Chap 8.- Amplificateurs à transistors FET

Chapitre 8
Amplificateurs
p
FET
(transistor á effet de champ)
Avec permission de Prentice Hall
Introduction
Les FETs comportent:
comportent:
•
•
•
•
Un excellent gain en tension
Une très haute impédance d’entrée
Petite puissance de consommation
Plage de fréquences assez bonne
2
Modèle petitspetits-signaux des FETs
T
Transconductance
d
Le rappoprt entre un changement de ID et un changement
corresponant de VGS ss’appelle
appelle transconductance
La transconductance est réprésentée par gm et elle est donnée par:
ΔI D
gm =
ΔV GS
3
Détermination graphique de gm
4
Définitions Mathématiques de gm
avec VGS =0V
0V
gm =
ΔI D
ΔVGS
gm =
2I DSS
VP
g m00 =
⎡ VGS ⎤
⎢1 −
⎥
VP ⎦
⎣
2I DSS
VP
⎡ V ⎤
g m = g m0 ⎢1 − GS ⎥
VP ⎦
⎣
avec
V
1 − GS =
VP
ID
I DSS
⎛
V
g m = g m0 ⎜⎜ 1 − GS
VP
⎝
5
⎞
ID
⎟⎟ = g m0
I DSS
⎠
Impédance FET
Impédance d’entrée
d’entrée::
Z i = ∞Ω
Impédance de sortie:
Z o = rd =
1
y os
avec:
rd =
ΔVDS
VGS = constant
ΔI D
yos= admitance selon les specs du FET
6
Circuit Equivalent AC du FET
7
Circuit par polarisation fixe et SourceSourceCommune (CS)
L’entrée est dans la ggrille et la
sortie est dans le drain
Il y a un changement de phase de
180° entre
t l’
l’entrée
t é ett la
l sortie.
ti
8
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
Zi = RG
Impédance de sortie:
Z o = R D || rd
Zo ≅ R D
rd ≥ 10R D
Gain en tension:
Av =
Av =
Vo
= − g m (rd || R D )
Vi
Vo
= −g m R D
rd ≥ 10R D
Vi
9
Circuit par polarisation de masse et SourceSourceCommune (CS)
Voici une configuration a source
commune , de façon q
que l’entrée est dans
la grille et la sortie dans le drian.
Il y a un changement de phase de 180°
entre
t l’entrée
l’ t é ett la
l sortie.
ti
10
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
Zi = RG
Impédance de sortie:
Z o = rd || R D
Zo ≅ R D
rd ≥ 10R D
Gain en tension:
A v = − g m (rd || R D )
A v = −g m R D
rd ≥ 10R D
11
Circuit de polarisation a la masse, et
source--commune (CS)
source
L’enlèvement de Cs affecte le
gain du circuit
circuit.
12
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
Zi = RG
Impédance de sortie:
Zo ≅ R D
rd ≥ 10R D
Gain en tension:
Av =
Vo
=−
Vi
Av =
Vo
g R
= − m D rd ≥ 10(R D + R S )
Vi
1 + gmRS
gmR D
R + RS
1 + gm RS + D
rd
13
(CS) Polarisation par diviseur de tension et
source--commune (CS)
source
Voici une configuration
g
à source
commune, de façon que l’entrée
est dans la grille et la sortie est
dans le drain.
14
Impédances
Impédance d’entrée
d’entrée::
Z i = R 1 || R 2
Impédance de sortie:
Z o = rd || R D
Zo ≅ R D
rd ≥ 10R D
Gain en tension:
A v = − g m (rd || R D )
A v = −g m R D
rd ≥ 10R D
15
Circuit suiveur de source ((Drain(Drain-Commun
Commun))
Dans une configuration
d’amplificateur
d
amplificateur a drain-commun,
drain commun
l’entrée est dans la grille, mais la
sortie est dans la source.
Il n’y a pas de décalage de phase
entre l’entrée et la sortie.
16
Impédances
Impédance d’entrée
d’entrée::
Zi = RG
Impédance de sortie:
Z o = rd || R S ||
Z o ≅ R S ||
1
gm
1
r ≥ 10R S
gm d
Gain en tension:
Av =
Vo
g m (rd || R S )
=
Vi 1 + g m (rd || R S )
Av =
Vo
gm RS
=
r ≥ 10
Vi 1 + g m R S d
17
Circuit à grillegrille-commune
L’entrée est dans la source
et la
l sortie
i est dans
d
le
l drain.
d i
Il n’y
n y a pas de décalage de
phase entre l’entrée et la
sortie.
18
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
⎡ r + RD ⎤
Z i = R S || ⎢ d
⎥
⎣ 1 + g m rd ⎦
1
Z i ≅ R S ||
r ≥ 10R D
gm d
Impédance de sortie:
Z o = R D || rd
Z o ≅ R D rd ≥ 10
Gain en tension:
⎡
RD ⎤
g
R
+
⎢ m D
⎥
rd ⎦
Vo ⎣
=
Av =
Vi
⎡
RD ⎤
1
+
⎢
⎥
r
d ⎦
⎣
19
A v = g m R D rd ≥ 10R D
Equivalent AC du type DD-MOSFET
20
Equivalent
q
AC du Type
yp E
E--MOSFET
gm et rd se trouvent dans la
fiche des spécifications du
FET.
FET
21
Polarisation par rétroaction du drain
Source--commune
Source
Il y a un changement de phase
de 180° entre l’entrée et la
sortie.
22
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
Zi =
R F + rd || R D
1 + g m (rd || R D )
Zi ≅
RF
R >> rd || R D , rd ≥ 10R D
1 + gm R D F
Impédance de sortie
sortie::
Z o = R F || rd ||R D
Z o ≅ R D R F >> rd || R D , rd ≥ 10R D
Gain en tension:
tension:
A v = − g m (R F || rd || R D )
A v ≅ − g m R D R F >> rd ||R D ,rd ≥10R D
23
Polarisation Diviseur de tension
source--commune
source
24
Calculs
Impédance d’entrée
d’entrée::
Z i = R 1 || R 2
Impédance de sortie:
Z o = rd || R D
Z o ≅ R D rd ≥ 10
Gain en tension:
A v = − g m (rd || R D )
A v ≅ − g m R D rd ≥ 10R D
25
Table résumé
more…
26
Table résumé
27
Dépanage
Vérifier les tensions DC:
Si elle n’est
’ pas correcte, vérifier
é ifi les résistances,
éi
le FET. Aussi
A i vérifier
é ifi que
le condensateur de couplage entre les étapes est OK.
.
Vérifier les tensions AC:
Si elles ne sont pas bonnes vérifier le FET, les condensateurs et l’effet de
la charge sur l’étape suivante
28
Applications pratiques
Mélangeur Audio
Réseaux par décalage de phase
Système de détection de mouvement
29