Amplificateur à plusieurs étages

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Trois transistors NPN—modèle 2N2222 ou 2N3403 recommandé (le catalogue Radio Shack n° 276-1617 est un ensemble de quinze transistors NPN idéal pour cette expérience et d'autres)
• Deux piles 6 volts
• Un potentiomètre 10 kΩ, monotour, conique linéaire (catalogue Radio Shack n° 271-1715)
• Une résistance de 1 MΩ
• Trois résistances de 100 kΩ
• Trois résistances de 10 kΩ

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Volume 3, chapitre 4 :« Transistors à jonction bipolaire »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Conception d'un circuit amplificateur à émetteur commun à couplage direct à plusieurs étages
• Effet de la rétroaction négative dans un circuit amplificateur

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

En connectant ensemble trois circuits amplificateurs à émetteur commun - la borne de collecteur du transistor précédent à la base (résistance) du transistor suivant - les gains de tension de chaque étage se composent pour donner un gain de tension global très élevé. Je recommande de construire ce circuit sans la résistance de rétroaction de 1 MΩ, pour commencer, pour voir par vous-même à quel point le gain de tension sans restriction est élevé.

Vous trouverez peut-être impossible d'ajuster le potentiomètre pour une tension de sortie stable (qui n'est pas saturée à pleine tension d'alimentation ou à zéro), le gain est si élevé. Même si vous ne pouvez pas régler la tension d'entrée assez finement pour stabiliser la tension de sortie dans la plage active du dernier transistor, vous devriez pouvoir dire que la relation sortie-entrée s'inverse ; c'est-à-dire que la sortie a tendance à conduire à une tension élevée lorsque l'entrée devient faible, et vice versa.

Étant donné que l'un quelconque des "étages" à émetteur commun s'inverse en lui-même, un nombre pair d'amplificateurs à émetteur commun étagés donne une réponse non inverseuse, tandis qu'un nombre impair d'étages donne une inversion. Vous pouvez rencontrer ces relations en mesurant la tension collecteur-terre à chaque transistor tout en ajustant le potentiomètre de tension d'entrée, en notant si la tension de sortie augmente ou diminue avec une augmentation de la tension d'entrée.

Connectez la résistance de rétroaction de 1 MΩ dans le circuit, en couplant le collecteur du dernier transistor à la base du premier. Étant donné que la réponse globale de cet amplificateur à trois étages est inversée, le signal de retour fourni par la résistance de 1 MΩ de la sortie du dernier transistor à l'entrée du premier doit être négatif dans la nature.

En tant que tel, il agira pour stabiliser la réponse de l'amplificateur et minimiser le gain de tension. Vous devriez remarquer la réduction du gain immédiatement par la diminution de la sensibilité du signal de sortie sur les changements de signal d'entrée (changements de position du potentiomètre).

En termes simples, l'amplificateur n'est pas aussi "sensible" qu'il ne l'était sans la résistance de rétroaction en place. Comme avec le simple amplificateur à émetteur commun discuté dans une expérience précédente, c'est une bonne idée ici de faire un tableau des valeurs de tension d'entrée par rapport à la tension de sortie avec lequel vous pouvez calculer le gain de tension.

Expérimentez avec différentes valeurs de résistance de rétroaction. Quel effet pensez-vous d'une baisse dans la résistance de rétroaction a sur le gain de tension? Qu'en est-il d'une augmentation dans la résistance de rétroaction? Essayez-le et découvrez-le !

Un avantage de l'utilisation de la rétroaction négative pour « dompter » un circuit amplificateur à gain élevé est que le gain de tension résultant devient plus dépendant des valeurs de résistance et moins dépendant des caractéristiques des transistors constitutifs. C'est bien car il est beaucoup plus facile de fabriquer des résistances cohérentes que des transistors cohérents.

Ainsi, il est plus facile de concevoir un amplificateur avec un gain prévisible en construisant un réseau étagé de transistors avec un gain de tension arbitrairement élevé, puis d'atténuer ce gain précisément par une rétroaction négative. C'est ce même principe qui est utilisé pour faire amplificateur opérationnel les circuits se comportent de manière si prévisible.

Ce circuit amplificateur est un peu simplifié par rapport à ce que vous rencontrerez normalement dans les circuits pratiques à plusieurs étages. Une configuration à émetteur commun pur est rarement utilisée (c. biais de chaque étape.

Les circuits amplificateurs radiofréquence sont souvent couplés par transformateur, avec des condensateurs connectés en parallèle avec les enroulements du transformateur pour un réglage résonant.

SIMULATION INFORMATIQUE

Schéma avec les numéros de nœud SPICE :

Netlist (créer un fichier texte contenant le texte suivant, textuellement) :