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Topic: Tuto le transistor bipolaire ou MosFet simplifié (Read 14245 times) previous topic - next topic

achess

Merci 68tjs, clair et concis. Le niveau débutant me convient bien, même si je bricole un peu l'électronique depuis longtemps, je ne connaissait pas bien le mosfet.

ARTNOW

Bonjour , merci pour le partage , c'est concis et interessant .

:)


aligote

Bonjour,

Très bon travail, accessible à différents niveaux de connaissances.

A mon avis à lire et relire au moment ou le besoin se fait sentir pour le débutant.

Exercice périlleux très réussi.

S.D

alienboats

Lu avec grand plaisir.
Il est toujours agréable de voir les choses compliquées expliquées simplement.
En contrepartie je suis resté sur ma soif avec les MosFet.
Quid de la diode parasite qui complique la vie de bien des bricoleurs de puissance.

NB: le fichier s'ouvre très bien avec Word faut juste négliger les avertissements qui vous indiquent qu'il est corrompu, c'est juste une farce de Bill G. pour inciter les gens à $$$$. 

Jambe

J'ai lu la V1 en .odt, j'ai lu la V2 en .pdf
Pr contre je ne trouve pas la V3 pourtant mentionnée dans le sujet mais c'est pas le plus important:

Tu abordes la notion de collecteurs communs et émetteurs communs.
Sur le principe je comprend bien qu'un montage en collecteur commun, le collecteur est mis directement à +Vcc et inversement émetteur commun à la masse.

Mis à part ça, c'est quoi la différence entre les deux? Il y a t'il un montage à privilégier ou c'est au cas par cas? Et donc comment bien le déterminer?

Merci d'avance

68tjs

#35
Jul 13, 2016, 11:24 pm Last Edit: Jul 13, 2016, 11:29 pm by 68tjs
Bonsoir,
La dernière version est toujours sur le premier sujet #1 qui est mis à jour à chaque nouvelle version.
j'en suis à la numéro 5

Note que je passe sous silence le montage base commune vraiment trop particulier.

Quote
Sur le principe je comprend bien qu'un montage en collecteur commun, le collecteur est mis directement à +Vcc et inversement émetteur commun à la masse.
Pas tout à fait :
Collecteur commun :
- On sort sur le collecteur mais il y a une résistance entre le collecteur et le Vcc.
- C'est l'émetteur qui est relié directement à l'alim "-" (généralement l'alim "-" est connectée à la masse mais, même si c'est plus simple avec des transistors NPN, ce n'est absolument pas obligatoire)
Émetteur commun :
-On sort sur l'émetteur mais il y a une résistance entre l'émetteur et l'alim "-".
- C'est le collecteur qui est relié directement à l'alim "+"

Choix Montage collecteur ou émetteur commun ?
Gain :
- Le collecteur commun amplifie en tension et en courant donc en puissance. Le collecteur commun inverse le signal d'entrée.
- L'émetteur commun n'amplifie qu'en courant, il n'inverse pas le signal d'entrée mais introduit un décalage en tension d'un seuil de diode (~ 0,8 V). Le montage émetteur commun a plus de bande passante (ce n'est pas trop courant mais il peut auto-osciller), lors des commutations les flancs des signaux seront plus raides (si un câblage pourri ne vient pas tout détruire).


Pour  la culture générale le montage base commune n'amplifie qu'en tension.

Remarque : le gain en tension  se défini par G= Vs / Ve. Cette définition est inapplicable  "en mode arduino". Nous disposons de signaux de commande soit de 3,3V soit de 5V. A 99 % nous n'avons pas besoin d'amplifier des volts mais du courant.
Par contre il n'en est pas de même s'il faut amplifier le signal analogique provenant d'un capteur.

Impédance d'entrée et de sortie:
La notion d'impédance d'entrée (ou de sortie) est importante quand on cascade des composants ou des modules.
Exemple basique : un pont de résistance. Le calcul du pont sous entend que le pont est chargé par une impédance infinie. Imaginons un pont diviseur par 2 avec deux résistances R1 et R2 = 10 k.
Le résultat ne sera pas le même si le circuit qu'on raccorde sur le point milieu du pont à une impédance d'entrée de 1 k (10k // 1k ~ 900 ohms)  ou de 100k (10k // 100k ~ 9k).

Impédance d'entrée :

- Montage collecteur commun mode "arduino":

On voit l'impédance équivalente de la diode d'entrée.
En fait cela correspond à peu près à 800 ohms --> 1 mA dans 0,8V font 800 ohms avec U=RI
Attention une diode n'est pas une résistance, je parle là de résistance équivalente pour 1 point de fonctionnement donné. Si on force 10 mA dans la base les 800 ohms se transforment en 80 ohms.
En utilisation "arduino"  il faut  ajouter la résistance série dans la base.

Utilisation mode  "analogique" :
En réalité le schéma réel utilisé pour l'amplification analogique est plus complexe avec des condensateurs de liaison, une résistance dans l'émetteur et une dans le collecteur pour stabiliser en température et créer une contre réaction afin de rendre le gain indépendant des variations du beta et augmenter la bande passante.
Exemple de schéma le plus courant (de nombreuses variantes existent pour les cas particuliers)

- Montage émetteur commun : on voit la même diode (base-émetteur) avec en série la résistance d'émetteur qui est traversée par les courants de base et collecteur.
Tout ce passe comme si la résistance était multipliée par (beta+1).


Impédance de sortie :
- Montage collecteur commun : elle est égale à la résistance de collecteur.
- Montage émetteur commun : elle est équivalente à la résistance d'émetteur divisée par (beta+1)

Domaine d'application aux micro-controleur :
Le montage émetteur commun  peut être utilisé :
- en amplificateur de courant non inverseur
- en adaptation d'impédance (grande impédance d'entrée et faible impédance de sortie). C'était un usage fréquent avant la généralisation des ampli op. Le gros défaut de cette solution est que la valeur du seuil de diode  a la mauvaise idée de ne pas être stable en température. C'est pourquoi on utilise maintenant un AOP câblé en suiveur.
Les ampli op sont stables en température car à l'intérieur d'une puce de moins d'un mm2 les transistors peuvent être considérés comme identiques ce qui rend possible les compensations en température.



Jambe

Bonsoir,
La dernière version est toujours sur le premier sujet #1 qui est mis à jour à chaque nouvelle version.
j'en suis à la numéro 5
J'ai donc du lire la numéro 5 (bien que je vois V1 sur post #1)

Merci beaucoup pour tout les éclaircissement, j'ai encore énormément à apprendre.

En tout cas la lecture de ton tuto m'as permis de bien assimiler le comportement saturé d'un transistor, d'un mosfet et de ce qu'est un darlington, Merci!

Le gain d'un transistor est devenue une notion claire à mes yeux, même si je pense appréhender le comportement linéaire, je n'y suis pas encore, mais ça viendra.

Encore un tuto à suivre.

68tjs


Quote
J'ai donc du lire la numéro 5 (bien que je vois V1 sur post #1)
Normal (à mes yeux :smiley-mr-green: ).

Le tuto a commencé par s'appeller : le transistor bipolaire simplifié.
Puis j'ai ajouté l'aspect théorique des mosfets.
Donc comme le titre du tuto a changé je suis passé en version 1.

Jambe

L'ouverture du fichier sous open office que je n'avais pas encore à permis de bien visualiser le tuto de manière complète. Dont les pieds de pages avec la date du 15/03/2016

Je reviens à la charge avec une question sur le comportement linéaire.

Repartons de ton exemple de la DEL:
Disons que je veuille la commander avec un courant de 10mA plutôt que les 20mA

le calcul de Rb devient t'il le suivant?:
Ic = 20 10mA, comme beta = 80 Ib = 20 10mA/80= 0,125 mA.
donc
Rb = Vrb/Ib = 4,2/0,000125 = 33 600 ohms

Rc est elle toujours nécessaire, faut il la recalculer?

Le transistor sera en linéaire ou je fais complétement fausse route?



68tjs

Quote
Le transistor sera en linéaire ou je fais complétement fausse route?
Tu fais fausse route.
Dans ce mode de fonctionnement il faut considérer le transistor comme un interrupteur qui aurait un résidu de 0,3 V (Vce sat).
Donc si tu veux passer de 20 ma à 10 mA c'est la résistance de collecteur (celle en série avec la diode) qu'il faut modifier.
Quant à la résistance de base soit tu la laisse inchangée et le transistor sera encore plus saturé soit tu la recalcule pour le nouveau courant de base.

Saturer un transistor n'est pas sans conséquences sur ses temps de réponse.
Les conséquences sont négligeables pour les basses fréquences (< 1MHz), au delà ce n'est plus pareil et c'est la principale raison qui a fait abandonner la techno TTL au profit de la CMOS ou mieux de l'ECL.
Quand on sature on oblige le transistor à stoquer des charges inutiles.
Ces charges s"écouleront après la fin de la commande de la base ce qui fait que le transistor se bloquera avec du retard, d'où une dégradation du rapport cyclique.
Encore une fois en dessous de 1 MHz ce n'est pas décelable mais ce n'est pas une  raison pour faire n'importe quoi.  Prendre un béta forcé égal au 1/10eme du béta typique est largement suffisant.

Ce qu'il faut bien voir en comportement linéaire c'est que pour s'affranchir des énormes variations du beta on utilise des montages (complexes) à contre réaction qui diminuent fortement le gain mais le rendent dépendant uniquement d'éléments extérieurs au transistor.

Il y a aussi une autre conséquence au fonctionnement linéaire : le Vce ne doit jamais descendre en dessous de 1V, pratiquement au minimum il faut 2V . La conséquence immédiate est que la puissance dissipée entre le collecteur et l'émetteur va croître considérablement et le transistor va chauffer.
Alors que dans le mode saturé le Vce sera inférieur à 0,3V et la puissance dissipée sera bien plus faible.

Si tu regarde la polarisation d'un tansistor saturé :
Vbe ~= 0,8V
Vce ~= 0,3V

De cela on déduit que la diode base collecteur est polarisée en inverse en mode linéaire et en direct en mode saturé.
C'est une autre définition courante de la saturation d'un transistor bipolaire.
Tu remarquera que c'est conforme à ce que j'ai écrit plus haut : le Vce ne doit jamais descendre en dessous de 1V, pratiquement au minimum il faut 2V.
Avec un Vbe = 0,8V et un Vce = 1V la diode base collecteur est polarisée de seulement 0,2V en inverse, c'est pourquoi j'ai préconisé Vce = 2V min pour un fonctionnement linéaire.

S'il y a quelques choses à retenir c'est qu'en "mode arduino" :
- seul le fonctionnement saturé est utile. Si des capteurs analogiques sont à interfacer les amplis OP feront le travail mieux qu'un transistor.
- bien comprendre que pour être tranquille il faut saturer 'intelligemment" le transistor. comme partout l'excès est mauvais.

Jambe

très bien, encore des explications claires!

Pour le coup, je pense bien avoir tout saisi. Je laisse de côté le mode linéaire, c'est résolument pas encore de mon niveau.

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