Bon alors je commence les explications par le synoptique...
![[Image: 35e73c934c9014c423c13c9781087e05.md.png]](https://tof.cx/images/2018/02/23/35e73c934c9014c423c13c9781087e05.md.png)
Prenons le schéma de gauche qui permet de mesurer un transistor NPN. Pour appairer des transistors en audio, généralement on le fait "en Vbe" (ou Vgs si c'est un FET) ou "en Beta". Ca revient donc à mesurer Vbe au voltmètre ou le courant Ib. Pour ce courant, on le mesure via une résistance en série avec la base du transistor, en mesurant la tension.
On souhaite mesurer les paramètres statiques du transistors pour une polarisation particulière correspondant au schéma audio dans lequel il sera utilisé. Il faut donc pouvoir fixer le courant Ie et la tension Vce.
Pour fixer Ie, on utilise une source de courant réglable.
Pour fixer Vce on utilise un bloc de contrôle avec une consigne permettant de régler la valeur que l'on veut. Régler le Vce revient à fixer la tension Vb en sortie de bloc de contrôle car au niveau du transistor à mesurer, on a Vce = Vcb + Vbe = (Vc - Vb) + Vbe. Or Vbe est fixé par le transistor, et Vc est fixé par l'alim. La tension Vce ne dépend plus que de Vb.
Pour fixer le bon Vb par rapport à la consigne, le bloc de contrôle doit connaitre Ve et Vc d'où les deux lignes qui rentrent dans le blocs.
Le schéma de droite permet de mesurer un transistor PNP. Dans ce cas il faut mettre la source de courant au dessus. Ca revient à garder nos blocs en l'état mais à les disposer autrement.
La source de courant doit être flottante. Dans un cas c'est une source. Dans l'autre c'est un puit de courant.
La bloc de contrôle doit être adapté en fonction du transistor. Avec un NPN il faut diminuer Vb pour augmenter Vce. Avec un PNP il faut augmenter Vb pour augmenter Vec.
Au final, il faut donc :
Retour sur le schéma simulé avec les explications...
![[Image: d34941a4976aaf838ec8d3ec9d54cbfd.md.png]](https://tof.cx/images/2018/02/23/d34941a4976aaf838ec8d3ec9d54cbfd.md.png)
La partie en haut, alimentée par V2 constitue la source de courant flottante.
R8, X11 (TL431), C2 forment une source de tension fixe et précise de 2.5V. Le potentiomètre X13 sert à régler la tension de consigne à sa sortie qui évolue donc entre 0 et 2.5V.
Cette consigne est appliquée à un ampli-op monté en source de courant avec M1. Le but est de maintenir dans R9 ou R10 une tension égale à la tension de consigne ce qui revient à régler le courant dans la résistance et dans le transistor par I = U/R. En sélectionnant une résistance de 1K on peut fixer un courant entre 0 et 2.5mA et avec une résistance de 1R on peut fixer le courant entre 0 et 2.5A.
La source est flottante. On branche la charge au collecteur ou au pied de la résistance R9 ou R10. Pour que le courant fourni ou drainé soit très précis, il ne faut pas que le courant passant dans R9 ou R10 retourne dans l'alim (V2). On évite cela en utilisant une alimentation dédiée (V2) isolée galvaniquement de V1. La loi des noeuds de Kirchoff nous dit que le courant revenant dans V2 ne peut qu'être le courant fourni par V2. Or le courant entrant par le drain de M1 ne vient pas de V2, donc aucun courant de la source ne retourne dans V2. C'est ce qui rend la source flottante.
La partie du bas à gauche est la section de contrôle du Vec/Vce.
C'est une boucle d'asservissement constituée d'un AOP X14 pilotant la tension Vb du transistor à mesurer au travers d'un étage ampli de courant push-pull fonctionnant en classe C (Q1,Q2). C'est AOP prend un consigne (tension en sortie de du potentiomètre X2) et compare à une tension fournie X8. Sur l'exemple du transistor mesuré (un PNP) Cette dernière est la tension Vec du transistor. Pour l'obtenir, on réalise de manière analogique l'opération Ve-Vc avec un montage amplificateur différentiel d'instrumentation à AOP (X6, X7, X8 et les résistances). Les interrupteurs S8 et S9 permettent de choisir le mode de fonctionnement en fonction du type de transistor (gain négatif ou gain positif).
Concernant le reste du schéma :
- les interrupteur S1, S2, S3, S4 permettent de positionner la source de courant en haut ou en bas (voir les deux synoptiques) en fonction du type de transistor.
- les interrupteurs S10, S11, S12, S13, S14 permettent de connecter correctement le voltmètre pour mesurer ce qu'on veut (appairage en Vbe ou en Ib)
- l'interrupteur S6 permet de choisir la valeur de la résistance en série avec la base / grille du transistor. Pour le calcul de Ib et aussi pour le pilotage de la grille si c'est un MOSFET (valeur élevée obligatoire pour éviter les oscillations).
Les mesures : elles sont toutes faites au voltmètre.
- le premier voltmètre en haut à droite permet de mesurer la source de courant. Le résultat est fourni en mA/V ou A/V en fonction de la sélection de R9 ou R10
- celui en dessous visualise la tension Vce / Vec / Vds / Vsd
- celui du bas est le voltmètre qui mesure le transistor (V jonction ou Ib).
Pour finir :
- les AOP sont obligatoirement du type "Rail to Rail" car il doivent fournir en sortie une plage de tension pouvant aller de 0 à la tension d'alim et en entrée on peut leur envoyer de 0 à la tension d'alim. Comme un Rail to Rail n'est jamais idéal, D1 et D2 permettent de réduire la plage de fonctionnement du circuit aval par rapport à l'alim des AOP.
Prenons le schéma de gauche qui permet de mesurer un transistor NPN. Pour appairer des transistors en audio, généralement on le fait "en Vbe" (ou Vgs si c'est un FET) ou "en Beta". Ca revient donc à mesurer Vbe au voltmètre ou le courant Ib. Pour ce courant, on le mesure via une résistance en série avec la base du transistor, en mesurant la tension.
On souhaite mesurer les paramètres statiques du transistors pour une polarisation particulière correspondant au schéma audio dans lequel il sera utilisé. Il faut donc pouvoir fixer le courant Ie et la tension Vce.
Pour fixer Ie, on utilise une source de courant réglable.
Pour fixer Vce on utilise un bloc de contrôle avec une consigne permettant de régler la valeur que l'on veut. Régler le Vce revient à fixer la tension Vb en sortie de bloc de contrôle car au niveau du transistor à mesurer, on a Vce = Vcb + Vbe = (Vc - Vb) + Vbe. Or Vbe est fixé par le transistor, et Vc est fixé par l'alim. La tension Vce ne dépend plus que de Vb.
Pour fixer le bon Vb par rapport à la consigne, le bloc de contrôle doit connaitre Ve et Vc d'où les deux lignes qui rentrent dans le blocs.
Le schéma de droite permet de mesurer un transistor PNP. Dans ce cas il faut mettre la source de courant au dessus. Ca revient à garder nos blocs en l'état mais à les disposer autrement.
La source de courant doit être flottante. Dans un cas c'est une source. Dans l'autre c'est un puit de courant.
La bloc de contrôle doit être adapté en fonction du transistor. Avec un NPN il faut diminuer Vb pour augmenter Vce. Avec un PNP il faut augmenter Vb pour augmenter Vec.
Au final, il faut donc :
- Une source de courant réglable et flottante
- Une bloc de contrôle réglable et dépendant du type de transistor
- des interrupteurs ou des jumpers pour passer d'un schéma à l'autre
- des connexions pour faire les mesures.
Retour sur le schéma simulé avec les explications...
La partie en haut, alimentée par V2 constitue la source de courant flottante.
R8, X11 (TL431), C2 forment une source de tension fixe et précise de 2.5V. Le potentiomètre X13 sert à régler la tension de consigne à sa sortie qui évolue donc entre 0 et 2.5V.
Cette consigne est appliquée à un ampli-op monté en source de courant avec M1. Le but est de maintenir dans R9 ou R10 une tension égale à la tension de consigne ce qui revient à régler le courant dans la résistance et dans le transistor par I = U/R. En sélectionnant une résistance de 1K on peut fixer un courant entre 0 et 2.5mA et avec une résistance de 1R on peut fixer le courant entre 0 et 2.5A.
La source est flottante. On branche la charge au collecteur ou au pied de la résistance R9 ou R10. Pour que le courant fourni ou drainé soit très précis, il ne faut pas que le courant passant dans R9 ou R10 retourne dans l'alim (V2). On évite cela en utilisant une alimentation dédiée (V2) isolée galvaniquement de V1. La loi des noeuds de Kirchoff nous dit que le courant revenant dans V2 ne peut qu'être le courant fourni par V2. Or le courant entrant par le drain de M1 ne vient pas de V2, donc aucun courant de la source ne retourne dans V2. C'est ce qui rend la source flottante.
La partie du bas à gauche est la section de contrôle du Vec/Vce.
C'est une boucle d'asservissement constituée d'un AOP X14 pilotant la tension Vb du transistor à mesurer au travers d'un étage ampli de courant push-pull fonctionnant en classe C (Q1,Q2). C'est AOP prend un consigne (tension en sortie de du potentiomètre X2) et compare à une tension fournie X8. Sur l'exemple du transistor mesuré (un PNP) Cette dernière est la tension Vec du transistor. Pour l'obtenir, on réalise de manière analogique l'opération Ve-Vc avec un montage amplificateur différentiel d'instrumentation à AOP (X6, X7, X8 et les résistances). Les interrupteurs S8 et S9 permettent de choisir le mode de fonctionnement en fonction du type de transistor (gain négatif ou gain positif).
Concernant le reste du schéma :
- les interrupteur S1, S2, S3, S4 permettent de positionner la source de courant en haut ou en bas (voir les deux synoptiques) en fonction du type de transistor.
- les interrupteurs S10, S11, S12, S13, S14 permettent de connecter correctement le voltmètre pour mesurer ce qu'on veut (appairage en Vbe ou en Ib)
- l'interrupteur S6 permet de choisir la valeur de la résistance en série avec la base / grille du transistor. Pour le calcul de Ib et aussi pour le pilotage de la grille si c'est un MOSFET (valeur élevée obligatoire pour éviter les oscillations).
Les mesures : elles sont toutes faites au voltmètre.
- le premier voltmètre en haut à droite permet de mesurer la source de courant. Le résultat est fourni en mA/V ou A/V en fonction de la sélection de R9 ou R10
- celui en dessous visualise la tension Vce / Vec / Vds / Vsd
- celui du bas est le voltmètre qui mesure le transistor (V jonction ou Ib).
Pour finir :
- les AOP sont obligatoirement du type "Rail to Rail" car il doivent fournir en sortie une plage de tension pouvant aller de 0 à la tension d'alim et en entrée on peut leur envoyer de 0 à la tension d'alim. Comme un Rail to Rail n'est jamais idéal, D1 et D2 permettent de réduire la plage de fonctionnement du circuit aval par rapport à l'alim des AOP.
contact@reddoaudio.com
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