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Amplificateur classe B

Généralités

En fonctionnement classe « B » le point de repos Q du transistor est fixe au point de blocage de deux droites de charge statique et dynamique. Ainsi le courant collecteur ne circule que durant que 180° d’un cycle alternatif.
Un transistor classe « B » supprime une alternance pour les deux. Pour éviter la déformation du signal de sortie on monte deux transistors en Push pull.

Montage Push pull

Alimentation par deux sources de tension

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Si V>0 iS=iC1 et VS=V-VBE1 T1 passant et T2 bloqué.
Si V<0 T1 bloqué et T2 passant iS=i2 et VS=V-VBE2

Alimentation par une seule source

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Dans ce cas il y’a un condensateur C en série avec la charge.
A l’alternance positive lorsque V>0 T1 passant T2 bloqué, le condensateur se charge.
A l’alternance négative Vi<0 ; T1 bloqué ; T2 passant le condensateur C se décharge.
RL est donc parcouru par un courant alternatif.

Schéma équivalent en continu:

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Les résistances de polarisation sont choisies pour fixer le point Q au point de blocage ICQ=0, puisque les résistances de polarisation sont égales aux deux transistors. On aura VCEQ=VCC/2 VCC=VCCE+VCE=2VCE

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Par ailleurs la résistance de charge statique est égale à 0 Rdc=0. Par conséquent la droite de charge statique est verticale.
En alternatif la résistance de charge dynamique Rac=RL. L’équation de la droite de charge est IC=-VCE/Rac+b passant par Q (VCC/2; 0)
0=-VCC/2Rac+b ↔ b=VCC/2Rac
Equation de la droite de charge dynamique est iC=-VCC/Rac+VCC/2Rac

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Quand un transistor conduit pendant une alternance son point de fonctionnement monte sur la droite de charge dynamique, alors que le point de fonctionnement de l’autre reste au blocage. Les rôles sont inversés pendant la seconde alternance.


Distance de croisement

Considérons un montage Push pull dans lequel les jonctions base émetteur du transistor ne sont pas polarisées.

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Fonctionnement idéal

En fonctionnement idéal VBE=0
Si Vi>0 ; VS=vi
Si Vi<0 ; VS=vi

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VBE1=0,7V et VBE2=-0,7V
Si V>0 VS=vi-VBE1
Si V<0 VS=vi-VBE2

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Pendant l’alternance positive tant que la tension vi n’a pas atteint 0,7V T1 reste bloqué de même au cour de l’alternance négative tant que vi>0,7 ; T2 reste bloqué.
Ainsi la sortie d’un amplificateur Push pull classe « B » en fonctionnement réel présente un signal déformé.
Cette déformation est appelée distorsion de croisement ou de passage par zéro.
Pour éliminer ce disfonctionnement, il convient de placer le point QZ légèrement au-dessus du pont de blocage, on dit alors que le transistor fonctionne en classe AB.


Polarisation d’un amplificateur classe B

Polarisation par résistance

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Les résistance R1 et R2 sont choisies de manière à placer le point Q légèrement au-dessus du point de blocage. Pour le faire, il faut que la tension VBE des deux transistors soit comprise entre 0,6V et 0,7V
Il est assez difficile de régler par résistance le point Q, car il y’a risque de dérive thermique. En effet lorsque la température augment, le courant IC augmente. Le point Q monte sur la droite de charge statique qui est verticale et sa valeur ne pouvant être limitée du fait de l’absence des résistances collecteurs. Une pulsation excessive entraînera la destruction du transistor.

Polarisation par diode

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Pour éviter la dérive thermique, on peut polariser l’amplificateur grâce à la technique du miroir de courant, en remplaçant les deux résistances R2 par deux diodes, afin de fournir la tension de polarisation VBE

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Principe du miroir de courant

Le courant de base étant généralement faible, le courant dans la diode ID sont presque égaux.
IB=0 ; IR=ID= (VCC-VD0)/R avec VD0=0,6V
Si la caractéristique de la diode est identique à celle de la jonction BE, le courant de la diode est égale au courant de l’émetteur IC=ID=IE= (VCC-VD0)/R
On peut ainsi régler le courant collecteur en réglant le courant dans la résistance R. Ce circuit est un miroir de courant.
Dans la pratique on remplace la diode D par un transistor identique à T dans laquelle la jonction BC est court-circuitée.

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La polarisation par diode d’un amplificateur Push pull classe B repose donc sur deux miroirs de courant, l’un PNP et l’autre NPN IC=IR=(VCC-2VD0)/2R


Amplificateur d’attaque d’un amplificateur classe B

Au lieu d’utiliser les condensateur pour transmettre le signal alternatif à l’amplificateur d’attaque ou de pilotage à émetteur commun à couplage.

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Analyse en continu

T3 est une source de courant qui fournit le courant de polarisation à travers une diode.
R2 permet de régler le courant continu d’émetteur qui parcourt en raison du miroir de courant la charge. Le courant de repos est le même dans le collecteur de T1 et T2.

Analyse en alternatif

En alternatif les diodes sont remplacées par une résistance r’e

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En présence du signal T3 se comporte comme un amplificateur stabilisé, on a:

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Le signal alternatif amplifié et inversé du collecteur de T3 attaque les bases des transistors T1 et T2.
T2 conduit seul pendant l’alternance positive du signal d’entrée vi.
T1 conduit seul pendant l’alternance négative de vi.
RL sera parcouru par un courant alternatif.


Exercice d’application

Déterminez la droite de charge statique et dynamique.

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Recherche de la droite de charge statique:

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rp=0
VCC=VCE+rpiC ; VCC=VCE
Rac=rp+rC/m2+RL/m2 or rS=0 Rac=RL/m2
VCE=-RaciC ; iC=-VCE/Rac+b
Le point de repos a pour coordonnées P0(VCC;0) cherchons la valeur de b
0 = VCC/Rac+b ↔ b=VCC/Rac
Droite de charge dynamique:
iC=-VCE/Rac+VCC/Rac

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Calcul du gain Ai

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28 novembre 2021
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