L'amplification est un processus d'augmentation de la force du signal en augmentant l'amplitude d'un signal donné sans changer ses caractéristiques. Un amplificateur couplé RC fait partie d'un amplificateur à plusieurs étages dans lequel différents étages d'amplificateurs sont connectés en utilisant une combinaison d'une résistance et d'un condensateur. Un circuit amplificateur est l'un des circuits de base en électronique.
Un amplificateur entièrement basé sur le transistor est essentiellement connu sous le nom d'amplificateur à transistor. Le signal d'entrée peut être un signal de courant, un signal de tension ou un signal de puissance. Un amplificateur amplifiera le signal sans changer ses caractéristiques et la sortie sera une version modifiée du signal d'entrée. Les applications des amplificateurs sont d'une large gamme. Ils sont principalement utilisés dans les instruments audio et vidéo, les communications, les contrôleurs, etc.
Amplificateur d'émetteur commun à un étage:
Le schéma de circuit d'un amplificateur à transistor à émetteur commun à un étage est illustré ci-dessous:
Amplificateur couplé RC à émetteur commun à un étage
Explication du circuit
Un amplificateur couplé RC à émetteur commun à un étage est un circuit amplificateur simple et élémentaire. Le but principal de ce circuit est la pré-amplification qui est de rendre les signaux faibles suffisamment forts pour une amplification ultérieure. S'il est conçu correctement, cet amplificateur couplé RC peut fournir d'excellentes caractéristiques de signal.
Le condensateur Cin à l'entrée agit comme un filtre qui est utilisé pour bloquer la tension continue et n'autoriser que la tension alternative au transistor. Si une tension continue externe atteint la base du transistor, cela modifiera les conditions de polarisation et affectera les performances de l'amplificateur.
Les résistances R1 et R2 sont utilisées pour fournir une polarisation appropriée au transistor bipolaire. R1 et R2 forment un réseau de polarisation qui fournit la tension de base nécessaire pour piloter la région inactive du transistor.
La région entre la région de coupure et de saturation est connue sous le nom de région active. La région où le fonctionnement du transistor bipolaire est complètement désactivé est connue comme une région de coupure et la région où le transistor est complètement activé est connue comme la région de saturation.
Les résistances Rc et Re sont utilisées pour faire chuter la tension de Vcc. La résistance Rc est une résistance de collecteur et Re est une résistance d'émetteur. Les deux sont sélectionnés de telle manière que les deux doivent chuter la tension Vcc de 50% dans le circuit ci-dessus. Le condensateur d'émetteur Ce et la résistance d'émetteur Remettent la rétroaction négative pour rendre le fonctionnement du circuit plus stable.
Amplificateur émetteur commun à deux étages:
Le circuit ci-dessous représente l'amplificateur à transistor en mode émetteur commun à deux étages où la résistance R est utilisée comme charge et le condensateur C est utilisé comme élément de couplage entre les deux étages du circuit amplificateur.
Amplificateur couplé RC à émetteur commun à deux étages
Explication du circuit:
Lors de l'entrée AC. le signal est appliqué à la base du transistor du 1stétage de l'amplificateur couplé RC, à partir du générateur de fonctions, il est ensuite amplifié sur la sortie du 1er étage. Cette tension amplifiée est appliquée à la base de l'étage suivant de l'amplificateur, à travers le condensateur de couplage Cout où elle est encore amplifiée et réapparaît aux bornes de la sortie du deuxième étage.
Ainsi les étages successifs amplifient le signal et le gain global est élevé au niveau souhaité. Un gain beaucoup plus élevé peut être obtenu en connectant successivement plusieurs étages d'amplification.
Le couplage résistance-capacité (RC) dans les amplificateurs est le plus largement utilisé pour connecter la sortie du premier étage à l'entrée (base) du deuxième étage et ainsi de suite. Ce type de couplage est le plus populaire car il est bon marché et fournit une amplification constante sur une large gamme de fréquences.
Transistor comme amplificateurs
Tout en connaissant les différents circuits pour amplificateurs couplés RC, il est important de connaître bases des transistors comme amplificateurs. Les trois configurations des transistors bipolaires couramment utilisés sont le transistor de base commun (CB), le transistor émetteur commun (CE) et les transistors à collecteur commun (CE). Autre que les transistors, des amplificateurs opérationnels peut également être utilisé à des fins d'amplification.
- Émetteur commun La configuration est couramment utilisée dans l'application d'amplificateur audio car l'émetteur commun a un gain qui est positif et également supérieur à l'unité. Dans cette configuration, l'émetteur est connecté à la masse et a une impédance d'entrée élevée. L'impédance de sortie sera moyenne. La plupart de ces types d'applications d'amplificateurs à transistors sont couramment utilisés dans Communication RF et les communications par fibre optique (OFC).
- La configuration de base commune a un gain inférieur à l'unité. Dans cette configuration, le collecteur est relié à la terre. Nous avons une faible impédance de sortie et une impédance d'entrée élevée dans la configuration de base commune.
- Collectionneur commun la configuration est également connue sous le nom de émetteur suiveur car l'entrée appliquée à l'émetteur commun apparaît à travers la sortie du collecteur commun. Dans cette configuration, le collecteur est relié à la terre. Il a une faible impédance de sortie et une impédance d'entrée élevée. Il a un gain presque égal à l'unité.
Paramètres de base d'un amplificateur à transistor
Nous devons tenir compte des spécifications suivantes avant de choisir l'amplificateur. Un bon amplificateur doit avoir toutes les spécifications suivantes:
- Il doit avoir une impédance d'entrée élevée
- Il doit avoir une stabilité élevée
- Il doit avoir une linéarité élevée
- Il devrait avoir un gain et une bande passante élevés
- Il doit avoir un rendement élevé
Bande passante:
La plage de fréquences qu'un circuit amplificateur peut amplifier correctement est connue sous le nom de bande passante de cet amplificateur particulier. La courbe ci-dessous représente le fréquence de réponse de l'amplificateur couplé RC à un étage.
Réponse en fréquence couplée R C
La courbe qui représente la variation de gain d'un amplificateur avec la fréquence est appelée courbe de réponse en fréquence. La bande passante est mesurée entre les points de puissance moitié inférieure et moitié supérieure. Le point P1 est la moitié inférieure de la puissance et P2 est la moitié supérieure respectivement. Un bon amplificateur audio doit avoir une bande passante de 20 Hz à 20 kHz car c'est la gamme de fréquences qui est audible.
Gagner:
Le gain d'un amplificateur est défini comme le rapport entre la puissance de sortie et la puissance d'entrée. Le gain peut être exprimé en décibel (dB) ou en nombres. Le gain représente combien un amplificateur est capable d'amplifier un signal qui lui est donné.
L'équation ci-dessous représente un gain en nombre:
G = Pout / Pin
Où Pout est la puissance de sortie d'un amplificateur
La broche est la puissance d'entrée d'un amplificateur
L'équation ci-dessous représente un gain en décibel (DB):
Gain en DB = 10log (Pout / Pin)
Le gain peut également être exprimé en tension et en courant. Le gain en tension est le rapport de la tension de sortie à la tension d'entrée et le gain en courant est le rapport du courant de sortie au courant d'entrée. L'équation du gain en tension et en courant est indiquée ci-dessous
Gain de tension = tension de sortie / tension d'entrée
Gain en courant = courant de sortie / courant d'entrée
Impédance d'entrée élevée:
L'impédance d'entrée est l'impédance offerte par un circuit amplificateur lorsqu'il est connecté à la source de tension. L'amplificateur à transistor doit avoir une impédance d'entrée élevée afin de l'empêcher de charger la source de tension d'entrée. C'est donc la raison pour laquelle une impédance élevée est présente dans l'amplificateur.
Bruit:
Le bruit fait référence à des fluctuations ou à des fréquences indésirables présentes dans un signal. Cela peut être dû à l'interaction entre deux ou plusieurs signaux présents dans un système, des défaillances de composants, des défauts de conception, des interférences externes, ou peut-être en raison de certains composants utilisés dans le circuit amplificateur.
Linéarité:
Un amplificateur est dit linéaire s'il existe une relation linéaire entre la puissance d'entrée et la puissance de sortie. La linéarité représente la planéité du gain. Pratiquement, il n'est pas possible d'obtenir une linéarité de 100% car les amplificateurs utilisent des dispositifs actifs tels que les BJT, les JFET ou les MOSFET, qui ont tendance à perdre du gain aux hautes fréquences en raison de la capacité parasite interne. De plus, les condensateurs de découplage CC d'entrée définissent une fréquence de coupure plus basse.
Efficacité:
L'efficacité d'un amplificateur représente la façon dont un amplificateur peut utiliser efficacement l'alimentation électrique. Et mesure également la quantité d'énergie de l'alimentation convertie de manière rémunératrice à la sortie.
Le rendement est généralement exprimé en pourcentage et l'équation du rendement est donnée par (Pout / Ps) x 100. Où Pout est la puissance de sortie et Ps est la puissance tirée de l'alimentation.
Un amplificateur à transistor de classe A a une efficacité de 25% et offre une excellente reproduction du signal, mais l'efficacité est très faible. L'amplificateur de classe C a une efficacité allant jusqu'à 90%, mais la reproduction du signal est mauvaise. La classe AB se situe entre les amplificateurs de classe A et de classe C, elle est donc couramment utilisée dans Amplificateur audio applications. Cet amplificateur a une efficacité allant jusqu'à 55%.
Vitesse de balayage:
La vitesse de balayage d'un amplificateur est la vitesse maximale de changement de sortie par unité de temps. Il représente la rapidité avec laquelle la sortie d'un amplificateur peut être modifiée en réponse à une modification de l'entrée.
Stabilité:
La stabilité est la capacité d'un amplificateur à résister aux oscillations. Habituellement, des problèmes de stabilité surviennent lors d'opérations à haute fréquence, proches de 20 kHz dans le cas d'amplificateurs audio. Les oscillations peuvent être d'amplitude élevée ou faible.
J'espère que ce sujet fondamental mais important de projets électroniques a été couvert de nombreuses informations. Voici une question simple pour vous - Dans quel but une configuration de collecteur commune est-elle utilisée et pourquoi?
Donnez vos réponses dans la section commentaires ci-dessous.
