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Les amplificateurs différentiels

Généralités

Les amplificateurs différentiels sont très utilisés dans les systèmes à préamplification. Car ce sont les montages chargés d’amplifier une différence de potentielle entre deux points donc aucun n’est relié à la masse. Sa particularité est que il comporte deux entrées et une ou deux sorties.


Symbolisation

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A partir des deux symboles on peut terminer l’expression des sorties en fonction des entrées, ainsi pour la première figure VS en fonction de Ve1 et Ve2 est linéaire. Pour la deuxième figure Vs1 en fonction de Ve1 et Ve2, Vs2 en fonction de Ve1 et Ve2 peut être linéaire et non linéaire.


Amplification différentielle idéale

VS=Ad(Ve1-Ve2) avec
Ad: amplification différentielle
Ve1: tension d’entrée +
Ve2: tension d’entrée –

Dans la pratique si on maintient Ve1 constante et on varie Ve2, on constate que VS varie en sens contraire de Ve2. Ainsi e2 est l’entrée du montage ou l’entrée négative du montage par contre e1 est l’entrée non inverseuse.

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Amplificateur différentielle réelle

Il est déterminé par l’expression VS=Ad(Ve1-Ve2)+AC½(Ve1+Ve2)+VS0 avec :
AC: amplification en mode commun
VS0: tension de décalage (tension d’offset)
Ad: amplification différentielle
Soit RRMC=Ad/AC appelé rapport de rejection du mode commun
Il permet de quantifier la sensibilité de l’amplificateur différentielle. Dans la pratique, il se calcul en décibel.
RRMC=20Log|Ad/AC|
On dira qu’un amplificateur différentiel est meilleur si RRMC est très grand ce qui veut que AC=0


Etude structurelle des AD à transistor

Structure à transistor bipolaire avec couplage d’émetteur par RE

Montage

Les transistors T1 et T2 sont appariés c’est-à-dire les caractéristiques hybrides sont les mêmes d’où le montage ci-dessous.

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Schéma équivalent en petit signaux

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A partir de l’expression VS1-VS2, on détermine donc les grandeurs caractéristiques de l’amplificateur différentiel, ceci en évacuant VRE dans le cas contraire déterminer de façon séparée VE1 et VS2

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Structure à transistors à effet de champ

Montage

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Schéma équivalent en petit signaux

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Détermination des grandeurs caractéristiques

Vs1 = -gmVgs1.RD (1)
Vs2 = -gmVgs2RD (2)
Ve1 = Vge1+Rsis (3)
Ve2 = Vgs2+Rsis (4)

(3)-(4) → Ve1-Ve2 = Vgs1-Vgs2
(1)-(2) → Vs1-Vs2 = -gmRD(Vgs1-Vgs2)

La tension différentielle de sortie est:
Vs1-Vs2 = As(Vgs1-Vgs2) + Ac½(Vgs1+Vgs2) + Vs0

Par identification:

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Dans un exercice on peut nous demander de déterminer de la polarisation du transistor bipolaire ou à effet de champ. Dans ce cas on travail en statique en ignorant les grandeurs sinusoïdales d’entrée Ve1 et Ve2
Ve1(t) = Rgie(t) + e1(t)
Ve2(t) = Rgie(t) + e2(t)
Ve1(t) = e1(t)
Ve2(t) = e2(t)
Il faut bien distinguer la différence entre tension différentielle de sortie Vs1-Vs2 avec les tension simple de sortie Vs1 et Vs2

28 novembre 2021
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