partie 2 : etude de i-:amplificateur

ENSEA lè annéeA
Contrôlede synthèsed'électroniqueanalogiqueI
Durée2h
Sansdocuments,téléphonesportableset objetscommunicantsinterdits
Calculatricepersonnelleautonomeautorisée,échangeinterdit
Premier problème : amplificateur pour antenneTV
de télévision
On se proposed'analyserun montage destinéà amplifier le signal loumi pal Ùne antennede réceptio-n
(fréquàce de I'ordre ie 500MHz). Èn effet, cette antenneest situéedans une région trop éloignéede l'émetteur pour
pallier à cet
àbt"ni. un" réceptiondu signal TV dans de bonnesconditions.Aussi, l'amplificateur proposépemet de
inconvénient.
PARTIE 1 : ADAPTATION EN PUISSANCE DU SIGNAL DELI\.RI' PAR L'ANTENNE
eget
Le signaldélivré par I'antenne,véhiculé par un câbleblindé, estassimilableà un générateursinusotdalindépendant
pv),
il
est
(inférieure
à
100
faible
efficace
possède
valeur
une
de résistanceinteme Rc dç 75 O. Sachantque le signal e*
de prévoirsonadaplationen puissance.
nécessaire
À cet effet, on donneen figure 1 le schémadu générateur(eg,Ro) chargépar une résistanceR variable.
;;t
ç-..-
ve
I
Figure I.
qui est reçue
l. Détermineren fonction de la tension efficace es"6,Rc at R, l'expressionde la puissancemoyenneP*.)
dansla résistanceR.
par rapportà R.
2. On désireque la puissancemoyenneP ."" soit maximale.calculer d'abord la dérivéede la puissance
et
R'
Rc
résistances
qui
alors
les
relic
simple
Puis, en déduirela relation
d'un résultatvu en cours...Il ne devrait donc s'agirque d'un
Note : ce qui précèdepeut êtreiemplacé par la connaissance
rappel.
PARTIE 2 : ETUDE DE I-:AMPLIFICATEUR
= 5V et
Le schémacomplet du montageamplificateurest donnéen figure 2. La tensiond'alimentationçst fixée à VCC
p:
'C.
gain
en
courant
un
avec
identiques
Les deux ûansistorsNPN sont
la temDératurede fonctionnementest de 25
200. On négligeraleur effet Early.
+ ttc = +-5l/
Figure 2.
.:A
A_ ETADE DE LA POLARISATION
l.
2.
3.
4.
On donne Vss destransistorsà 0,6V Montrer que la tensionVcrsrdu transistorTl est égaleà 1,2V
On supposeraque les courantsde base de Tl et T2 sont suffrsarnmentfaibles pour êtresnégligés devânt les
courantsde collecteur En déduirela valeur du courantde reposIcr du ftansistorTl.
Calculer la valeur des tensionsVsrNr,Ve2Mçt Vcr\.(.(M=masse).En déduirc la valeur dtt courantde reposIC2
du transislorT2. Calculer la valeur du potentielVc2M.
Vérifier la pertinencedes approximationsfaites auA.2 , et l'absçncede saturationdesdeux transistors.
B _ ETUDE DYNAMIQUE AUX PETITES VARIATIONS
On supposeraqu'aux fréquencesde fonctionnement du montage, les condensateurssont équivalentsà des courtscirÇuits.
l. Déterminerle lype de montageamplificateurrelatif à chaquelransistor.Que peut-on dire du signe du gain du
montageçomPlet?
2. Dessinerle schémaéquivalentpour les petitesvariationsdu montagecomplet.
3. Calculerles résistancesrt" de chaquetransistor.
4. Détcrminer I'expressiondu gain en tensionde I'amplificateur: A": v"/v.
5, En déduirela valeur du gain en tension à vide Avo
6. Déterminer l'expression de la résistanced'entrée R" du montagevue par le générateurd'excitation (e", Rc).
Faire l'4.N.
7. V eî,r.éede l'amplificateur est-elle conforme au cahier des charges à savoir adaptalion en puissancedu
générateurd'excitation ? Commenter
8. Déterminerl'expressionde la résistancede sortieRs lue par la résistanced'utilisation Ru
9. La soÉie de l'amplificatçur €st telle aussiadaptéeen puissance? Faire un schémaet commenter Déterminerle
gain en puissancedu montageexprimé en dB.
10. On se place maintenantà une fiéquenceoir l'impédancedes condcnsateursde liaisons n'est pas négligeable.
Cependantà cefte fréquenoe,le condensateurde découplageest çncore un court-circuit.Déterminer,dansces
conditions,l'atténuationen dB du gain en tensiondu montagecomplet provoquépar les aapacitésde liaisons.
Faire le schémapermettantde laire cetteanalyse.
Deuxièmeproblème: montageà amplificateuropérationnel
Dans le montagereprésentéà la figure 3, l'amplificateuropérationnelest idéal, alimentésous+/-l5Y est de technologie
rail-to-rail. Sa sorfanceen coulant est de 20mA. La diode zenerutilisée a une tension zener égaleà 5,6V et elle a une
résistancedynamiquerz nulle. Polariséedans le sensdirect, elle a unç tensionde seuil égaleà 0,6V
.l
v,/d
2t3
?rlk
Figurc 3.
i(v)
En précisantpar un schémales conventionsd'orientationquevous choisissez,représenterla caractéristique
de la diode zener
2. Dans le montageproposéI'amplificateuropérationnelpeut-il fonctionneren régime linéaire ? Pourquoi?
3. Ouelle est la tension de son entréenon-inverseuse? De son entréeinverseuse si I'amplihcateuropérationnel
est en régime linéaire ?
4. En déduire, dans les limites oir la tension d'cntréeVe permet un fonctionnementen régime linéairc sans
écrétage,la relation entrée-sortiedu montage.
5. A partir de quelles valeurs de Ve la sortie de l'amplificateuropérationnelatteint elle sesvaleursde saturâtion
hauteet basie ? Vérilier que dans ces conditionsextrêmesde fonçtionnementla sortanceen courantne gêne
pasle fonctionnementdu montageà vide.
6. Résumerles résultatsdesquestions4 et 5 en représentantla caractéristiquede transfertVs=f(Ve) du montageà
vide;
7. On place entre la sortie du montageet la masseune résistanceRu. Déterminersa valeur minimale pour que la
sofianaç en courumt ne gêne pas le folctionnement pour toute valeur de ve située dans Ia plage de
fonctionnementlinéaire de l'amplificateuropémtionnel.
8. Ve est désormaisun échelonunitaire. Le slew-ratede I'amplificateuropérationnelest de 20vlps, quel serale
tempsminimum pour que la sortie de l'amplifiaateuropérationnelatteignesa valeur finale ?
9. Poui mesurerce temps d€ montée,on utilise un oscilloscopede bandepassanteégale à 70WIz; quel est le
tempsde montéepropre de l'oscilloscope?
10. En déduire l'erreur systématiqueabsolueet relative sur le temps de montée déterminé au 8. introduite par
l'usagede l'oscilloscopeprécédent.
l.
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