Electronique - TP N°2

Septembre 2002
Electronique - TP N°2
Polarisation du transistor
bipolaire
L’objectif de ce TP est d’assimiler et mettre en pratique le calcul de la polarisation d’un
transistor bipolaire. Vous serez confrontés au dimensionnement des résistances du circuit, ainsi
qu’à la mesure des grandeurs relatives au transistor, telles que les courants IC, IB, ou encore le
paramètre β. A l’issue de la séance, vous devez être capable d’identifier quels sont les éléments
qui influent directement sur le point de polarisation.
1.0 Matériel
•
•
•
•
•
2 alimentations variables ou 1 alimentation double
1 multimètre
2 transistors de types différents (un BC547 et un 2N2222)
des résistances (valeurs à déterminer)
1 résistance variable de 2,2k
2.0 Préparation
Cette préparation de TP fait suite à celle du TD EA3 (polarisation de montages à transistors).
Lire intégralement avant la séance l’énoncé du TP, faire les calculs théoriques des différents montages, et
anticiper la méthode de résolution des différents problèmes.
1) Calcul du pont de base
Montrer que le montage de la figure 1 peut se mettre sous la forme de la figure 2.
Calculer Req et Vvide. Donner l’expression théorique qui permet de déterminer Req en fonction de la tension
mesurée à vide (sans la charge RL), de la tension mesurée en charge et de RL.
2) Calcul de la polarisation
Rappeler les approximations usuelles utilisées pour le calcul de la polarisation.
1/4
R1
VDD
Req
+
Vvide
RL
R2
+
-
RL
GND
GND
figure 1
IP
IC
RC
R1
VDD
+
-
figure 2
VB
IB
VC
Q1
BC547
VE
R2
RE
IE
GND
figure 3
Pour le montage de la figure 3, donner les valeurs des résistances permettant d’obtenir exactement la
polarisation demandée dans l’application numérique. Donner ensuite les valeurs des résistances
normalisées qui donnent à 20% près cette polarisation.
Recalculer avec ces valeurs normalisées la nouvelle polarisation attendue.
A.N. demandée:
puis
VDD = 12V, VE = 1V, VC = 6V, IC = 1mA
VDD = 12V, VE = 1V, VC = 6V, IC = 0,1mA
(L’amplitude du courant IP n’est pas imposée. Pour chaque point de polarisation demandé, vous la
fixerez à une valeur qui vous semble "raisonnable".)
3.0 Manipulation
1) Acquisition d’une méthode de mesure d’impédance équivalente
(temps conseillé: 30 mn)
Câbler le pont diviseur de la figure 1.
Mesurer la tension à vide Vvide.
Placer en sortie du montage une résistance RL d’une valeur proche de Req/10, puis de Req, puis de
Req × 10, et mesurer dans chaque cas la tension en charge Vcharge.
En déduire d’après ces mesures les éléments du schéma équivalent Vvide et Req.
Dans quel cas Req est mesurée avec la plus grande précision ? Pourquoi ?
2) Mesure du courant de base - Influence du β sur le point de polarisation
Câbler le montage de la figure 4.
2/4
IP
IC
RC
R1
VDD
+
-
VB
VC
IB
Q1
BC547
VE
R2
RE
IE
GND
figure 4
Utiliser les résultats précédents afin d’estimer le courant IB, pour les deux valeurs de Req correspondant à
celles calculées lors de la préparation.
Estimer le β du transistor dans les deux cas. Avec les approximations usuelles, précisez comment vous
obtenez la valeur de IC sans utiliser d’ampèremètre.
En conservant les valeurs de résistances correspondant au point de polarisation IC ≈ 1mA, remplacer le
BC547 par un 2N2222. Mesurer de nouveau IB et donc β.
Comparer le nouveau point de polarisation au précédent et conclure sur l’influence du β.
!
Pour la suite du TP, reprendre le BC547.
3) Mesure des variations de VBE
Mesurer la tension VBE pour les deux points de polarisation calculés en préparation.
Calculer la variation relative ∆VBE/VBE.
Conclure sur l’approximation de calcul VBE = 0,6V, indépendamment de IC.
4) Influence de la tension collecteur sur la polarisation
VC
IP
IC
R1
VDD
+
-
IB
VB
Q1
BC547
+
GND
VE
R2
RE
IE
GND
figure 5
Pour ce qui suit, et jusqu’à la fin du TP, reprendre IC ≈ 1mA.
Faire varier la tension collecteur VC de 0 à 12V.
Tracer IC = f(VCE).
Conclure sur l’indépendance de IC par rapport à VCE et préciser les limites de cette indépendance.
3/4
5) Mesure du gain d’un montage à transistor
IP
RC
R1
VC
VDD
+
-
VB
R3
2,2kΩ
IB
R2
Q1
BC547
VE
RE
RL
GND
IE
GND
5-a)
figure 5
Gain à vide (RL infinie)
Insérer un potentiomètre dans le pont de base conformément à la figure 5. Recalculer R1 et R2
de façon à obtenir environ 2V aux bornes du potentiomètre tout en obtenant une tension VC
proche de 6V pour une position médiane du curseur. Ajuster la tension VC à 6V avec le
potentiomètre.
Tracer la courbe VC = f(VB). En déduire le gain et comparer avec la valeur théorique.
5-b)
Gain en charge
Prendre RL de même valeur que RC. Tout en gardant la même valeur de VB que précédemment,
refaire la mesure du gain.
En déduire l’impédance de sortie du montage.
4/4