La tension fait la loi

[forr]

Bonjour Jean-Marc,

Mais la résistance d'émetteur de T3 (Rg3) a été judicieusement choisie pour...
Je me demande si Rg3 est vraiment une résistance d'émetteur.

Y-a-t-il ambiguïté avec la résistance interne de l'émetteur ? Pour l'éviter, dois-je écrire résistance de charge ou de dégénération d'émetteur ?

Celle-ci a beau être la même pour T1 et T3, la distorsion du courant collecteur du second est le dixième du premier.
Quelle valeur à Cg1 ?

Une valeur extravagamment irréaliste.
Pour éviter de dérégler les polarisations de certains circuits, il m'arrive d'utiliser des capacités de 100 TF (sans résistance de fuite bien sûr, le luxe insensé de la simulation...), visant une impédance nulle tout en gardant une résistance infinie en courant continu. Cela a le défaut de parfois dépasser les possibilités en calcul du programme.
Dans le circuit que je montre, une valeur de 1F donne une différence de courant 77 pA avec un branchement direct de l'émetteur à la masse
Cdt.

[JM Plantefeve]

Bonsoir forr,

Y-a-t-il ambiguïté avec la résistance interne de l'émetteur ?
Même si j'imagine bien qu'il y ait résistance interne série à l'émetteur, j'avoue ne l'avoir jamais considérée lors de calculs de régime linéaire. Les simulateurs spice l'intègrent certainement à leur façon.

Pour l'éviter, dois-je écrire résistance de charge ou de dégénération d'émetteur ?
Je vois sur ton schéma un transistor en émetteur suiveur (ou collecteur commun) réalisant avec le générateur de courant constant Is, un push-pull asymétrique. Rg3 est alors pour moi sa résistance de charge. Placer une résistance (de dégénération) d'émetteur n'aurait je pense pas de sens ici. Dans un push-pull symétrique polarisé oui, pour écarter l'emballement thermique. Dans un étage à émetteur commun oui, pour fixer un gain en tension.

A propos de Cg1 : ...visant une impédance nulle tout en gardant une résistance infinie en courant continu.
La sortie du push-pull T1-Is1 est alors quasiment court-circuitée en alternatif. Je m'étonne que Tina ne te montre qu'une distorsion supérieure.

Jean-Marc.

[forr]

Bonsoir Jean-Marc,

Y-a-t-il ambiguïté avec la résistance interne de l'émetteur ?
Même si j'imagine bien qu'il y ait résistance interne série à l'émetteur, j'avoue ne l'avoir jamais considérée lors de calculs de régime linéaire. Les simulateurs spice l'intègrent certainement à leur façon.

Je laisse le simulateur réagir aux configurations que je lui soumets, il fait selon ce qu'il sait, à savoir ses modèles de composants.

Pour l'éviter, dois-je écrire résistance de charge ou de dégénération d'émetteur ?
Je vois sur ton schéma un transistor en émetteur suiveur (ou collecteur commun)[ ...]

Le courant de collecteur de ce transistor peut être exploité par une charge sans que son travail soit modifié (je considère cette charge comme faisant partie de l'étage suivant).
Cela peut être une résistance, l'entrée d'un miroir de courant...
Dans un amplificateur classique bien contre-réactionné, la tension alternative présente sur le collecteur du (ou des) transistor(s) d'entrée est très faible.
C'est ce qui justifie ma réticence à définir la "communauté" auquel son "montage" se rattache, en abrégé : EC, CC ou même BC...

[... ]réalisant avec le générateur de courant constant Is, un push-pull asymétrique.

Cette appellation pose un problème sémantique. Traduit de l'anglais, c'est l'association de deux verbes pousser et tirer. Une source de courant constant a une action dans un seul sens, soit elle délivre, soit elle absorbe du courant (on parle parfois d'un puits à propos de ce deuxième cas).
Aux basses fréquences, une source de courant constant de 1 mA se comporte comme une résistance de 1 MΩ
dont la tension continue à ses bornes est de 1000 V. Si dans un montage "push-pull asymétrique", on remplaçait la source de courant constant de 1 mA par ce montage 1 MΩ, 1000 V, on ne parlerait certainement pas d'un montage push-pull.

J'ai précisé dans un post antérieur les raisons de mon utilisation d'une source de courant constant, à savoir la facilité qu'elle procure pour déterminer les conditions de travail du transistor, éviter des liaisons capacitives (Cg1 peut être court-circuité) et utiliser deux alimentations en série avec leur point commun à la masse.
Il est possible de retrouver tous mes résultats avec une configuration à une seule alimentation, des résistances de polarisation, des condensateurs de découplage. Mais quelle perte de temps !

Rg3 est alors pour moi sa résistance de charge.
Placer une résistance (de dégénération) d'émetteur n'aurait je pense pas de sens ici. Dans un push-pull symétrique polarisé oui, pour écarter l'emballement thermique. Dans un étage à émetteur commun oui, pour fixer un gain en tension.

Mes récentes simulations prennent tout leur sens avec le schéma du post #132 où le courant collecteur est exploité :
https://forums.melaudia.net/showthread.p...#pid137845

A propos de Cg1 : ...visant une impédance nulle tout en gardant une résistance infinie en courant continu.
La sortie du push-pull T1-Is1 est alors quasiment court-circuitée en alternatif. Je m'étonne que Tina ne te montre qu'une distorsion supérieure.

En mettant l'émetteur à la masse et en court-circuitant le condensateur on n'a plus besoin de la source de courant constant is1. Avec celle-ci, la polarisation par ibb1 (639.34097 mV) met l'émetteur à 0V pour un courant collecteur de 1.03808 mA. Si l'on met l'émetteur à la masse, la même polarisation assurera le même courant collecteur en présence comme en absence de is1. En sa présence, le courant d'émetteur est absorbé par is1, en son absence, il l'est par la masse.
EDIT
Point besoin de retirer la source de courant constant is1 du circuit pour la rendre sans effet. Avec l'émetteur à la masse, le courant de is1 passe entièrement par la masse.

Cdt.

[JM Plantefeve]

Bonjour forr,

Il y a un mystère à éclaircir.
Tu t'intéresses au courant collecteur en fonction de la tension d'entrée Vg, autrement dit à la transconductance du montage. Plus bas, g est la transconductance du transistor.
- Si on observe la tension émetteur en fonction de la tension d'entrée Vg, il y a suivi sans distorsion si aucune charge ne se trouve au nœud entre émetteur et générateur de courant. Ie=Is ; Ic=Is au petit Ib près.
- Si on charge ce nœud avec une Rload non infinie, le suivi g·Rload/(1+g·Rload) n'est plus unitaire et a une distorsion fonction de la non-linéarité de g. Iload aura la même distorsion que Vload et en affublera en partie Ic puisque Ic=Is+Iload.
Le 1F à 50Hz, c'est 3mΩ, face aux 225Ω, la distorsion en Ic ne peut être que plus élevée. Même avec une sollicitation Vg dix fois moindre.

Aux basses fréquences, une source de courant constant de 1 mA se comporte comme une résistance de 1 MΩ
dont la tension continue à ses bornes est de 1000 V. Si dans un montage "push-pull asymétrique", on remplaçait la source de courant constant de 1 mA par le montage 1 MΩ, 1000 V précédent, on ne parlerait certainement pas d'un montage push-pull.
Ci-dessous, les courants IR2 et IR4 sont alternativement poussés(+) et tirés(-).
   
Jean-Marc.

[forr]

Bpnjour Jean-Marc

Bonjour forr,

Il y a un mystère à éclaircir.
Tu t'intéresses au courant collecteur en fonction de la tension d'entrée Vg, autrement dit à la transconductance du montage.
Plus bas, g est la transconductance du transistor.
- Si on observe la tension émetteur en fonction de la tension d'entrée Vg, il y a suivi sans distorsion si aucune charge ne se trouve au nœud entre émetteur et générateur de courant. Ie=Is ; Ic=Is au petit Ib près.
- Si on charge ce nœud avec une Rload non infinie, le suivi g·Rload/(1+g·Rload) n'est plus unitaire et a une distorsion fonction de la non-linéarité de g. Iload aura la même distorsion que Vload et en affublera en partie Ic puisque Ic=Is+Iload.
Le 1F à 50Hz, c'est 3mΩ, face aux 225Ω, la distorsion en Ic ne peut être que plus élevée. Même avec une sollicitation Vg dix fois moindre.

Je m'intéresse en premier au courant collecteur du transistor en fonction de sa tension base-émetteur, c'est à dire à sa transconductance propre.
Elle est différente de la transconductance du circuit dans laquelle on fait intervenir une résistance dégénérative.

J'ai considéré deux transistors identiques mis dans les mêmes conditions en continu. Ils ont donc le même rapport Ic/Vbe.

En alternatif, si je soumets à la base du second à une tension dix fois plus élevée que le premier et que je lui adjoins en série avec l'émetteur une résistance telle que les deux transistors se trouvent avoir la même différence de potentiel base-émetteur, leur courant collecteur sera identique.
Ci-dessous, le schéma révisé du post #139.



Y apparaissent les composantes de la distorsion harmonique des deux configurations.
J'ai supprimé le condensateur et mis à la place un interrupteur qui permet de vérifier que les conditions de travail en continu du transistor ne sont pas modifiées par la présence de la source à courant constant.

Aux basses fréquences, une source de courant constant de 1 mA se comporte comme une résistance de 1 MΩ
dont la tension continue à ses bornes est de 1000 V. Si dans un montage "push-pull asymétrique", on remplaçait la source de courant constant de 1 mA par le montage 1 MΩ, 1000 V précédent, on ne parlerait certainement pas d'un montage push-pull.
Ci-dessous, les courants IR2 et IR4 sont alternativement poussés(+) et tirés(-).

Ce sont des configurations dites single ended.
Les variations de courant dans la charge ne sont dues qu'à un seul transistor qui délivre plus ou moins de courant.
Dans un push-pull, il y a deux composants en parallèle (en série dans un étage différentiel) dont l'un deux délivre plus de courant quand l'autre en absorbe moins, et vice-versa (dont l'un d'eux délivre plus de courant lorsque l'autre en délivre moins et vice-versa dans un différentiel long tail).

Cdt.

[forr]

Répétition et résumé, avec quelques modifications, des posts précédents.

La simulation montrée dans le post #139 et reproduite avec quelques retouches ici amène à une constatation inattendue, du moins pour moi.

Deux transistors placés dans des conditions identiques (à 0.35% près) en continu (DC) et en alternatif (AC)
- de courant collecteur DC et AC,
- de tension collecteur-émetteur DC et AC,
- de tension base-émetteur DC et AC,
ont une même transconductance (à distinguer de celles des circuit complets).

Dans la simulation , T1 a son émetteur à la masse.
T2 voit le sien doté d'une résistance dégénérative.
Pour retrouver une même tension alternative Vbe pour les deux transistors, le niveau du signal d'entrée (vg10) du second a été multiplié par 10.



Malgré leurs conditions de travail identiques, les chiffres de distorsion harmonique des courants-collecteur de T1 et T2 différent selon la charge de l'émetteur.

Comment l'expliquer ?

[forr]

A la question soulevée au post précédent, je propose la réponse suivante.

On peut assimiler l'émetteur et la résistance à laquelle il est raccordé comme une source de tension chargée par un diviseur dont l'un des éléments est une résistance non linéaire.
Ce qui veut dire que le courant qui la traverse ne respecte pas fidèlement la loi d'Ohm lors de variations de tension à ses bornes, telles qu'en présentent par exemple des signaux sinusoïdaux. En d'autres mots, elle n'a pas un comportement d'une vraie résistance.
L'autre composant du diviseur est une résistance à la linéarité irréprochable.

A la réflexion, il semble que, dans un tel diviseur, plus le rapport entre la valeur de la résistance linéaire et la valeur moyenne de la résistance non-linéaire sera élevé, moins le courant dans le circuit ou la tension aux bornes de la résistance linéaire seront affectés de distorsion.



J'ai cherché à vérifier ce comportement avec deux circuits où :
- l'élément non-linéaire est une diode, et où la résistance linéaire du second est dix fois plus élevée que pour le premier.
- les diodes sont mises dans les mêmes conditions de travail.
La polarisation (vd1, vd2) des diodes et la tension du signal sinusoïdal (vg1, vg2) qui leur sont appliqués ont été réglées de sorte que les courants continus et alternatifs (Id1, Id2) et les tensions aux bornes des diodes (Vd1,Vd2) résultants soient égaux.

La tableau permet de constater que, entre les deux circuits, la distorsion harmonique la plus faible est :
- la tension Vd1 aux bornes de la diode du premier.
- le courant Id2 dans le second circuit.

Or, dans un amplificateur complet, c'est le courant collecteur issu du premier étage qui est exploité.
Hors du fait qu'une résistance dégénérative d'émetteur en modifie et en linéarise la transconductance, il semble qu'elle ait aussi un deuxième effet, bénéfique, sur la linéarité propre du transistor.

Sauf sérieuse mésinterprétation de ma part.

EDIT 29-02-2020
On trouve un exemple de linéarisation par résistance dégénérative
qui va dans le sens ce que j'ai exposé ci dessus dans le livre
"Small signal audio design" sixth edition, 2015, page 113.
Transcription de ce qu'y a écrit Dougals Self :
Le courant dans un étage d'entrée a été augmenté de 580 µA à 4 mA, la transconductance a été multipliée par 8 environ. Des résistances dégénératives ont été placées de façon à retrouver la valeur de la transconductance originale.
La transconductance est maintenant beaucoup plus contrôlée par les résistances que par les transistors, cela linéarise grandement l'étage d'entrée.

NB Seconde image en pièce jointe plus nette.

[JM Plantefeve]

Bonsoir forr,

J'ai repris ta manipulation Tina sous LTspice avec un 2N2222. J'aboutis au même constat que toi, rapport dix entre les deux distorsions. En dégradant le modèle de : .model 2N2222 NPN(IS=1E-14 VAF=100 BF=200 IKF=0.3 XTB=1.5 BR=3 CJC=8E-12 CJE=25E-12 TR=100E-9 TF=400E-12 ITF=1 VTF=2 XTF=3 RB=10 RC=.3 RE=.2) à : .model 2N2 NPN(IS=1E-14), à nouveau, même constat...

   

Jean-Marc.

[forr]

Bonjour Jean-Marc,

Bonsoir forr,
J'ai repris ta manipulation Tina sous LTspice avec un 2N2222. J'aboutis au même constat que toi, rapport dix entre les deux distorsions. En dégradant le modèle de : .model 2N2222 NPN(IS=1E-14 VAF=100 BF=200 IKF=0.3 XTB=1.5 BR=3 CJC=8E-12 CJE=25E-12 TR=100E-9 TF=400E-12 ITF=1 VTF=2 XTF=3 RB=10 RC=.3 RE=.2) à : .model 2N2 NPN(IS=1E-14), à nouveau, même constat...Jean-Marc.

Grand merci pour cette confirmation.
Cdt.

[herve00fr]

supprimé