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La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
#41
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Petit rappel, Gilbert, Wurcer, Self, Baxandall et quantité d'autres insistent bien sur ce point :

Toute personne qui pense - à juste titre parce qu'on a lui enseigné avec force démontrations !!! - que c'est le courant de base Ib qui détermine le courant Ie qui traverse un transistor bipolaire selon la règle Iec = ß.Ib (ß étant le gain en courant du transistor) est dans l'erreur

En pratique, le courant Ic transistor est essentiellement déterminé par sa tension base-émetteur Vbe selon une loi physique complexe mais bien établie et dont la traduction pratique s'appelle transconductance.
A 1 mA de courant de repos dans le transistor, une variation de 1 mV de la tension de base entraîne une variation de courant d'émetteur de 0.4 mA, indépendante du gain en courant ß du transistor.

*

Dans son article

http://www.edn.com/design/analog/4458753...-amplifier

Sergio Franco présente le schéma d'un amplificateur à topologie dite CFA :

[Image: Simplified_CFA_circuit_diagram.png]

On remarque que l'ensemble Q1 à Q4, I3 et I4, reprend la structure du suiveur de tension de sortie bâti avec Q11 à Q14, I13 et I14.

La charge dans les collecteurs de Q1 et Q2 se fait par miroir de courant, offrant une chute de tension presque constante et très réduite.

Le point Vn se comporte donc vis à vis de Vp comme un suiveur de tension. Les quatre transistors constituent une association équivalente à un sorte de super transistor en configuration émetteur-suiveur qui serait capable de délivrer du courant dans les deux sens.

Un transistor en émetteur-suiveur est un transistor avec 100% de contre-réaction sur son émetteur, lequel émetteur voit sa tension maintenue quasiment égale à celle de la base et donc très peu sensible (dans les limites du raisonnable) à sa charge.

Le point Vn a donc les deux casquettes, d'être à la fois une sortie en tension et une entrée à cause de la contre-réaction locale à 100%.

Malgré une variation de charge, la tension Vn reste sensiblement égale à Vp.

La figure 3 de l'article présente une variation de la charge de Pn à partir d'une résistance Rf et d'un générateur de tension Vf.
Par mise à la masse, Vp a une tension nulle, Vn la suiveuse aussi.
Il ne circule pas de courant dans Rg qui est aussi reliée à la masse

Le courant dans Rf ne peut être débité que par Q1 et Q2.
Or le courant Ie traversé par un transistor bipolaire est lié à une relation immuable (les mathématiques doivent avoir un mot appropié) entre sa tension base-émetteur Vbe et le courant le traversant ;
variation de Vbe -> variation de Ie
variation de Ie -> variation de Vbe

C'est donc bien une tension entre l'entrée non-inverseuse Vp et l'entrée inverseuse Vn à basse impédance (et qui est en même temps une sorte de sortie locale) qui détermine le comportement électrique du circuit.

Tous les circuits à tubes comme à transistors à contre-réaction sur l'électrode suiveuse repose sur ce principe général de transconductance.

*

NB : Texte sujet à modifications.
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#42
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonsoir Forr,

une contre-réaction ne peut reposer que sur une soustraction de deux valeurs électriques de même type. Avec le sens donné aux CFA la valeur sur l'entrée non inverseuse est en tension et celle sur l'entrée inverseuse en courant en courant. L'incohérence dépasse l'entendement
Quitte à me répéter, cela m'est clair depuis le début de ce post : Un CFA est une électronique qui amplifie le ie- issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr. Un VFA est une électronique qui amplifie le ve issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr. Qui, n'aurait que sous-entendu, qu'un CFA fait la différence entre Vin et ie- !?

En pratique, le courant Ic transistor est essentiellement déterminé par sa tension base-émetteur Vbe selon une loi physique complexe
Pourquoi seulement en pratique ? Et n'oublies-tu pas la température ?

[Image: attachment.php?aid=16624]
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#43
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
JM Plantefeve a écrit :Quitte à me répéter, cela m'est clair depuis le début de ce post : Un CFA est une électronique qui amplifie le ie issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr
Un courant issu (je préférerais dépendant) d'une différence de tension. En bipolaire, cette différence est celle d'un Vbe que la transconductance du transistor transforme en courant.

Citation :Un VFA est une électronique qui amplifie le ve issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr
Un VFA dont je ne vois pas d'autre forme qu'un amplificateur doté d'une entrée sur différentiel à émetteurs couplés n'est qu'un CFA dont l'entrée inverseuse est "bufferisée" par un suiveur de tension.

Pour les deux types d'étages d'entrée, CFA et VFA, le fonctionnement repose sur lun composant amplificateur fonctionnant en transconductance avec une sortie en courant.

Concernant le CFA, il ne me semble pas avoir lu quelque part que l'entrée inverseuse était en même temps une sortie suiveuse de tension et que le courant le traversant était à la




Qui, n'aurait que sous-entendu, qu'un CFA fait la différence entre Vin et ie- !?

En pratique, le courant Ic transistor est essentiellement déterminé par sa tension base-émetteur Vbe selon une loi physique complexe
Pourquoi seulement en pratique ? Et n'oublies-tu pas la température ?

[Image: attachment.php?aid=16624]
[/quote]
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#44
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour Jean-Marc,
JM Plantefeve a écrit :Quitte à me répéter, cela m'est clair depuis le début de ce post : Un CFA est une électronique qui amplifie le ie issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr
Un courant issu (je préférerais dépendant) d'une différence de tension : en bipolaire, cette différence est celle d'un Vbe que la transconductance du transistor transforme en courant.

Citation :Un VFA est une électronique qui amplifie le ve issu de la différence de tensions entre Vin et Vcr
Un VFA dont je ne vois pas d'autre forme qu'un amplificateur doté d'une entrée sur différentiel à émetteurs couplés n'est qu'un CFA dont l'entrée inverseuse est "bufferisée" par un suiveur de tension. L'apparition des VFA est par ailleurs très postérieure aux CFA première mouture qui ne comprenaient qu'un seul composant actif en entrée.

Pour les deux types d'étages d'entrée, CFA et VFA, le fonctionnement repose sur un composant amplificateur fonctionnant en transconductance, c'est à dire en commande en tension du passage du courant.

Concernant le CFA, il ne me semble pas avoir lu quelque part que l'entrée inverseuse était en même temps une sortie suiveuse de tension du fait d'une contre-réaction locale à 100%. Ca simplifie pourtant diablement la compréhension de l'étage d'entrée.

Citation :Qui, n'aurait que sous-entendu, qu'un CFA fait la différence entre Vin et ie- !?
C'est ce qu'implique l'expression même de CFA quand on lui donne le sens d'une topologie.

Citation :En pratique, le courant Ic transistor est essentiellement déterminé par sa tension base-émetteur Vbe selon une loi physique complexe
Pourquoi seulement en pratique ? Et n'oublies-tu pas la température ?
Absolument pas. Elle est exprimée dans la loi physique. Dont une équation à peu près complète fait appel, je crois, à cinquante autres paramètres.

*

Barrie Gilbert revendique être l'auteur des convoyeurs de courant dont on retrouve l'étage d'entrée diamond dans les CFA en circuits intégrés. L'invention serait partie de l'idée de concevoir ses circuits fonctionnant en courant plutôt qu'en tension, les projets initiaux prévoyaient que les deux entrées non-inverseuse et inverseuse soient des entrées en courant.
Avec, je suppose, une contre-réaction établie par la différence de deux courants, le terme CFA aurait alors peut-être pris un sens moins contestable que celui qu'il a aujourd'hui.

Cdt
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#45
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
forr a écrit :Concernant le CFA, il ne me semble pas avoir lu quelque part que l'entrée inverseuse était en même temps une sortie suiveuse de tension du fait d'une contre-réaction locale à 100%. Ca simplifie pourtant diablement la compréhension de l'étage d'entrée.

Bonjour à tous,

Pour ma part j'ai toujours compris le CFA comme cela. D'ailleurs il y a plusieurs auteurs qui présentent le modèle du CFA comme un amplificateur à gain unitaire entre l'entrée + et l'entrée - suivi d'une étage transimpédance. Souvent les docs des fabriquants de CI présentent un CFA comme cela aussi.

Concernant le VFA, l'entrée négative suit aussi la tension de l'entrée positive. Comme l'entrée négative est à forte impédance on ne s'en rend pas compte par ce qu'on fixe le potentiel sous faible impédance. Prends un long tail, place une résistance de forte valeur entre l'entrée négative et la masse, injecte un signal sur l'entrée positive. Tu vas la retrouver sur l'entrée négative. Entre les deux entrées, il n'y a finalement que deux jonctions BE inversées...
Cdlt. Jacques
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#46
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour Jacques
jacquese a écrit :Pour ma part j'ai toujours compris le CFA comme cela. D'ailleurs il y a plusieurs auteurs qui présentent le modèle du CFA comme un amplificateur à gain unitaire entre l'entrée + et l'entrée - suivi d'une étage transimpédance. Souvent les docs des fabriquants de CI présentent un CFA comme cela aussi.
Le problème, c'est
- que de très, très grands noms continuent à considérer que le terme contre-réaction en courant est correct, sans admettre qu'il devrait alors s'appliquer à la plupart des amplificateurs contre-réactionnés depuis Harold Black.
- qu'il ne décrit pas l'opération réelle effectuée par la contre-réaction.
- que par contre-réaction en courant, on pointe seulement le fait que l'entrée inverseuse est à basse impédance.
- qu'il est de très, très petits noms que tout ça légitimement agace et qui protestent.
- ce que les très, très grands noms n'apprécient pas.

Citation :Concernant le VFA, l'entrée négative suit aussi la tension de l'entrée positive. Comme l'entrée négative est à forte impédance on ne s'en rend pas compte par ce qu'on fixe le potentiel sous faible impédance. Prends un long tail, place une résistance de forte valeur entre l'entrée négative et la masse, injecte un signal sur l'entrée positive. Tu vas la retrouver sur l'entrée négative. Entre les deux entrées, il n'y a finalement que deux jonctions BE inversées...

Je me suis trouvé l'autre jour à parler d'un différentiel qui pouvait être long tail (à source de courant constant dans les émetteurs) ou non (série NPN-PNP dit circuit de Rush). Finalement "émetteurs couplés" décrit parfaitement les deux configurations.

Ma cuisine du dimanche pour comparer CFA et VFA :

[Image: attachment.php?aid=18597]


Pièces jointes Image(s)
   
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#47
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour forr,

Pourquoi as-tu mis des charges de 100K au second étage dans les deux circuits ? Généralement on trouve plutôt une capacité de très faible valeur à la place pour avoir un gain maximum en boucle ouverte.

Tu as simulés les circuits ?

Cdlt. Jacques
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#48
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour Jacques
jacquese a écrit :Pourquoi as-tu mis des charges de 100K au second étage dans les deux circuits ?
Pour limiter le gain en boucle ouverte.
En boucle ouverte, le fait que sa valeur règle le gain en tension sans modifier les courants dans le circuit est une intéressante propriété, il est utilisé de cette façon avec les convoyeurs de courant.
Citation :Tu as simulés les circuits ?

Resultats ci-dessous.

[Image: attachment.php?aid=18597]

Code :
!----------------------+----------------------+----------------------+  
! "CFA"                ! "CFA"                ! "CFA"                !  
! Ra = 900 Ohm         ! Ra = 90 Ohm          ! Ra = 9 kOhm          !  
! Rb = 100 Ohm         ! Rb = 10 Ohm          ! Rb = 1 Kohm          !  
+----------------------+----------------------+----------------------+  
! "CFA"         no NFB ! "CFA"       no NFB   ! "CFA"        no NFB  !  
! AC  Vbe     381   µV ! AC  Vbe    2.78  mV  ! AC  Vbe    41.4  µV  !  
! AC  Ifb     96.2  µA ! AC  Ifb    722   µA  ! AC  Ifb    9.96  µA  !  
! AC  Vout    9.4   V  ! AC  Vout   70.5* V   ! AC  Vout   973   mV  !  
! gain        59.46 dB ! gain       76.96 dB  ! gain       39.76 dB  !
! ---                  !  ---                 ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  ! DC  Vbe    705   mV  !
! DC  Ifb     25.6  µA ! DC  Ifb    193   µA  ! DC  Ifb    2.67  µA  !  
! DC  Vout    -12.2 V  ! DC  Vout   4.10  V   ! DC  Vout   -14.5 V   !  
+----------------------+----------------------+----------------------+  
! "CFA"       with NFB ! "CFA      with NFB   ! "CFA"      with NFB  !  
! AC  Vbe     5.91  µV ! AC  Vbe    5.94  µV  ! AC  Vbe    5.61  µV  !  
! AC  Ifb     1.02  µA ! AC  Ifb    1.02  µA  ! AC  Ifb    938   nA  !  
! AC  Vout    99    mV ! AC  Vout   99.8  mV  ! AC  Vout   91.5  mV  !
! gain        19.91 dB ! gain       19.98 dB  ! gain       19.23 dB  !
! ---                  ! ---                  ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  ! DC  Vbe    705   mV  !
! DC  Ifb     149   µA ! DC  Ifb    151   µA  ! DC  Ifb    138   µA  !  
! DC  Vout    -114  mV ! DC  Vout   7.31  mV  ! DC  Vout   -1.22 V   !  
+----------------------+----------------------+----------------------+  
! * note : because of power supply limits, measured                  !
!   with input = 1 mV then mulitplied by 10.                         !
+--------------------------------------------------------------------+
                                            
+----------------------+----------------------+
! "CFA"                ! "VFA"  Re=95.64 Ohm  !                
! Ra = 900 Ohm         ! Ra = 900 Ohm         !
! Rb = 100 Ohm         ! Rb = 100 Ohm         !
+----------------------+----------------------+
! "CFA"         no NFB ! "VFA"        no NFB  !                            
! AC  Vbe     381   µV ! AC  Vbe    381   µV  !
! AC  Ifb     96.2  µA ! AC  Ifb    96.2  µA  !                
! AC  Vout    9.4   V  ! AC  Vout   9.4   V   !    
! gain        59.46 dB ! gain      59.46 dB   !
! ---                  ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  !  
! DC  Ifb     25.8  µA ! DC  Ifb    25.6  µA  !
! DC  Vout    -12.2  V ! DC  Vout   -12.0 V   !
+----------------------+----------------------+                                                                              
! "CFA"       with NFB ! "VFA"      with NFB  !                                
! AC  Vbe     5.91  µV ! AC  Vbe    5.89  µV  !                
! AC  Ifb     1.02  µA ! AC  Ifb    1.01  µA  !                
! AC  Vout    99    mV ! AC  Vout   98.3  mV  !
! gain        19.91 dB ! gain       19.85 dB  !
! ---                  ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  !
! DC  Ifb     149   µA ! DC  Ifb    149   µA  !
! DC  Vout    -113  mV ! DC  Vout   -130  mV  !
+----------------------+----------------------+
                                                                                                                                                    
+----------------------+----------------------+
! "CFA"                ! "VFA"  Re=95.64 Ohm  !
! Ra = 9 kOhm          ! Ra = 9 kOhm          !
! Rb = 1 Kohm          ! Rb = 1 kOhm          !
+----------------------+----------------------+
! "CFA"         no NFB ! "VFA"        no NFB  !
! AC  Vbe     41.4  µV ! AC  Vbe    356   µV  !
! AC  Ifb     9.96  µA ! AC  Ifb    93.3  µA  !
! AC  Vout    973   mV ! AC  Vout   9.12  V   !
! gain        39.76 dB ! gain       59.20 dB  !
! ---                  ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  !
! DC  Ifb     2.67  µA ! DC  Ifb    277   µA  !
! DC  Vout    -14.5 V  ! DC  Vout   12.3  V   !
+----------------------+----------------------+                    
! "CFA"       with NFB ! "VFA"      with NFB  !
! AC  Vbe     5.61  µV ! AC  Vbe    5.89  µV  !
! AC  Ifb     938   nA ! AC  Ifb    1.01  µA  !
! AC  Vout    91.5  mV ! AC  Vout   98.9  mV  !
! gain        19.23 dB ! gain       19.90 dB  !
! ---                  ! ---                  !
! DC  Vbe     705   mV ! DC  Vbe    705   mV  !
! DC  Ifb     138   µA ! DC  Ifb    151   µA  !
! DC  Vout    -1.22 V  ! DC  Vout   105   mV  !
+----------------------+----------------------+
Répondre
#49
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour Forr,
  • Quelle analyse as-tu pu faire à partir de ce tableau ?
  • Ce tableau, saisie manuelle ou génération automatique ?
  • Pourquoi ne pas tracer le Bode avec également observation de la bande passante ?
  • D'ailleurs, quelle modélisation pour les transistors T1, T2 et T4 ?
Bien à toi, Jean-Marc.
Répondre
#50
RE: La contre-réaction en courant n'est plus ce qu'elle était
Bonjour Jean-Marc

JM Plantefeve a écrit :Bonjour Forr,
  • Quelle analyse as-tu pu faire à partir de ce tableau ?
  • Ce tableau, saisie manuelle ou génération automatique ?
  • Pourquoi ne pas tracer le Bode avec également observation de la bande passante ?
  • D'ailleurs, quelle modélisation pour les transistors T1, T2 et T4 ?
Bien à toi, Jean-Marc.

[*]Ce tableau, saisie manuelle ou génération automatique ?
Manuelle, avec de mutliples réitérations verificatrices

[*]Quelle analyse as-tu pu faire à partir de ce tableau ?
Elle montre le peu d'influence de l'impédance de l'entrée inverseuse sur le point milieu du diviseur de tension alors qu'elle est très basse et donc sur le gain qui en découle. C'est un point clé.

[*]Pourquoi ne pas tracer le Bode avec également observation de la bande passante ?
Je m'intéresse à un principe fondamental de fonctionnement pour lequel il y a de grosses divergences d'inteprétation, pas aux performances du circuit.

[*]D'ailleurs, quelle modélisation pour les transistors T1, T2 et T4 ?
J'ai pris des BC337 pour les NPN; pour les PNP les génériques à beta = 100 , de mon programme (TINA). Aucune influence sur les résultats.
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