Amplificateur de puissance

Les derniers étages d'un amplificateur doivent amplifier le courant au lieu de la tension. Pour cela leur courant collecteur se doivent d'être plus grand parce que les résistances de charge sont plis petites, exemple: l'impédance d'un haut parleur vaut 45Ω. Généralement on utilise les transistors en petits signaux à l'entrée des systèmes parce que le signal est faible et les transistors de puissance à la sortie parce que le signal est déjà grand.

Droite de charge statique et dynamique

Tout amplificateur a deux charges: une charge statique (courant continu), une charge dynamique (courant alternatif). Ce qui correspond à deux droite de charge: une statique et l'autre dynamique.

Exemple: Amplificateur émetteur commun.

Le schéma équivalent en continu (DC) est:

Posons R_dc=R_C+R_E
C'est la résistance de champ statique.
Pour V_CE=0 I_C=V_CC/R_dc
A(0; V_CC/R_dc) : C'est le point de saturation statique.
Pour I_C=0 V_CE=V_CC
B(V_CC; 0) : C'est le point de blocage statique.

Le schéma équivalent en dynamique sera:

Equation de charge en dynamique
V_CE=-R_C//R_L.i_C
Posons R_ac=R_C//R_L : C'est la résistance de charge dynamique.
i_C = -V_CE/R_ac
La droite de charge dynamique s'écrit i_c=-V_CE/R_ac+b
Pour déterminer b, il suffit de savoir que cette droite passe par le point de repos Q(V_CEQ;I_CQ)
Si I_C=-V_CE/R_ac+b passe par Q I_CQ=-V_CEQ/R_ac+b b=I_CQ+V_CEQ/R_ac
D'où l'équation de la droite de charge est: i_C=-V_CE/R_ac+I_CQ+V_CEQ/R_ac
Pour V_CE=0 I_C=I_CQ+V_CEQ/R_ac
A'(0; I_CQ+V_CEQ/R_ac) pour I_C=0 V_CE=R_acI_CQ+V_CEQ
B'(R_acI_CQ+V_CEQ; 0)

En l'absence du signal le transistor est au point Q appelé point de repos.
En présence d'un signal le point de fonctionnement dévie sur la droite de charge dynamique plutôt que sur la droite de charge statique.
Cette droite est dite dynamique parce qu'elle se représente tous les points de fonctionnement dynamique du transistor.

Dynamique du signal de sortie

Durant l'alternance positive du signal d’entrée, la tension du collecteur varie du point Q vers le point de saturation dynamique, tandis que durant l'alternance négative, la tension collecteur varie du point Q vers le point de blocage dynamique.
La dynamique du signal de sortie est la tension alternative de crête à crête non écrêtée maximale qu'un amplificateur peut produire.
L'excursion positive maximale de la tension de sortie à partir du point Q est V₁-VCESat

Si nous désignons par PP la dynamique du signal de sortie d'un amplificateur émetteur commun, elle sera égale à la plus petite des deux variables suivantes:
PP = 2R_acI_CQ
PP = 2(V_CEQ-V_CESat) = 2V_CEQ
Pour un amplificateur de grand signaux ou alors pour qu'un amplificateur de puissance puisse avoir une dynamique maximale du signal de sortie, il convient de placer le point Q au milieu de la droite de charge dynamique. Dans ces conditions (C'est-à-dire celle d'une dynamique maximale du signal de sortie) on peut écrire que 2R_acI_CQ=V_CEQ ↔ R_acI_CQ=V_CEQ
Dans ces cas au point de repos Q l'équation de la droite de charge statique donne:
I_CQ=-V_CEQ/R_ac+V_CC/R_dc or V_CEQ=R_acI_CQ I_CQ=-R_acI_CQ/R_dc+V_CC/R_dc
I_CQ = V_CC/R_dc(1+Rac/R_dc) = V_CC/(R_dc+R_ac)
V_CEQ=R_acI_C=R_ac[V_CC/(R_dc+R_ac)]
V_CEQ = V_CC/(1+R_dc/R_ac)