Septembre 2002

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Electronique - TP N°2

Polarisation du transistorbipolaire

L’objectif de ce TP est d’assimiler et mettre en pratique le calcul de la polarisation d’untransistor bipolaire. Vous serez confrontés au dimensionnement des résistances du circuit, ainsiqu’à la mesure des grandeurs relatives au transistor, telles que les courants IC, IB, ou encore leparamètre β. A l’issue de la séance, vous devez être capable d’identifier quels sont les élémentsqui influent directement sur le point de polarisation.

1.0 Matériel

• 2 alimentations variables ou 1 alimentation double

• 1 multimètre

• 2 transistors de types différents (un BC547 et un 2N2222)

• des résistances (valeurs à déterminer)

• 1 résistance variable de 2,2k

2.0 Préparation

Cette préparation de TP fait suite à celle du TD EA3 (polarisation de montages à transistors).

Lire intégralement avant la séance l’énoncé du TP, faire les calculs théoriques des différents montages, etanticiper la méthode de résolution des différents problèmes.

1) Calcul du pont de base

Montrer que le montage de la figure 1 peut se mettre sous la forme de la figure 2.

Calculer Req et Vvide. Donner l’expression théorique qui permet de déterminer Req en fonction de la tensionmesurée à vide (sans la charge RL), de la tension mesurée en charge et de RL.

2) Calcul de la polarisation

Rappeler les approximations usuelles utilisées pour le calcul de la polarisation.

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Pour le montage de la figure 3, donner les valeurs des résistances permettant d’obtenir exactement lapolarisation demandée dans l’application numérique. Donner ensuite les valeurs des résistancesnormalisées qui donnent à 20% près cette polarisation.

Recalculer avec ces valeurs normalisées la nouvelle polarisation attendue.

A.N. demandée: VDD = 12V, VE = 1V, VC = 6V, IC = 1mA

puis VDD = 12V, VE = 1V, VC = 6V, IC = 0,1mA

(L’amplitude du courant IP n’est pas imposée. Pour chaque point de polarisation demandé, vous lafixerez à une valeur qui vous semble "raisonnable".)

3.0 Manipulation

1) Acquisition d’une méthode de mesure d’impédance équivalente(temps conseillé: 30 mn)

Câbler le pont diviseur de la figure 1.

Mesurer la tension à vide Vvide.

Placer en sortie du montage une résistance RL d’une valeur proche de Req/10, puis de Req, puis deReq × 10, et mesurer dans chaque cas la tension en charge Vcharge.

En déduire d’après ces mesures les éléments du schéma équivalent Vvide et Req.

Dans quel cas Req est mesurée avec la plus grande précision ? Pourquoi ?

2) Mesure du courant de base - Influence du β sur le point de polarisation

Câbler le montage de la figure 4.

+-

+-

VDD

R1

R2 RL RL

Req

Vvide

figure 1 figure 2GND GND

+-VDD

R1

R2 RE

GND

RC

IP IC

IE

IBVB

VC

VE

figure 3

Q1BC547

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Utiliser les résultats précédents afin d’estimer le courant IB, pour les deux valeurs de Req correspondant àcelles calculées lors de la préparation.

Estimer le β du transistor dans les deux cas. Avec les approximations usuelles, précisez comment vousobtenez la valeur de IC sans utiliser d’ampèremètre.

En conservant les valeurs de résistances correspondant au point de polarisation IC ≈ 1mA, remplacer leBC547 par un 2N2222. Mesurer de nouveau IB et donc β.

Comparer le nouveau point de polarisation au précédent et conclure sur l’influence du β.

! Pour la suite du TP, reprendre le BC547.

3) Mesure des variations de VBE

Mesurer la tension VBE pour les deux points de polarisation calculés en préparation.

Calculer la variation relative ∆VBE/VBE.

Conclure sur l’approximation de calcul VBE = 0,6V, indépendamment de IC.

4) Influence de la tension collecteur sur la polarisation

Pour ce qui suit, et jusqu’à la fin du TP, reprendre IC ≈ 1mA.

Faire varier la tension collecteur VC de 0 à 12V.

Tracer IC = f(VCE).

Conclure sur l’indépendance de IC par rapport à VCE et préciser les limites de cette indépendance.

+-VDD

R1

R2 RE

GND

RC

IP IC

IE

IBVB

VC

VE

figure 4

Q1BC547

+-

VDD

R1

R2 RE

GND

IP

IC

IE

IBVB

VC

VE

figure 5

Q1BC547

+-

GND

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5) Mesure du gain d’un montage à transistor

5-a) Gain à vide (RL infinie)

Insérer un potentiomètre dans le pont de base conformément à la figure 5. Recalculer R1 et R2

de façon à obtenir environ 2V aux bornes du potentiomètre tout en obtenant une tension VC

proche de 6V pour une position médiane du curseur. Ajuster la tension VC à 6V avec lepotentiomètre.

Tracer la courbe VC = f(VB). En déduire le gain et comparer avec la valeur théorique.

5-b) Gain en charge

Prendre RL de même valeur que RC. Tout en gardant la même valeur de VB que précédemment,refaire la mesure du gain.

En déduire l’impédance de sortie du montage.

+-VDD

R1

R2 RE

GND

IP

IE

IB

VB

VC

VE

figure 5

Q1BC547

R32,2kΩ

GND

RC

RL