A2 Amplificateurs avec BJT

Topique

Ce même transistor bipolaire, déjà décrit dans le modèle avancé des dispositifs semi-conducteurs, amplifie le courant : un faible courant injecté dans sa base contrôle un courant beaucoup plus important entre ses deux autres bornes, avec un rapport d'amplification caractéristique de chaque transistor. Pour qu'il amplifie correctement un signal sans distorsion, il doit d'abord être polarisé : on établit, à l'aide de résistances fixes et de sources de tension, un point de fonctionnement stable dans la zone où le transistor se comporte le plus linéairement, ni complètement bloqué ni complètement saturé.

La configuration à émetteur commun, la plus courante pour l'amplification de tension, inverse le signal d'entrée en plus de l'amplifier. Au-delà de cette configuration de base, il existe différentes « classes » d'amplification qui définissent la fraction du cycle du signal que le transistor conduit, représentant un compromis fondamental entre linéarité et efficacité énergétique : la classe A conduit pendant tout le cycle et offre la meilleure linéarité, mais dissipe la majeure partie de l'énergie sous forme de chaleur – le même effet Joule que celui décrit dans le modèle de la résistance et de la loi d'Ohm ; la classe B ne conduit que pendant la moitié du cycle, sacrifiant une partie de la linéarité au profit d'une efficacité beaucoup plus grande. La classe AB représente un compromis entre les deux et est la plus couramment utilisée dans les amplificateurs audio haute fidélité. La classe D, qui n'amplifie pas linéairement mais fonctionne par commutation rapide, atteint le rendement le plus élevé et domine actuellement les amplificateurs audio haute puissance et les contrôleurs de moteurs.

C'est pourquoi ce module, qui commence par un faible courant contrôlant un courant plus important, conclut en démontrant que l'amplification a toujours un coût : chacune de ces quatre classes présente le même compromis entre la reproduction fidèle du signal et la minimisation des pertes d'énergie sous forme de chaleur, mais de manière différente, et aucune ne parvient à optimiser simultanément ces deux aspects.

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