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Université Ibn Tofail Année Universitaire 2015/2016 Ecole Nationale des Sciences
Appliquées, Kénitra
Contrôle terminal
Module électronique analogique & numérique Filières : RST & GE, Cycle Ingénieur (S1)
2 Heures
Questions de cours :
Donner la structure et le principe de fonctionnement d’un transistor MOSFET à enrichissement.
Problème :
Soit le montage de la figure 1 :
C1 C3
C2
Ve Vs
RG RS RD
T1
T2
VCC
RE
Figure -1- I- Analyser le montage de la figure 1 :
II- Etude statique :
On désire les valeurs de repos suivantes, avec : VCC = 20V, VGS = -1V pour T1 et IE = 5mA, VCE = 10V pour T2.
En se basant sur les caractéristiques des transistors on a : ID = 3mA pour T1 et VBE = 0,2V, IB = 60μA.
Calculer les résistances de polarisation RD, RS et RE. III- Etude dynamique :
Les paramètres des transistors, mesurés au point de repos, valent :
Pour T1 : gm = 2.10-3S et rD = 6.106Ω.
Pour T2 : h11e = 1,5KΩ, h12e = 0, h21e = 150, h22e = 125.10-6S.
1. Etablir le schéma équivalent du montage pour l’alternatif.
2. Calculer sur ce schéma :
La résistance d’entrée du deuxième étage.
L’amplification en tension du deuxième étage.
Les amplifications en tension du premier étage et du montage complet.
La résistance de sortie du montage.
3. Choisir la valeur de RG pour que la résistance d’entrée du montage soit 2MΩ.
Correction du contrôle terminal 2015/2016
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Questions de cours :
Pour ce type de transistor il n’y a pas de canal créé lors de la fabrication. Pour les tensions de grille VGB
négatives, la jonction drain-substrat est bloquée et le courant drain ID est nul. Les seuls porteurs libres dans la zone P sont des électrons d’origine thermique. Si VGB est assez positif, les charges négatives du matériau P se regroupent au voisinage de la grille et forment une couche conductrice entre le drain et la source. Cette couche se comporte comme une zone N qui est induite dans la zone P par inversion de la population des porteurs.
Problème :
I- Le montage est constitué de deux étages :
T1 : Transistor à effet de champ à jonction de type canal N, monté en source commune.
T2 : Transistor bipolaire de type NPN, monté en collecteur commun.
II- Etude statique :
Le condensateur en régime statique (continu) est considéré un interrupteur ouvert, et donc le montage équivalent du circuit en régime statique est :
RG RS
RD
T1
T2
VCC
RE
VBE
VCE
VGS
IG
ID
IS
IB
IE
IC
VBC
(1)
(2)
- D’après la loi d’Ohm appliquée sur la résistance RD :
. : 3, 20.103 3, 20
CB D D B
CE EB D D B
CE BE D D B
CE BE
D
D B
D
V R I I
V V R I I
V V R I I
V V
R I I
A N R k
- D’après la loi des mailles appliquée sur la maille (1) :
3
0
0 0
. : 333, 33
G G GS S S
GS S S
GS
S S D
S S
R I V R I V R I
R V I I
I A N R
Pratiquement IG = 0, et donc ID = IS.
- D’après la loi des mailles appliquée sur la maille (2) :
. : 2
CC CE E E
CC CE
E
E E
V V R I
V V
R I
A N R k
III- Etude dynamique : 1. Le schéma équivalent :
Ve
Vs
T1 T2
h11e
h21eIB
IB
1/h22e
RE
RG
IG=0
RD
rD
gmVGS
IE
IC ID
Étage 1 Étage 2
III
Ve=VGS Vs=VEC
h11e
h21eIB IB
1/h22e RE RG
IG=0
RD rD
gmVGS
IC ID
Étage 1 Étage 2
IC IE
V
S ≡ C
G D B E
4 2.
- Résistance d’entrée du deuxième étage :
C’est la résistance vue à l’entrée du deuxième étage.
Vs=VEC
h11e
h21eIB
IB
1/h22e RE
IC
Étage 2 IC
IE
V
E B
2
11
21 22
21 22
22 21
21 22
( )
1 1 ( )
e B e B EC
EC E E E B C
EC E B e B CE e
EC E E e B E CE e
EC E e E E e B
E E e
EC B
E e
Z V I V h I V
V R I R I I
V R I h I V h V R R h I R V h
V R h R R h I
R R h
V I
R h
D’après () et (), on aura :
2
21 11
1 22
e
E E e
e B
E e
Z
R R h
V h I
R h
Donc :
21
2 11
22
1 243
E E e
e e
E e
R R h
Z h k
R h
On remarque que la résistance d’entrée du 2ème étage est très élevée ; c’est la caractéristique du montage collecteur commun.
- L’amplification en tension du deuxième étage :
2
21 22
21 2
11 11 22 21
21 11
22
1 1
1 1 1
1
EC v
E E e
EC B
E e
E e
X v
e E e E e
E E e
e B
E e
A V V
R R h
V I
R h X R h
A h X h R h R h
R R h
V h I
R h
- Les amplifications en tension du premier étage et du montage complet :
La résistance d’entrée du 2ème étage joue le rôle d’une charge pour le 1er étage, et donc on aura le schéma suivant :
5 Ve=VGS
RG
IG=0
RD rD
gmVGS
ID
Étage 1
Ze2
G D B
V
- Amplification du 1ère étage :
1
2/ / / /
v GS
éq e D D
A V V
R Z R r
Ve=VGS
RG
IG=0
RD
rD
gmVGS
ID
Ze2
G D B
V
Ve=VGS
RG
IG=0
gmVGS
G
Réq
V
D’après la loi d’Ohm appliquée sur la résistance Réq :
1 2/ / / /
éq GS m
v éq m e D D m
V R V g
A R g Z R r g
- Amplification du montage :
1 2 1
1
s EC EC
v v v v
e GS GS
V V V V
A A A A
V V V V
6 La résistance de sortie du montage :
C’est la résistance vue à la sortie du montage lorsque la sortie est branchée par un générateur de tension continue qui débite un courant Is, et le générateur de l’entrée est éteint.
Vs=VEC
h11e
h21eIB
IB
1/h22e RE
RG
IG=0
RD
rD
gmVGS
IC
ID
IC
IE
V
S ≡ C
G D B E
E Is
On a : eg 0 VGS 0, et donc on aura le schéma suivant :
Vs=VEC
h11e
h21eIB IB
1/h22e RE RD
rD
IC
ID
IC
IE
V
S ≡ C
E
D B
E Is
On a : Réq
RD/ /rD
h11e.Vs=VEC
h21eIB
IB
1/h22e RE
Réq
IC
IC
IE
S ≡ C
E
E Is
( )
EC s
s EC
s E
E
EC éq B
Z V I
I V I
R
V R I
7
22 21
22 21
21 22
1
1 ( )
E C B
E e EC e B B
EC
E e EC e
éq e
E e EC
éq
I I I
I h V h I I
I h V V h
R
I h h V
R
D’après () et (), on aura :
21 22
21 22
1 1
1 1 1
e
s e EC
E éq
s
e e
E éq
I h h V
R R
Z h
R h R
3. La valeur de RG pour que la résistance d’entrée du montage soit 2MΩ :
GS 2
e G G
E
Z R V R M
I .
Bon courage
