Explication d'un circuit de base

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Auteur du sujet

Bonjour,

j'ai essayé de comprendre un circuit de base d'utilisation des transistors bipolaires en montage émetteur commun. Hormis le fait que je n'ai pas compris l'ensemble, il y a des points que je ne comprends absolument pas :

  • Si j'ai bien compris le principe d'un condensateur, je ne comprends pas comment le fait de faire varier le potentiel d'une des bornes du condensateur pourrait faire changer celui de l'autre borne. Je parle du condensateur (CB) situé à l'entrée. L'entrée fait varier le potentiel de la borne de gauche, ce qui ne change rien à la borne de droite, non ? Ou alors, on ne m'a jamais appris ce qu'il se passait dans la zone du condensateur où il y a le diélectrique.

  • Quand bien même le potentiel de la borne de droite changerait en fonction de l'entrée, je ne comprendrais pas ce qu'il irait se passer sur le point entre RB1 et RB2. Le potentiel, en ce point, est fixé par les résistances RB1, RB2, RE et la résistance entre la base et l'émetteur, non ? Du coup, si le potentiel en la borne gauche de CB est différent de celui-ci, il aura un courant infini ou au moins très grand juste entre le condensateur et ce point, non ? (Il faut croire que non, sinon, ce montage ne fonctionnerait pas)

  • J'aimerais bien, aussi, savoir comment calculer le courant entre la base et l'émetteur (ce qui revient à calculer le courant dans une diode ?).

Voici le schéma : Montage en émetteur commun d'un transistor en amplification

Si quelqu'un pouvait essayer de m'expliquer le fonctionnement général de ce circuit depuis le début, il serait bien aimable de me l'accorder.

J'espère ne pas avoir été trop confus.

Merci beaucoup !

P.S. : D'ailleurs, je ne comprends pas mieux les montages en base commune ou en collecteur commun.

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Hello again,

  • Le potentiel de chaque côtés de l'armature change, car rien n'arrête le courant :pirate:. Sommairement, car je ne connais pas les détails, le générateur envoie des électrons par sa borne -, une fois que ces électrons arrivent à l'armature du condensateur, ils s'agglutinent à cause de l'isolant, la chargeant ainsi négativement. Mais le générateur a besoin de recevoir les électron qu'il a envoyé sur sa borne +, il fait donc un appel de courant qui va arracher les électrons à l'autre armature du condensateur qui va donc se charger positivement (puisqu'elle va perdre ses charges négatives). Ainsi, le condensateur est chargé et on peut s'en servir comme générateur temporairement, c'est pourquoi on peut voir le condensateur comme un "réservoir de tension".
    Bon c'est un peu expliqué avec les mains, si un physicien a les détails c'est toujours mieux et il pourra me corriger, car à faire des résumés pareil y'a forcément des anneries.

  • Les condensateurs ici ne sont pas utilisés en tant que "reservoirs", mais en tant que "filtres". L'impédance d'un condensateur étant Zc=1/(jCw), le condensateur a une résistance infinie pour les tensions continues, car w->0 <=> Zc->+infini. Ainsi on peut découper notre problème en 2 études. Ainsi, d'après le théorème de superposition, il n'y aura plus qu'à faire la somme des résultats ;).

    • Le régime statique, il définit la polarisation du transistor, son point de repos. On ne prend en considération que la source continue. On peut ainsi calculer la tension de base, et le courant de collecteur. On obtient ce shéma :
      regime statique

    • Le régime petit signal, qui va te donner la sortie en fonction de l'entrée. On prend en considération que la source de tension dynamique. On obtient ce shéma :
      regime petit signaux

J'ai récupéré les schéma sur ce site qui montre l'essentiel et donne le détails des calculs.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Auteur du sujet

Si je suis ton explication, l'armature de droite de CB va donc se charger d'une valeur fixe, puisqu'elle est reliée à une source qui ne varie pas, et celle de gauche va voir sa charge varier en fonction de l'entrée J2 (qui varie). Or, il y a bien quelque chose qui doit faire varier soit le courant soit la tension de la droite du condensateur, sinon, comment le transistor pourrait être au courant des variations de l'entrée ?

Sinon, pour la suite, je n'ai absolument rien compris

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Hello,

My two cents:

Ton montage est un bon exemple d'un étage d'amplificateur audio. L'entrée pourrait être un signal audio, alternatif. Un condensateur en entrée laissera passer la composante alternative du signal, et "coupera" la composante continue. Je n'ai pas malheureusement pas l'explication scientifique derrière ce phénomène. Difficile de trouver une bonne explication sur le net.

Ce que veut dire leroivi dans l'histoire de polarisation du transistor :

Il faut savoir qu'un transistor utilisé en mode amplification doit être polarisé, c'est à dire qu'une tension fixe doit être appliquée sur sa base pour fixer son point de repos. Point de repos = quand il n'y a aucun signal sur l'entrée IN (ou sur la base du transistor).

Dans un premier temps, on considère qu'il n'y a rien sur l'entrée IN. Les résistances RB1 et RB2 forment un pont diviseur de tension qui fixe une tension sur la base du transistor. Le schéma se résume au premier schéma de leroivi. Les condensateurs on s'en tape ici, on peut les ignorer, ils ne servent qu'a filtrer le signal audio. Trouver le courant Ib sera simple, connaissant Vb et Vbe.

Dans un second temps, on considère qu'il se passe quelque chose sur l'entrée IN : une tension alternative est appliquée. Mais là j'avoue être pas beaucoup à l'aise avec ce qui est expliqué sur le site proposé par leroivi.

Un coup d’œil sur ce site pourra t'apporter quelques explications.

Édité par Francky

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Auteur du sujet

Pour les condensateurs, j'ai fait une recherche et j'ai trouvé ça. Le point I.2 semble expliquer ce que je ne comprenais pas.

Je me suis donc empresser de faire une expérience sur le premier simulateur d'électronique en ligne qui me soit tombé sous la main.

Voici  le résultat :

Le graphique de gauche représente le potentiel (en vert) et le courant (en jaune) de la borne gauche du condensateur, et le graphique de droite représente les mêmes informations à propos de la borne de droite. On voit en effet que le potentiel reste constant mais qu'il y a un courant, d'ailleurs égal à celui que l'on retrouve dans l'armature de gauche (en fait, je ne sais pas si le courant le même où s'il y a un facteur. Dans la réalité, il y en a probablement, à cause de diverses pertes. Je ne sais pas non plus s'il y a peut-être un décalage de phase, mais selon ma simulation, non).

Pour revenir à notre circuit, il faut donc trouver le moyen de savoir où se dirige le courant de l'entrée.

Pour la tension que l'on applique à BE, si j'ai bien compris, ne sert-elle pas plutôt à ne pas perdre la partie négative de l'onde, le courant dans BE ne pouvant aller que dans un sens ? On ajoute donc une composante continue égale à l'amplitude négative, puis on l'enlève à la sortie grâce au condensateur CC. Dans ce cas, on la (la composante continue) filtre à l'entrée uniquement parce qu'on ne connaît pas sa valeur, puis on rajoute une valeur fixe qui est vaut l'amplitude maximale prévue. Est-ce que je suis totalement à côté ?

Merci !

Édité par jtruc34

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Ton montage est un bon exemple d'un étage d'amplificateur audio. L'entrée pourrait être un signal audio, alternatif. Un condensateur en entrée laissera passer la composante alternative du signal, et "coupera" la composante continue. Je n'ai pas malheureusement pas l'explication scientifique derrière ce phénomène. Difficile de trouver une bonne explication sur le net.

Francky

Je ne peux pas l'affirmer avec certitude, mais il me semble bien que c'est dû au fait que les condensateurs accumulent les charges. Si on leur envoi une tension continue, ils vont se charger avec jusqu'à égalité entre cette tension et la tension à leurs bornes. À ce moment là, ils seront chargés et il n'y aura donc plus de courant (ni de tension, puisqu'elle sera "absorbée" par le condensateur).

En revanche, si la tension envoyée est alternative, la tension s'accumulera dans le condo quand elle est positive, et elle s'en "dissipera" quand elle sera négative. Le condo n'ayant pas le temps d'être pleinement chargé avec un seul motif, il se chargera / déchargera en permanence au même rythme que les alternances de tension (bien qu'il créa un déphasage courant/tension, mais ça, je crois qu'on ne s'en préoccupe qu'en électrotechnique).

Édité par rezemika

"Il n’y a pas que la violence physique qui pose problème. La violence verbale marque probablement encore davantage." Joseph Schovanec

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Auteur du sujet

Bonjour,

c'est bien aimable de me répondre, mais il me semble que la question n'était pas vraiment là. La question n'était pas tellement de savoir pourquoi les condensateurs ne laissaient pas passer le courant continu, mais plutôt de savoir comment l'information faisait pour passer d'une borne à l'autre du condensateur malgré le diélectrique (isolant).

Le lien que j'ai donné me semble l'expliquer et l'expérience que j'ai montrée confirmer l'explication, c'est pourquoi je voudrais bien savoir si elle est correcte.

Merci beaucoup !

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Staff

Salut,

Un condensateur n'est rien d'autre que deux plaques (armatures) séparées par un isolant.

À partir de là, il y a deux manières de voir les choses : à partir de l'électromagnétisme ou des lois de l'électronique, sachant que la deuxième découle en vérité de la première.

Je commence par la deuxième. L'équation d'un condensateur est la suivante :

$$ i_c = C\frac{\mathrm{d} u_c}{\mathrm{d} t} $$

En passant en complexe, on en déduit son impédance (qui contient une information de résistance et de déphasage) :

$$Z_c = \frac{1}{jC\omega} $$

$\omega$ est proportionnel à la fréquence. Ainsi, à haute fréquence l'impédance est nulle et tout se passe comme si le condensateur n'existe pas. À basse fréquence au contraire, tout se passe comme si on avait une résistance infinie, ou, autrement dit, un circuit ouvert.

Conclusion : le condensateur coupe les signaux continus et laisse plus ou moins passer les signaux variables.

Comment cela est possible étant donné qu'il y a un isolant entre les deux ? C'est là que l'électromagnétisme intervient. Quand on applique une tension aux bornes du condensateur, on crée en conséquence un champ électrique entre les armatures. Ce champ est lié à l'accumulation de charges électriques sur les armatures. À cause de la conservation de la charge, une armature va être chargée positivement et l'autre négativement. Pour que cela soit possible, des charges vont circuler dans le circuit, mais par l'extérieur du condensateur, jusqu'à qu'à l'équilibre.

Grâce à ça, on comprend pourquoi les signaux continus ne passent pas : une fois chargé les charges ne circulent plus et plus rien ne se passe. Au contraire, si le signal est variable, le condensateur se charge et se décharge, et tout se passe comme si le courant traversait le condensateur (ce qui n'est pas le cas) : le signal passe.

Ton expérience de simulation (que tu as en fait mal interprété) montre qu'un signal variable passe. Si tu vois un potentiel nul, c'est parce que la borne est reliée à la masse. La tension est égale au potentiel de gauche, variable. Ensuite le courant est bien identique dans les deux cas, parce que c'est une seule branche. Il y a aussi un déphasage (très visible) entre le courant et la tension.

Est-ce que ça répond à ta question ?

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Auteur du sujet

Oui, il me semble. Donc ce n'est pas du tout dû à l'influence électrostatique entre les deux bornes ?

Et pourrais-tu m'expliquer cela :

Image utilisateur

À gauche la tension de l'entrée, à droite la tension mesurée par le voltmètre (le truc avec un trou).

Ce voltmètre a une résistance quasi infinie (mon simulateur ne me dit pas combien, mais le courant est tellement faible qu'il indique 0A). En admettant que le fait qu'aucun courant ne puisse sortir implique qu'aucun courant ne puisse entrer dans le condensateur (pour une raison physique dont je ne suis toujours pas sûr), on a donc que le courant est nul partout. Or, jusque là, j'aurais tendance à croire qu'il faut nécessairement qu'il y ait des charges qui s'accumulent dans le condensateur pour que le potentiel change. Or ce n'est pas le cas, le potentiel change instantanément, et sans qu'il y ait d'échange de charge. Comment est-ce possible ? (Je veux bien une explication un peu intuitive, qui ne se base pas sur des équations présumées vraies, même si elles le sont)

Merci beaucoup !

Édité par jtruc34

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On ne raisonne pas sur les astuces des simulateurs.

Fais ton analyse du circuit RC à la main. Vu que tu as un potentiel en l'air, résonne en littéral avec les potentiels et non la DDP.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Circuit_RC

Si je prends QUCS, un simulateur qui n'est pas basé sur SPICE, si je ne relie pas la pin du condensateur à la masse, j'ai une erreur.
Si je met 1 GOhm en série, j'obtient 5V.
Si je met à la masse j'obtiens pas 5V (probablement 4.16V mais j'ai pas regardé la valeur numérique)

Édité par zeqL

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Auteur du sujet

Ce n'est pas vraiment les équations qui m'intéressent (je sais en gros les résoudre) mais ce qu'il se passe physiquement dans le condensateur, plutôt.

Merci beaucoup !

Édité par jtruc34

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… bah évidemment que tu as la même tension sur ton voltmètre que sur le générateur, tu l'as branché en série, tu as donc un circuit ouvert. Un voltmètre, ça se branche en parallèle.

aux bornes des composants U=ZI, et puisque tu es en circuit ouvert, tu l'as si bien dis I=0A. Donc d'après la loi des mailles
Uin=Ur+Uc+Uvoltmètre <=> Uin=RI+ZcI+Uvoltmètre <=> Uin=Uvoltmètre.

ferme ton circuit et branche ton oscillo en parallèle du condensateur si tu veux voir ce qu'il se passe.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Comment cela est possible étant donné qu'il y a un isolant entre les deux ? C'est là que l'électromagnétisme intervient. Quand on applique une tension aux bornes du condensateur, on crée en conséquence un champ électrique entre les armatures. Ce champ est lié à l'accumulation de charges électriques sur les armatures. À cause de la conservation de la charge, une armature va être chargée positivement et l'autre négativement. Pour que cela soit possible, des charges vont circuler dans le circuit, mais par l'extérieur du condensateur, jusqu'à qu'à l'équilibre.

Aabu

Je vois pas vraiment ce qu'on peut te dire de plus non plus, on t'as déjà fournit plein d'éléments de réponse.

Ce n'est pas parce qu'ils sont nombreux à avoir tort qu'ils ont raison - Coluche

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Ce n'est pas vraiment les équations qui m'intéressent (je sais en gros les résoudre) mais ce qu'il se passe physiquement dans le condensateur, plutôt.

Merci beaucoup !

jtruc34

Je ne vois pas ce que tu cherche à comprendre avec ta dernière simulation.

C'est le voltmètre ? La charge du condensateur et le 4.16V ?

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