Analyse d'Impédance d'Entrée et de Sortie des Amplificateurs

L'impédance d'entrée dans les amplificateurs à transistors varie considérablement selon la topologie du circuit et le biais. Bien que l'impédance réelle soit complexe et dépendante de la fréquence, des approximations pratiques donnent des indications claires pour les trois configurations de base.

Pour le collecteur commun (suiveur d'émetteur), la résistance d'entrée est simplement la résistance d'émetteur multipliée par le gain de courant :

Rin = \beta RE

Dans un étage émetteur commun, la situation est légèrement plus complexe car la résistance d'émetteur interne, r_ee, doit être considérée :

La résistance d'émetteur interne est donnée par :

ree = \dfrac{KT}{IE}\quad \text{où}\quad K = 1,38\times10^{-23}\,\text{W·s/K},\;T \approx 300\,\text{K}

Pour les transistors silicium, la constante se simplifie à environ 26 mV par milliampère de courant d'émetteur :

ree \approx \dfrac{26\,\text{mV}}{IE\,(\text{A})}

Ainsi, la résistance d'entrée d'un étage émetteur commun est :

Rin = \beta\,ree

Exemple : Avec \beta = 100 et un biais d'émetteur de 1 mA,

ree = \dfrac{26\,\text{mV}}{1\,\text{mA}} = 0,26\,\Omega
Rin = 100 \times 0,26\,\Omega = 26\,\Omega

Pour une estimation plus précise dans un étage collecteur commun incluant une résistance d'émetteur externe R_E, la résistance d'entrée devient :

Rin = \beta\,(RE + ree)

Cette même expression s'applique aussi à une configuration émetteur commun incorporant une résistance d'émetteur.

La configuration base commune a une impédance d'entrée nettement plus faible, essentiellement égale à la résistance d'émetteur interne :

Rin = ree

Une impédance d'entrée élevée rend le collecteur commun idéal pour piloter des sources à haute impédance comme les microphones piézoélectriques ou céramiques. La faible impédance d'entrée de la base commune est utile en RF où une ligne coaxiale 50 Ω doit être adaptée. L'étage émetteur commun offre une impédance d'entrée modérée, le rendant adapté aux sources moyennes comme les microphones dynamiques.

Les impédances de sortie pour les trois configurations de base sont résumées dans la figure ci-dessous. L'impédance de sortie modérée de l'étage émetteur commun explique sa popularité pour les tâches d'amplification générales. La très faible impédance de sortie du collecteur commun est exploitée pour l'adaptation d'impédance, par exemple dans les connexions sans transformateur à un haut-parleur 4 Ω. Des expressions en forme fermée pour la résistance de sortie existent mais sont plus complexes ; voir les dérivations de R. Victor Jones (référence [RVJ]).

Caractéristiques d'amplificateurs adaptées du Manuel Transistor GE, Figure 1.21.

Révision

• Se référer à la figure ci-dessus pour une comparaison visuelle des impédances d'entrée et de sortie.

Fiches d'Exercices Connexes

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