Collecteur commun

En électronique, un collecteur commun ou émetteur-suiveur est un type d’amplificateur électronique utilisant un transistor bipolaire. L’expression de collecteur commun vient du fait que l’électrode « collecteur » du transistor est reliée à l’alimentation. Dans ce montage, la base du transistor sert d’entrée ; le collecteur est relié à un « rail » d’alimentation ou à la masse ; l’émetteur est relié à la charge à piloter. L'expression d’émetteur suiveur vient du fait que la sortie reliée à l’émetteur suit quasiment le signal d’entrée appliqué à la base.

Un amplificateur à collecteur commun.

Le montage à collecteur commun possède un gain en tension proche de l'unité. Cela signifie que les signaux alternatifs présents à son entrée se retrouveront de façon presque identique en sortie — si la charge reliée à la sortie n'est pas trop importante. Le gain en courant de ce montage dépend fortement du h_FE du transistor. Un petit changement du courant d’entrée entraîne un changement plus important du courant fourni à la charge reliée à la sortie. Ainsi un montage possédant un faible courant maximum de sortie peut être utilisé pour piloter une charge de faible impédance par l'intermédiaire d'un amplificateur à collecteur commun. Ce montage est généralement utilisé comme étage de sortie dans les amplificateurs de classes B et AB. La polarisation du transistor est alors modifiée pour qu'il fonctionne en classe B ou AB. Dans le cas d'un fonctionnement en classe A, la résistance de sortie est parfois remplacée par une source de courant active afin d'améliorer la linéarité et/ou augmenter le rendement.[1]

Caractéristiques en petits signaux

Remarque: Les segments parallèles indiquent que les composants de part et d'autre sont disposés en parallèle.

Gain en tension

{V_{\mathrm {out} } \over V_{\mathrm {in} }}={(1+\beta _{0})(R_{\mathrm {E} }\|R_{\mathrm {load} }) \over r_{\pi }+(1+\beta _{0})(R_{\mathrm {E} }\|R_{\mathrm {load} })}

Résistance d'entrée

r_{\mathrm {in} }=R_{1}\,\|\,R_{2}\,\left\|\,\left(r_{\pi }+(1+\beta _{0})(R_{\mathrm {E} }\|R_{\mathrm {load} })\right)\right.\,

Gain en courant

A_{\mathrm {vm} }=Av*{r_{\mathrm {in} } \over R_{\mathrm {load} }}

Résistance de sortie

r_{\mathrm {out} }=R_{\mathrm {E} }\left\|{\frac {(R_{1}\|R_{2})+r_{\pi }}{(1+\beta _{0})}}\right.

(R_{\mathrm {E} }=R_{\mathrm {3} })

La résistance $R_{g}$ du générateur qui attaque l'étage en collecteur commun influe sur la résistance de sortie. Ce peut être la résistance de sortie de l'étage précédent. La résistance de sortie devient :

r_{\mathrm {out} }=R_{\mathrm {E} }\left\|{\frac {(R_{g}\|R_{1}\|R_{2})+r_{\pi }}{(1+\beta _{0})}}\right.

La formule est valable avec des impédances.

Les variables non listées sur le schéma sont :

g_m : la transconductance en siemens, calculée grâce à $g_{m}={I_{\mathrm {C} } \over V_{\mathrm {T} }}\,$ $\text{[math]}$ , avec :
- $I_{\mathrm {C} }\,$ : le courant de polarisation du collecteur,
- $V_{\mathrm {T} }={kT \over q}\,$ 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. À température ambiante elle est de 25 mV (cf. Google calculator).
$\beta _{0}={I_{\mathrm {C} } \over I_{\mathrm {B} }}\,$ est le gain en courant à basse fréquence (communément appelé h_FE). C'est un paramètre spécifique à chaque transistor. Il est indiqué dans sa fiche technique.
$r_{\pi }={\beta _{0} \over g_{m}}={V_{\mathrm {T} } \over I_{\mathrm {B} }}\,$

Notes et références

Rod Elliot: 20 Watt Class-A Power Amplifier

Voir aussi

Liens internes

Amplificateur électronique
Montages amplificateurs :
- Pour transistor bipolaire :
  - Base commune ;
  - Émetteur commun.
- Pour transistor à effet de champ :
  - Drain commun ;
  - Grille commune ;
  - Source commune.

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[Elliot-1] Rod Elliot: 20 Watt Class-A Power Amplifier