Amplificateur à Transistor BJT 2N2222
Comprendre l’Amplificateur à Transistor BJT 2N2222
Vous êtes un ingénieur électronicien travaillant sur la conception d’un amplificateur audio simple pour une application d’interphone.
Vous avez choisi d’utiliser un transistor BJT NPN comme élément d’amplification en raison de sa disponibilité et de sa fiabilité.
L’objectif est de concevoir un amplificateur à un seul étage qui fournira un gain en tension suffisant pour les signaux de faible amplitude émis par un microphone.
Données Fournies:
- Transistor BJT NPN modèle 2N2222
- Caractéristiques du transistor :
- Gain en courant DC (β) = 100
- Tension base-émetteur (V_BE) = 0.7 V
- Alimentation électrique de l’amplificateur : +12 V
- Résistance de charge (R_L) = 1 kΩ
- Le signal d’entrée est un microphone fournissant un signal de 10 mV (crête-à-crête) à basse impédance
Questions:
- Calcul de la Résistance de Base (R_B) :
- Choisissez un point de fonctionnement avec un courant de collecteur (I_C) de 2 mA.
- Utilisez la formule pour calculer la tension de polarisation de la base, puis déterminez la résistance de base (R_B) nécessaire pour maintenir ce point de fonctionnement.
- Calcul de la Résistance d’Émetteur (R_E) :
- Ajoutez une résistance d’émetteur (R_E) pour améliorer la stabilité thermique du circuit. Choisissez une chute de tension de 1 V à travers R_E. Calculez la valeur de R_E nécessaire.
- Détermination du Gain en Tension (A_V) :
- Calculez le gain en tension théorique de l’amplificateur. Considérez que la résistance d’entrée du transistor (r_π) et la résistance de charge affectent le gain.
Correction : Amplificateur à Transistor BJT 2N2222
Étape 1: Calcul de \(R_E\)
Calculons la valeur de \(R_E\) :
\[ R_E = \frac{V_E}{I_E} \] \[ R_E = \frac{1\, \text{V}}{2\, \text{mA}} \] \[ R_E = 500\, \Omega \]
Étape 2: Calcul de \(V_B\) et \(R_B\)
Calcul de \(V_B\) :
\[ V_B = V_E + V_{BE} \] \[ V_B = 1\, \text{V} + 0.7\, \text{V} \] \[ V_B = 1.7\, \text{V} \]
Calcul de \(I_B\) :
\[ I_B = \frac{I_C}{\beta} \] \[ I_B = \frac{2\, \text{mA}}{100} \] \[ I_B = 20\, \mu \text{A} \]
Calcul de \(R_B\) :
\[ R_B = \frac{V_{CC} – V_B}{I_B} \] \[ R_B = \frac{12\, \text{V} – 1.7\, \text{V}}{20\, \mu \text{A}} \] \[ R_B = 515\, \text{k}\Omega \]
Choisir la valeur normalisée proche de 510 k\(\Omega\).
Étape 3: Calcul du Gain en Tension (\(A_V\))
Calculons la résistance dynamique à l’émetteur (\(r_e\)) qui influence le gain :
\[ r_e = \frac{26\, \text{mV}}{I_E} \] \[ r_e = \frac{26\, \text{mV}}{2\, \text{mA}} \] \[ r_e = 13\, \Omega \]
Le gain théorique en prenant en compte \(R_E\) est donné par :
\[ A_V = -\frac{\beta R_L}{(r_e + R_E)(1 + \beta) + R_L} \]
Substituons les valeurs :
\[ A_V = -\frac{100 \times 1000}{(13 + 500)(1 + 100) + 1000} \] \[ A_V \approx -19.1 \]
Étape 4: Analyse et Interprétation
Le gain calculé ici, -19.1, reflète la diminution en raison de la contre-réaction due à la présence de \(R_E\). Cela stabilise le point de fonctionnement mais réduit le gain.
Amplificateur à Transistor BJT 2N2222
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