Emetteur suiveur et amplificateur Darlington

L'émetteur suiveur et l'amplificateur Darlington sont les exemples les plus courants d'amplificateurs à rétroaction. Ce sont les plus utilisés avec un certain nombre d'applications.

Emetteur suiveur

Le circuit émetteur suiveur a une place prépondérante dans les amplificateurs de rétroaction. L'émetteur suiveur est un cas de circuit de rétroaction de courant négatif. Ceci est principalement utilisé comme amplificateur de dernier étage dans les circuits générateurs de signaux.

Les caractéristiques importantes de Emitter Follower sont:

  • Il a une impédance d'entrée élevée
  • Il a une faible impédance de sortie
  • C'est un circuit idéal pour l'adaptation d'impédance

Toutes ces fonctionnalités idéales permettent de nombreuses applications pour le circuit émetteur suiveur. Il s'agit d'un circuit amplificateur de courant sans gain de tension.

Construction

Les détails de construction d'un circuit émetteur suiveur sont presque similaires à ceux d'un amplificateur normal. La principale différence est que la charge R L est absente à la borne de collecteur, mais présente à la borne d'émetteur du circuit. Ainsi, la sortie est prise à partir de la borne d'émetteur au lieu de la borne de collecteur.

La polarisation est fournie soit par la méthode de la résistance de base, soit par la méthode du diviseur de potentiel. La figure suivante montre le schéma de circuit d'un émetteur suiveur.

Opération

La tension du signal d'entrée appliquée entre la base et l'émetteur développe une tension de sortie V o aux bornes de R E , qui se trouve dans la section d'émetteur. Par conséquent,

$$ V_o = I_E R_E $$

L'ensemble de ce courant de sortie est appliqué à l'entrée par rétroaction. Par conséquent,

$$ V_f = V_o $$

Comme la tension de sortie développée aux bornes de R L est proportionnelle au courant de l'émetteur, ce circuit émetteur suiveur est un circuit de rétroaction de courant. Par conséquent,

$$ \ beta = \ frac {V_f} {V_o} = 1 $$

On notera également que la tension du signal d'entrée au transistor (= V i ) est égale à la différence de V s et V o c'est-à-dire,

$$ V_i = V_s - V_o $$

Par conséquent, la rétroaction est négative.

Les caractéristiques

Les principales caractéristiques de l'émetteur suiveur sont les suivantes -

  • Aucun gain de tension. En fait, le gain de tension est proche de 1.
  • Gain de courant et gain de puissance relativement élevés.
  • Impédance d'entrée élevée et impédance de sortie faible.
  • Les tensions CA d'entrée et de sortie sont en phase.

Gain de tension de l'émetteur suiveur

Comme le circuit émetteur suiveur est important, essayons d'obtenir l'équation du gain de tension d'un circuit émetteur suiveur. Notre circuit émetteur suiveur se présente comme suit -

Si un circuit équivalent alternatif du circuit ci-dessus est dessiné, il ressemblera au circuit ci-dessous, car le condensateur de contournement de l'émetteur est absent.

La résistance alternative r E du circuit émetteur est donnée par

$$ r_E = r'_E + R_E $$

$$ r'_E = \ frac {25 mV} {I_E} $$

Afin de trouver le gain de tension de l'amplificateur, la figure ci-dessus peut être remplacée par la figure suivante.

Notez que la tension d'entrée est appliquée à travers la résistance alternative du circuit émetteur, c'est-à-dire (r ' E + R E ). En supposant que la diode émettrice soit idéale, la tension de sortie V out sera

$$ V_ {out} = i_e R_E $$

La tension d'entrée V in sera

$$ V_ {dans} = i_e (r'_e + R_E) $$

Par conséquent, le gain de tension de l'émetteur suiveur est

$$ A_V = \ frac {V_ {out}} {V_ {in}} = \ frac {i_e R_E} {i_e (r'_e + R_E)} = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$

Ou

$$ A_V = \ frac {R_E} {(r'_e + R_E)} $$

Dans la plupart des applications pratiques,

$$ R_E \ gg r'_e $$

Donc, A V ≈ 1. En pratique, le gain en tension d'un émetteur suiveur est compris entre 0,8 et 0,999.

Amplificateur Darlington

Le circuit émetteur suiveur qui vient d'être évoqué ne répond pas aux exigences du gain de courant du circuit (A i ) et de l'impédance d'entrée (Z i ). Afin d'obtenir une certaine augmentation des valeurs globales du gain de courant du circuit et de l'impédance d'entrée, deux transistors sont connectés comme indiqué dans le schéma de circuit suivant, connu sous le nom deDarlington configuration.

Comme le montre la figure ci-dessus, l'émetteur du premier transistor est connecté à la base du deuxième transistor. Les bornes de collecteur des deux transistors sont connectées ensemble.

Analyse de biais

Du fait de ce type de connexion, le courant d'émetteur du premier transistor sera également le courant de base du deuxième transistor. Par conséquent, le gain de courant de la paire est égal au produit des gains de courant individuels, c'est-à-dire

$$ \ beta = \ beta _1 \ beta _2 $$

Un gain de courant élevé est généralement obtenu avec un nombre minimum de composants.

Comme deux transistors sont utilisés ici, deux gouttes V BE sont à considérer. L'analyse de polarisation est par ailleurs similaire pour un transistor.

Tension aux bornes de R 2 ,

$$ V_2 = \ frac {V_CC} {R_1 + R_2} \ times R_2 $$

Tension aux bornes de R E ,

$$ V_E = V_2 - 2 V_ {BE} $$

Courant à travers R E ,

$$ I_ {E2} = \ frac {V_2 - 2 V_ {BE}} {R_E} $$

Puisque les transistors sont directement couplés,

$$ I_ {E1} = I_ {B2} $$

Maintenant

$$ I_ {B2} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$

Par conséquent

$$ I_ {E1} = \ frac {I_ {E2}} {\ beta _2} $$

Ce qui signifie

$$ I_ {E1} = I_ {E1} \ beta _2 $$

On a

$ I_ {E1} = \ beta _1 I_ {B1} $ depuis $ I_ {E1} \ cong I_ {C1} $

Par conséquent, comme

$$ I_ {E2} = I_ {E1} \ beta _2 $$

Nous pouvons écrire

$$ I_ {E2} = \ beta _1 \ beta _2 I_ {B1} $$

Par conséquent, le gain actuel peut être donné comme

$$ \ beta = \ frac {I_ {E2}} {I_ {B1}} = \ frac {\ beta _1 \ beta _2 I_ {B1}} {I_ {B1}} = \ beta _1 \ beta_2 $$

L'impédance d'entrée de l'amplificateur chéri est

$ Z_ {in} = \ beta_1 \ beta_2 R_E ..... $ négligeant r ' e

En pratique, ces deux transistors sont placés dans un seul boîtier de transistor et les trois bornes sont sorties du boîtier comme illustré sur la figure suivante.

Ce dispositif à trois terminaux peut être appelé Darling ton transistor. Le transistor de ton chéri agit comme un transistor unique qui a un gain de courant élevé et une impédance d'entrée élevée.

Les caractéristiques

Voici les caractéristiques importantes de l'amplificateur Darling ton.

  • Impédance d'entrée extrêmement élevée (MΩ).
  • Gain de courant extrêmement élevé (plusieurs milliers).
  • Impédance de sortie extrêmement faible (quelques Ω).

Étant donné que les caractéristiques de l'amplificateur Darling ton sont fondamentalement les mêmes que celles de l'émetteur suiveur, les deux circuits sont utilisés pour des applications similaires.

Jusqu'à présent, nous avons discuté des amplificateurs basés sur des retours positifs. La rétroaction négative dans les circuits à transistors est utile dans le fonctionnement des oscillateurs. Le sujet des oscillateurs est entièrement traité dans le didacticiel sur les oscillateurs.