Émetteur commun

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Schéma de base d'un montage amplificateur à émetteur commun

Un montage émetteur commun est un type d'amplificateur électronique utilisant un transistor bipolaire en série avec la charge. Le terme « émetteur commun » vient du fait que l'électrode « émetteur » du transistor (indiquée par un flèche) est reliée à la masse. Le collecteur est relié à la charge de sortie, la base joue le rôle d'entrée.

[modifier] Explications du circuit

Montage amplificateur à émetteur commun avec contre réaction et couplage alternatif

Une première lecture du schéma ci-contre ne permet pas de le qualifier d'émetteur commun en raison de la résistance R_E présente entre l'émetteur du transistor et la masse. Le terme d'émetteur commun est valable, car le condensateur de découplage C_E est choisi de façon à présenter une impédance assez faible, lors d'une étude en petits signaux, pour court-circuiter la résistance R_E. La résistance d'émetteur R_E permet de créer une sorte de contre-réaction appelée « dégénération de l'émetteur » qui assure de bonnes caractéristiques de stabilité et de linéarité du circuit, notamment en réponse aux variations de température. La présence de la capacité de découplage C_E permet d'augmenter significativement le gain du montage, mais en contrepartie le circuit a de moins bonnes caractéristiques d'impédance d'entrée et de sortie.

Les résistances R₁ et R₂ forment un pont diviseur de tension. Elles sont choisies de manière à assurer une tension base-émetteur de 0,7 V, qui est la tension « d'allumage » du transistor. Ces résistances, ainsi que R_E déterminent aussi le courant de polarisation du transistor et donc son gain. Le condensateur de sortie C_out permet de supprimer la tension continue présente en sortie qui est due à la polarisation du transistor.

[modifier] Applications

Les circuits à émetteur commun sont utilisés pour amplifier des signaux de faible amplitude, comme les signaux radio captés par une antenne. Ils sont aussi utilisés dans les miroirs de courant, où une même entrée est utilisée pour piloter deux transistors identiques. Les courants traversant ces transistors sont identiques mêmes s'ils possèdent des charges différentes.

[modifier] Caractéristiques en petits signaux

(Les lignes parallèles indiquent que les composants sont en parallèle)

Gain en tension :

Avec C_E ou R_E = 0 :

${V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = -g_m (R_\mathrm{C} \| R_\mathrm{load})\,$

Sans C_E et R_E > 0 :

${V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = {-\beta_0 (R_\mathrm{C} \| R_\mathrm{load}) \over r_\pi + (1 + \beta_0)R_\mathrm{E}}$

Dans la formule précédente, si $\scriptstyle{g_m R_E \gg 1}$ et $\scriptstyle{R_\mathrm{load} \gg R_\mathrm{C}}$ , on peut faire l'approximation suivante :

${V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = -{R_\mathrm{C} \over R_\mathrm{E}}$

Résistance d'entrée :

Avec C_E ou R_E = 0 :

$r_\mathrm{in} = R_1 \| R_2 \| r_\pi\,$

Sans C_E et R_E > 0 :

$r_\mathrm{in} = R_1 \| R_2 \| (r_\pi + (1 + \beta_0)R_\mathrm{E})\,$

Gain en courant :

$A_\mathrm{vm} = {r_\mathrm{in} \over R_\mathrm{load}}$

Résistance de sortie :

$r_\mathrm{out} = R_\mathrm{C}\,$

Les variables non listés sur le schéma sont :

la transconductance en siemens, calculée grâce à , où :
- $I_\mathrm{C} \,$ est le courant de polarisation du collecteur.
- $V_\mathrm{T} = kT / q \,$ est la tension thermique. Elle dépend de la constante de Boltzmann k, de la charge élémentaire q, et de la température T du transistor en kelvins. A température ambiante elle est de 25 mV (Google calculator).
$\beta_0 = I_\mathrm{C} / I_\mathrm{B} \,$ est le gain en courant à basse fréquences (communément appelé $\scriptstyle{h_{FE} \,}$ ). C'est un paramètre spécifique à chaque transistor. Il est indiqué dans sa fiche technique.
$r_\pi = \beta_0 / g_m = V_\mathrm{T} / I_\mathrm{B} \,$