuses que les ampoulées
DAUDET78
DAUDET78 ★★★★★★★ 18/05/2017, 05h32 #5  
Et il existe les ampliOPs rapides, les amplis vidéo.... on a le choix !
__________________
je suis en vacances de 19 au 30 juin. Bon forum !
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 18/05/2017, 08h49 #6  
Ce genre de montage était très en vogue dans les années 60 pour faire des préamplis HIFI. Le soufflet est bien retombé. Aujourd'hui, pour réaliser la même fonction, on utilise des AOP genre TL082. Je suis pas sûr qu'on ait gagné au change.
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 18/05/2017, 11h04 #7  
surtout avec un TL82 ;)

il y a nettement mieux....
le montage à un transistor a vite montré ses limites et
est resté un exemple d'école .

l'étage classique en petit signaux c'était deux transistors
avec contre réaction statique et dynamique :

https://www.sonelec-musique.com/ima...actif_004_b.gif

http://www.eleccircuit.com/wp-conte...ors-600x391.jpg

et cætera
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis

Dernière modification par AUDIOVALVE 18/05/2017 à 12h23.
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 11h42 #8  
Posté par MINUX75

Il n'y a pas de minimum de 1V ce qui veut dire que Re peut faire 220 Ohm.


Ok. On peut donc descendre bien en-dessous de 1V. Quelle serait le seuil minimal qui nous assurerait tout de même une certaine stabilité thermique (règle de pouce) ? Dans ta simulation tu as 250 mV.

Posté par MINUX75

Ici, le simulateur dresse une courbe valeurs de R3/ tension de collecteur. Si on prends une valeur de tension de collecteur de 2,6V, la valeur de R3 est de 10,2K


Sympa je ne connaissais pas cette fonctionnalité. C'est la directive .step de spice c'est ça ?

Posté par MINUX75

Aujourd'hui, pour réaliser la même fonction, on utilise des AOP genre TL082


Sans aucun doute. C'est juste que je compte m'en servir à 7 MHz. Les ampli-op sont plutôt hors course à ces fréquences.
pym
pym ★★★★★★★ 18/05/2017, 11h45 #9  
Un Ampli Vidéo...
A+
__________________
Je préfère les laides car elles sont plus lumineuses que les ampoulées
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 12h00 #10  
Si tu veux un gain stable quelque soit l'exemplaire du transistor utilisé (ref identique bien sur) il faut "câbler" une résistance Re de contre réaction d'émetteur.

Sans elle Gv : Rc/(0,025/Ie)

En fait 0,025/Ie: re qui est la résistance de la jonction BE
Gv : gain en tension
Rc : résistance de collecteur
Ie : courant d'émetteur (continu de la polarisation statique)

Avec elle Gv : Rc/Re+re

Intérêt ?
Le gain est plus faible mais il est "contrôlable"

Re "masque" les variations importantes de re qui varie fortement avec la température...le modèle de transistor ce qui revient à dire que je n'ai pas utilisé les paramètre hybrides qui servent à que dalle car pas toujours donné par le fabricant ou faux.............

Si tu veux retrouver ces résultats tu étudies le transistor, schéma équivalent de Thévenin..............
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 12h02 #11  
Et entre nous la simulation c'est pour les feignasses qui ont peur de se bruler les doigts avec un Weller.....................................
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 12h06 #12  
Posté par MINUX75

Le réseau RC d'émetteur augmente le gain mais aussi la distortion.


Alors plus on a de gain plus on a de distortion ?
Les distortions ne commencent-elles pas simplement à partir du moment où le signal amplifié s'écrête ?
Dans ce cas quels seraient les ratios de gain (RC/Re) à ne pas dépasser si on veut minimiser la distortion ?
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 12h14 #13  
Posté par CHRONOS

Si tu veux un gain stable quelque soit l'exemplaire du transistor utilisé (ref identique bien sur) il faut "câbler" une résistance Re de contre réaction d'émetteur.


Yep, tout à fait. Ma première question concernait justement le dimensionnement de celle-là.

Posté par CHRONOS

Re "masque" les variations importantes de re qui varie fortement avec la température



Est-ce que RE=re*10 serait une bonne convention pour "masquer" les variations ?

Pour un courant Ic de 1 mA, ça donne re=25 ohms, RE=250 ohms, VE=250 mV.
On retombe sur une tension d'émetteur semblable à celle de l'exemple de MINUX75.

Dernière modification par lolo256 18/05/2017 à 14h58.
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 15h28 #14  
En fait tu calcules tous les éléments de la polarisation statique : Rc, Re, Rb1, Rb2 ainsi que CRe, Ce en dynamique.

Quand tu obtiens la valeur de Re tu "t'amuses" à découpler 1/2 Re....1/3 Re par la capa Ce et tu calcules le gain qui en découle...tu vois ?
Re se calcule en statique et donc en classe A puisque le point de repos se trouve au milieu de la droite de charge statique.

Après ça ne se fait pas sur un site d'entraide ce fameux transistor....il y a trop à dire dessus et je n'en ai pas dit le milième et sûrement pas très explicite...désolé !
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 18/05/2017, 15h32 #15  
allez , comme toujours :

http://livre.fnac.com/a242142/A-Sch...-Pas-de-panique

il est vrai que le sujet est vaste
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 15h44 #16  
+1..
Ou le horowitz / hill
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 18/05/2017, 15h46 #17  
un peu hard le horo , pour les newbies
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 15h50 #18  
Oui...mais si il y a un livre de "l'art" à avoir c'est bien celui la avec en plus la third édition.
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 18/05/2017, 15h52 #19  
c'est en seconde démarche...

la série ELEKTOR me sert encore pour ramener des informaticiens du coté lumineux de la force ;)
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 16h50 #20  
Merci pour les ouvrages, j'en ai déjà quelques bons.

C'est juste que dans la majorité d'entre eux la polarisation de transistor est illustrée avec des alimentations entre 10 et 20 volts.

Quelque part ils éludent le cas qui m'intéresse, celui qui s'éloigne un peu du cas d'école.

En tout cas merci à tous pour vos commentaires je pense avoir les réponses à mes questions.
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 18h45 #21  
Ce qu'on t'à donné est niveau "maternelle ".....
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 19h47 #22  
Hmmm ... finalement j'ai jeté un coup d'oeil dans le Art Of Electronics.
Il y est tout de même dit que si la tension d'émetteur est inférieure à la tension VBE on se retrouve en instabilité thermique (§2.13 dans la seconde édition).
Autrement dit il faudrait éviter de descendre en-dessous de 0.6v.
Des avis sur la question ?

Dernière modification par lolo256 18/05/2017 à 20h06.
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 20h45 #23  
Une règle de conception efficace pour ce cas VRe : 1/10 Vcc
Bien entendu VCE : 1/2 Vcc
VRC : Vcc-( VRe+VCE)
VRB2 : Vbe + VRe
Etc.....etc....
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 18/05/2017, 21h25 #24  
J'ai fait une simulation niveau bande passante, à 7 MHz, on est encore à - 0.3 dB par rapport au plus haut 0 dB à 1 MHz.

je vois bien qu'AUDIOVALVE jette un œil torve sur les TL082. Si ma mémoire est exacte, les magnétophones AMPEX ( hyper haut de gamme PRO dans l'audio) étaient truffés de TL074. Il faut dire que j'ai aussi vu des platines tourne disque PRO équipés en interne de µA741 pour l'amplification et l'égalisation RIAA.
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  BPpolarisation.png
Affichages : 14
Taille :  53,6 Ko
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 21h29 #25  
Platine EMT ?
Denon pro ?
Nagra 4s ?
Ça m'etonnerait mon petit gars Minux......
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 18/05/2017, 21h31 #26  
Posté par CHRONOS

Une règle de conception efficace pour ce cas VRe : 1/10 Vcc
Bien entendu VCE : 1/2 Vcc
VRC : Vcc-( VRe+VCE)
VRB2 : Vbe + VRe
Etc.....etc....



Oui c'est exactement les règles que je citais dans mon tout premier post ... et que je remettais en question ;)
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 18/05/2017, 21h31 #27  
Nakamichi dragon ?
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 18/05/2017, 21h37 #28  
Posté par MINUX75

J'ai fait une simulation niveau bande passante, à 7 MHz, on est encore à - 0.3 dB par rapport au plus haut 0 dB à 1 MHz.

je vois bien qu'AUDIOVALVE jette un œil torve sur les TL082. Si ma mémoire est exacte, les magnétophones AMPEX ( hyper haut de gamme PRO dans l'audio) étaient truffés de TL074. Il faut dire que j'ai aussi vu des platines tourne disque PRO équipés en interne de µA741 pour l'amplification et l'égalisation RIAA.


le 741 plafonne à quelques kHz.... de son temps (70's) les circuit audio pro étaient à transistors, la série des BC109...
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 19/05/2017, 01h35 #29  
Je vois que le sujet passionne, à l'époque, il y avait une manifestation genre festival du son mais plus réduit, était présent Rinaldo BASSI qui présentait une gamme d'amplis à tube avec des HP haut rendement. Mais il fallait une source, il y avait une très vieille et très grosse platine disque qui devait peser dans les dix ou 20 KG qui avait du servir à un studio de radio genre France inter et à l'intérieur de cette platine, il y avait en face avant un RACK de fonds de panier que l'on pouvait enlever très facilement en dix secondes et peu après que Rinaldo ait enlevé le rack. J'ai regardé les composants. C'est vrai qu'un 741 face à ce festival de vieilles triodes cela faisait désordre mais bon, dans le stand d'en face, il y avait bien des 2N3055 derrière les amplis audio ALCHEMIST.

Il y a deux mondes, celui des magazines ou on parle de composants les plus prestigieux et le monde réel, celui de l'intérieur des appareils ou on trouve en masse des RC4558 en pagaille, le mieux que j'ai vu, ce sont des NE5532, j'ai même vu un LM324 montée en correcteur de tonalité sur une minichaîne et une table de mixage truffée de LM741 qui sonnait plutôt bien.

J'ai fait un tour sur aliexpress et j'ai trouvé des LM4562 pour moins de 1€ http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm4562.pdf quand je pense que chez selectronic on devait les trouver à quinze € https://fr.aliexpress.com/item/Free...e8-85bfe8fc8e16 mais que valent ces modèles au yeux bridés?
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 19/05/2017, 06h24 #30  
probablement de la contrefaçon ! :(
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
CHRONOS
CHRONOS ★★★★☆☆☆ 19/05/2017, 06h30 #31  
Oui c'est sur et certain....
AUDIOVALVE
AUDIOVALVE ★★★★★★★ 19/05/2017, 06h34 #32  
j'ai déjà vu des transos de puissance "EXPLOSER" dans un ampli de puissance.

bon , ça n'était qu'un ampli , mais si y'a les mêmes sur mon ABS de voiture...
__________________
L'avantage avec certains amis, c'est qu'on a pas besoin d'ennemis
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 19/05/2017, 11h26 #33  
Posté par MINUX75

J'ai fait une simulation niveau bande passante, à 7 MHz, on est encore à - 0.3 dB par rapport au plus haut 0 dB à 1 MHz.


J'ai fait un essai en montant ton circuit, mes mesures ne sont pas aussi ... "optimistes" que la simulation LTSpice.

A 7 MHz le gain s'est pas mal écroulé (voir premier graphique).

Avec mon circuit original ça tient un peu plus longtemps (second graphique). Même si ça finit par s'écrouler aussi ;)

Visiblement le découplage de la résistance d'émetteur me donne ici un rapport RC/RE (donc un gain) plus avantageux, qui devient utile à mesure qu'on monte en fréquence.
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  frequency_response_1.png
Affichages : 16
Taille :  5,2 Ko Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  frequency_response_2.png
Affichages : 14
Taille :  5,6 Ko

Dernière modification par lolo256 19/05/2017 à 11h37.
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 20/05/2017, 18h14 #34  
Quel est la référence du transistor ? la simulation a été faite avec un BC547B mais il a un Ft de 300 MHz, ceci explique cela. Il faut utiliser un transistor qui pédale vite si on veut monter haut en fréquence. à défaut, un BC547B si on en a dans les tiroirs mais un BFR96 monte très très haut, il ne devrait y avoir aucun problème.
lolo256
lolo256 ☆☆☆☆☆☆☆ 20/05/2017, 19h55 #35  
C'est aussi un BC547B que j'utilise, la renault clio des transistors.

En fait je n'ai que celui-là ou du BC550C sous la main, qui est comparable au niveau réponse en fréquence.

Bon, j'ignore dans quelle mesure LTSpice est capable de simuler les imperfections du monde réel.

Il reste bien sûr la possibilité que je me sois gaufré dans les mesures.
En même temps, en dessous de 1 MHz nous obtenons les même courbes sur ton circuit donc ça me paraît être dans les clous.

Maintenant je ne sais pas si ça vaut la peine d'investiguer ces différences.
J'accepte ce que j'observe de manière empirique et tire mes propres conclusions.
pym
pym ★★★★★★★ 21/05/2017, 07h08 #36  
Le simulateur ignore les capacités/selfs parasites du câblage, des sondes, etc...
A+
__________________
Je préfère les laides car elles sont plus lumineuses que les ampoulées
paulfjujo
paulfjujo ★★★☆☆☆☆ 21/05/2017, 18h48 #37  
bonjour,
bonsoir,

il ne faut pas non plus oublier un parametre important :
l'impédance de sortie du générateur ...
qui peut vite fait, faire tomber la bande passante.
En simulation on a souvent affaire à des generateurs de tension parfaits.
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 21/05/2017, 19h42 #38  
Il ne faut pas oublier que l'impédance de sortie du montage est de 2,2K. Dans ces conditions, une très faible capa suffit à faire chuter la tension de sortie, en faisant suivre le montage d'un transistor monté en suiveur, on peut améliorer la situation.
MINUX75
MINUX75 ★★★★★★ 21/05/2017, 19h51 #39  
On obtient la même bande passante de 1 MHz si on charge la sortie avec une capa de 40 pF seulement. A ces fréquences la, une sonde d'oscilloscope X1 normale commence à couper à partir de 3 MHz.
Miniatures attachées
Cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

Nom :  capaDeSortie.png
Affichages : 9
Taille :  55,1 Ko
Répondre