Thème n° 1 : L`amplificateur de puissance audio 25W / 8 Ω

3IMACS – Thème amplificateur de puissance à transistor
2009-2010
Thème n° 1 :
L'amplificateur de puissance audio 25W / 8 Ω
Objectifs Théoriques :
– Analyser un montage à transistors bipolaire (ici l'intérieur d'un AOP) par les méthodes de
polarisation / schéma équivalent dynamique
– Etudier les structures puissance classique (push-pull classe B, AB) sous 25W
Objectifs pratiques :
– Utiliser un simulateur analogique (Spice) afin d'obtenir des courbes de Bode et des courbes
temporelles
– Utiliser le matériel classique d'instrumentation
– Assembler une carte électronique
Plannig prévisionnel
Séance
Travail théorique
Travaux pratiques
1
Présentation Thème + questions
préliminaires
- TD amplificateur différentiel
- simulation spice différentiel
2
- TD amplificateur différentiel
- TD émetteur commun
- simulation spice émetteur commun
3
- fin des TD / Projet
4
projet
5
projet
6
projet
7
projet
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Schéma complet du montage étudié :
Voici le schéma complet que l'on souhaite analyser :
Figure 1 : schéma complet de l'amplificateur 25W
Il est relativement complexe, nous pouvons tout de suite le simplifier afin d'en mener une étude
progressive, pas à pas :
Figure 2 : schéma simplifié de l'amplificateur 25W
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Ce montage peut encore grandement se simplifier, en modélisant l'ensemble du montage à transistor
par un amplificateur opérationnel capable de délivrer beaucoup de courant (jusqu'à plusieurs
ampères) :
Figure 3 : schéma de l'amplificateur 25W avec mise
en évidence d'un AOP
L'objectif du travail est d'étudier la structure interne de l'AOP, et d'en concevoir une partie avant de
le réaliser.
Questions préliminaires:
On veut que le dispositif soit capable de transmettre 25W à la charge de 8 Ω, l'enceinte (en régime
sinusoïdal).
1- Quelle est l'amplitude maximale de la tension et du courant qui circule dans la résistance de
charge ?
2- Pourquoi un simple AOP de type TL071 ne convient-il pas ?
3- Justifier le choix de RA et RB, sachant le niveau de e(t) est 770 mVRMS (efficace).
Analyse approfondie :
On se reportera au TD consacré à l'amplificateur différentiel pour la suite.
Quelques conseils :
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On utilisera à chaque fois les concepts de polarisation / dynamique, ce qui veut dire qu'un signal
(tension et courant) sera vu systématiquement comme la somme d'une composante continue et d'une
composante alternative.
Exemple :
Soit la grandeur courant i3, dont la représentation temporelle est la suivante :
grandeur complète (y compris la composante continue – mode DC d'un oscilloscope)
i3(t)

i3
I30
∆i3 = 2.î3
∆i3
i3Max
t
grandeur alternative seule (la composante continue est exclue – mode AC d'un oscilloscope)

i3t=I30i3t

i3t

i3
∆i3
t
Le modèle dynamique du transistor sera le suivant (ultra simplifié, valable en BF)
ib
B
vbe
rπ
ic = . ib
Ic
β
C
I C1
I C0
vce
E
I b1
I b0
Vbe
v
u
 .u T
r  = be = T =
i b I b0
I c0
0,6V
Ib
Vce sat
Sauf indications contraires :
uT = 25 mV
β = 100
Vcesat = 0,2V
Vbe0 = 0,6V (si le transistor est conducteur, c'est à dire non bloqué)
Les tensions seront supposées référencées à 0V (sauf indication contraire)
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Vce