Émetteur commun

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Schéma 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. La base est reliée à la charge de sortie, la base joue le rôle d'entrée.

[modifier] Explications du circuit

Le montage émetteur commun le plus simple est constitué par les éléments suivants :

Un transistor bipolaire NPN
Une résistance de collecteur R_C
Une résistance d'emetteur R_E
Deux résistances de base R₁ et R₂

La résistance R_E permet une contre-réaction qui assure de bonnes caractéristiques de stabilité et de linéarité du circuit, notamment en réponse aux variations de température. Souvent on couple R_E par une capacité C_E. Celle-ci 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 de base R₁ et R₂ sont choisies de manière à assurer une tension base-émetteur de 0,7 V, qui est la tension d'“allumage” du transistor. Il est également courant de filtrer le signal de sortie grâce à C_out.

L'émetteur commun est un montage inverseur, c'est-à-dire que le signal de sortie — aux bornes de la charge — est décalé de 180º par rapport au signal d'entrée. On peut aussi voir le signal de sortie comme inversé par rapport au signal d'entrée, d'où le nom inverseur.

[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.
$r_\pi = \beta_0 / g_m = V_\mathrm{T} / I_\mathrm{B} \,$