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DEUXIEME ETAGE DE LAMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 741 e g + - + + V CC = +15 V - V EE = -15 V R 1 R R 2 T 1 T 2 T 3 T 4 C 2 I C1 I R I C2 E g DEUXIEME ETAGE DE LAMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 741 On considère le montage suivant qui constitue le deuxième étage de l'amplificateur opérationnel 741. 50 KΩ 100 Ω e g + - + + V CC = +15 V - V EE = -15 V R 1 R R 2 T 1 T 2 T 3 T 4 C 2 I C1 I R I C2 v e2 v s E g Les transistors PNP identiques T 3 et T 4 ( β β p = 100, V AP = 50 V ) montés en miroir de courant simple, constituent la " charge active " du transistor NPN T 2 . Les transistors NPN T 1 et T 2 sont identiques ( ß n = 250, r ce élevée est négligeable ). Le générateur d'excitation comporte : • Un générateur de tension continu E G dont la valeur permet de polariser correctement T 1 . • Une tension sinusoïdale e g d'amplitude faible On donne de plus : V CC = V EE = 15 V et T = 25 °C 1) Sachant que le courant de repos I C2 de T 2 est égal à 550 µA, déterminer la valeur à donner à la résistance R fixant le courant I R du miroir (T 3 T 4 ). On admettra que I R = I C2 . 2) On donne le courant de repos de T 1 : I C1 = 16 µA. Déterminer la valeur de la tension continue E G qui permet de polariser convenablement le transistor T 1 . 3) Dessiner uniquement le schéma équivalent aux petites variations et aux fréquences moyennes du miroir de courant constitué par T 3 , T 4 et R ( partie encadrée du schéma). 4) En utilisant la méthode de l’ohmmètre, montrer que la résistance interne R i du miroir de courant vue par le transistor T 2 entre son collecteur C 2 et la masse est égale à la résistance r ce4 de T 4 . Faire l’application numérique. 5) En exploitant le résultat de la question 4, déterminer : a) La résistance d'entrée R e2 de l'étage T 2 . Faire l’A.N. b) le gain en tension A 2 = v s /v e2 . Faire l’A.N.
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DEUXIEME ETAGE DE LAMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 741
50 K
Ω
100
Ω
eg
+
-+
+ VCC = +15 V
- VEE = -15 V
R1 R R2
T1
T2
T3 T4
C2
IC1
IR
IC2
ve2
vs
Eg
DEUXIEME ETAGE DE LAMPLIFICATEUR OPERATIONNEL 741
On considère le montage suivant qui constitue le deuxième étage de l'amplificateur opérationnel 741.
50 K
Ω
100
Ω
eg
+
-+
+ VCC = +15 V
- VEE = -15 V
R1 R R2
T1
T2
T3 T4
C2
IC1
IR
IC2
ve2
vs
Eg
Les transistors PNP identiques T3 et T4 ( ββββp = 100, VAP = 50 V ) montés en miroir de courantsimple, constituent la " charge active " du transistor NPN T2.
Les transistors NPN T1 et T2 sont identiques ( ßn = 250, rce élevée est négligeable ).
Le générateur d'excitation comporte :
• Un générateur de tension continu EG dont la valeur permet de polariser correctement T1.• Une tension sinusoïdale eg d'amplitude faible
On donne de plus : VCC = VEE = 15 V et T = 25 °C
1) Sachant que le courant de repos IC2 de T2 est égal à 550 µA, déterminer la valeur à donner à larésistance R fixant le courant IR du miroir (T3 T4 ). On admettra que IR = IC2.
2) On donne le courant de repos de T1 : I C1 = 16 µA. Déterminer la valeur de la tension continue EGqui permet de polariser convenablement le transistor T1.
3) Dessiner uniquement le schéma équivalent aux petites variations et aux fréquences moyennes dumiroir de courant constitué par T3, T4 et R ( partie encadrée du schéma).
4) En utilisant la méthode de l’ohmmètre, montrer que la résistance interne Ri du miroir de courantvue par le transistor T2 entre son collecteur C2 et la masse est égale à la résistancerce4 de T4. Faire l’application numérique.
5) En exploitant le résultat de la question 4, déterminer :
a) La résistance d'entrée Re2 de l'étage T2. Faire l’A.N.
b) le gain en tension A2 = vs /ve2. Faire l’A.N.
6) Déterminer ensuite pour l'étage T1 :
a) Sa résistance d'entrée Re1. Faire l’A.N.
b) Son gain en tension A1 = ve2 /eg et le gain en tension A du montage complet. Faire l’A.N.
RESULTATS
Q1 : Relation entre IC2 et IR : I IC R
p
2
1
12
=+
β
avec βp = 100, IR=IC2 soit R = 53,4 kΩ.
Q2 : Ne pas oublier qu’en mode continu, il faut annuler le générateur de tension sinusoïdale eg.
-Eg = VBE1+VBE2+R2.IC2-VEE
Soit Eg = 13,75 V
Q3 : schéma équivalent aux petites variations et aux fréquences moyennes du miroir de courantconstitué par T3, T4 et R (partie encadrée du schéma).
rce4 gm4.vbe4Reqgm3.vbe3
vbe3
vbe4
Req = rbe3//rbe4//rce3//R
B3 B4 C3 C2i
v
Q4 : La résistance interne Ri du miroir de courant est égale à l’expression du rapport v/i du schémaprécédent (méthode dite de l’ohmmètre).Si on écrit l’équation au nœud B3, alors on montre que vbe3=vbe4 =0 donc Ri = rce4 = 90,9 kΩ.
Q5a : schéma équivalent du 2° étage :
βnib2
rbe2
R2 Rive2 vs
ib2
E2 C2
R r Re be n2 2 21= + +( )β soit : 36,5 kΩ.
Q5b : AR
Rn i
e2
2
= − β soit – 623
Q6a : schéma équivalent du 1° étage du type collecteur commun :
βnib1
rbe1
R1 Re2eg ve2
ib1
E1
R r R Re be n e1 1 2 11= + +( )( // )β soit 5,6 MΩ.
Q6b : gain du 1° étage :
AR R
Rn e
e1
1 2
1
1= − +( )( // )β soit 0,934
Gain du montage complet :A = A1.A2
