Émetteur commun

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Schéma basique d'un montage amplificateur à émetteur commun

Un montage amplificateur à émetteur commun est en électronique l'une des trois configurations élémentaires pour l'amplification d'un transistor bipolaire. Les deux autres se nomment base commune et collecteur commun. Dans ce montage l'émetteur (indiquée par une flèche) est relié à la masse commune ou à une tension de référence, alors que la base du transistor est reliée à l'entrée et le collecteur à la charge de sortie. Le circuit analogue utilisant un transistor à effet de champ se nomme montage amplificateur à source commune.

Explications du circuit[modifier | modifier le code]

Montage amplificateur à émetteur commun avec contre réaction et couplage alternatif

Ce circuit peut être qualifié d'émetteur commun car le condensateur de découplage CE est choisi de façon à présenter une impédance assez faible, lors d'une étude en petits signaux, pour court-circuiter la résistance RE. La présence de la capacité de découplage CE permet d'augmenter significativement le gain du montage, mais en contrepartie le circuit a de plus faibles impédances d'entrée et de sortie.

La résistance d'émetteur RE permet de créer une sorte de contre-réaction appelée dégénération de l'émetteur qui assure de bonnes caractéristiques de stabilité et de linéarité du circuit, notamment en réponse aux variations de température. Dans le cas où le condensateur de découplage à l'émetteur CE est absent, l'impédance de RE réduit la transconductance globale G_m = g_m de ce circuit par un facteur (g_m.R_{\text{E}} + 1). Ainsi le gain en tension s'exprime par

A_{\text{v}} \triangleq \frac{ v_{\text{out}} }{ v_{\text{in}} } = \frac{ -g_m R_{\text{C}} }{ g_m R_{\text{E}}+1 } \approx -\frac{ R_{\text{C}} }{ R_{\text{E}} } \qquad (\text{avec}\quad g_m R_{\text{E}} \gg 1). \,

Dans l'autre cas, si CE est présent le gain en amplification devient:

A_{\text{v}} \approx \frac{R_C}{r_e'}

re' étant la résistance intrinsèque de la jonction base émetteur du transistor. Il s'agit de la résistance équivalente de cette jonction en AC. On peut démontrer qu'elle vaut en moyenne pour tous les transistors:

r_e' \approx 25mV/I_E

IE est le courant émetteur en DC, il vaut VE/RE.


Par conséquent le gain en tension dépend presque exclusivement du rapport des résistances R_{\text{C}}/R_{\text{E}} plutôt que des caractéristiques intrinsèques du transistor. Les caractéristiques de distorsion et de stabilité du circuit sont donc améliorées au détriment d'une réduction de gain.

Les résistances R1 et R2 forment un pont diviseur de tension. Elles sont choisies de manière à avoir une tension entre base et masse supérieure à 0,7 volts.

En appliquant par exemple 2 volts en entrée, il apparaît 0,7 volt entre la base et l'émetteur du transistor (s'il est en silicium) et le reste de la tension, c'est-à-dire 1,3 volt se situe sur la résistance RE. La valeur de cette résistance permet alors de choisir le courant d'émetteur désiré. Connaissant le courant d'émetteur, on en déduit le courant du collecteur (pratiquement le même) et donc la chute de tension dans la résistance collecteur. La tension VCE est alors égale à la tension d'alimentation moins les chutes de tension dans les résistances émetteur RE et collecteur RC.

Enfin, le condensateur de sortie Cout permet de supprimer la tension continue présente en sortie collecteur.

Applications[modifier | modifier le code]

Les circuits à émetteur commun sont utilisés pour amplifier des signaux de faible amplitude, comme les signaux radio captés par une antenne. Ils sont aussi utilisés dans les miroirs de courant, où une même entrée est utilisée pour piloter deux transistors identiques. Les courants traversant ces transistors sont identiques mêmes s'ils possèdent des charges différentes.

Caractéristiques en petits signaux[modifier | modifier le code]

(Les lignes parallèles indiquent que les composants sont en parallèle)

Gain en tension
  • Avec CE ou RE = 0 :
{V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = -g_m (R_\mathrm{C} \| R_\mathrm{load})\,
  • Sans CE et RE > 0 :
{V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = {-\beta_0 (R_\mathrm{C} \| R_\mathrm{load}) \over r_\pi + (1 + \beta_0)R_\mathrm{E}}


Dans la formule précédente, si \scriptstyle{g_m R_E \gg 1} et \scriptstyle{R_\mathrm{load} \gg R_\mathrm{C}}, on peut faire l'approximation suivante :

{V_\mathrm{out} \over V_\mathrm{in}} = -{R_\mathrm{C} \over R_\mathrm{E}}
Résistance d'entrée
  • Avec CE ou RE = 0 :
r_\mathrm{in} = R_1 \| R_2 \| r_\pi\,
  • Sans CE et RE > 0 :
r_\mathrm{in} = R_1 \| R_2 \| (r_\pi + (1 + \beta_0)R_\mathrm{E})\,


Gain en courant
A_\mathrm{vm} = {r_\mathrm{in} \over R_\mathrm{load}}


Résistance de sortie
r_\mathrm{out} = R_\mathrm{C}\,


Les variables non listées sur le schéma sont :

I_\mathrm{C} \, est le courant de polarisation du collecteur.
V_\mathrm{T} = kT / q \, est la tension thermique. Elle dépend de la constante de Boltzmann k, de la charge élémentaire q, et de la température T du transistor en kelvins. A température ambiante elle est de 25 mV (Google calculator).
  • \beta_0 = I_\mathrm{C} / I_\mathrm{B} \, est le gain en courant à basse fréquences (communément appelé \scriptstyle{h_{FE} \,}). C'est un paramètre spécifique à chaque transistor. Il est indiqué dans sa fiche technique.
  • r_\pi = \beta_0 / g_m = V_\mathrm{T} / I_\mathrm{B} \,

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Liens internes[modifier | modifier le code]