Amplificateur push-pull classe B


Dans un amplificateur classe B un transistor conduit pendant une demi-période et il bloqué pendant l'autre moitié d'ou la nécessité d'utiliser deux transistors.
Dans des conditions optimales de fonctionnement le rendement atteint 78,5 %. Il faut aussi noter qu'en l'absence de signal les deux transistors sont bloqués.

Schéma du circuit
On utilise une paire de transistors complémentaires si possible de même gain.
T1 est un transistor NPN et T2 un transistor PNP.
Le montage est alimenté entre +Vcc et −Vcc.
Chaque émetteur est relié à la charge par une résistance Re. Le rôle de ces résistances est d'empêcher l'emballement thermique des transistors. En cas d'augmentation du courant collecteur, la contre-réaction Re.Ie augmente et limite Ic. Comme la présence de Re diminue le gain on prend une valeur la plus faible possible
La charge Ru est branchée entre le point commun des résistances d'émetteur et la masse.
Le signal est appliqué directement sur les deux bases.

Droite de charge :
Pour T1 pendant sa durée de conduction, on a :
Vcc = Vce + Re. Ie + Ru.Ie.
Soit Ie = Ic = (Vcc −Vce) / Ru
Si T1 est bloqué Ib = 0 et Ic = 0 soit Vce = Vcc. Si T1 est saturé Vce = 0 et Ic = Vcc / Ru.

Point de repos : Si Ve = 0 Ib = 0 et Ic = 0. (transistor bloqué) .

On en déduit l'état des transistors et la tension de sortie en fonction des valeurs de la tension d'entrée..

−Vcc   −0,6 V   + 0,6 V     +Vcc
T1 est bloqué si Vbe < + 0,6 V T1 passant si Vbe < 0,6 V  
  T2 passant si Vbe < − 0,6 V T2 est bloqué si Vbe > − 0,6 V
Vs = − Vcc Vs = Ve + 0,6V Vs = 0 Vs = Ve − 0,6 V Vs = + Vcc

Si la tension d'entrée est supérieure à ± Vcc les transistors sont saturés.
Si la tension d'entrée est comprise entre ± 0,6 V la tension de sortie est nulle. Il y a alors une forte distorsion de croisement.

Rendement
Si la tension de sortie est Vs et le courant de sortie Is = Vs / Ru dans le cas d'un signal sinusoïdal la puissance utile vaut :
Pu = Vs2 / 2Ru
La puissance instantanée délivrée est la somme des puissances délivrées par chaque transistor p(t)i = Vcc.Ie1(t) − Vcc.Ie2(t)
Dans le cas d'un signal sinusoïdal la puissance fournie est Pf = 2.Vcc.Vs / π.R
Le rendement est donc η = π.Vs / 4.Vcc.
Le rendement théorique optimal est obtenu quand Vs = Vcc soit π / 4 ≈ 78%
Pour rappel, le rendement théorique d'un amplificateur classe A est de 25 %.

Correction de la distorsion de croisement
La distorsion de croisement résulte du seuil de conduction de la jonction base-émetteur des transistors. Pour corriger ce défaut on introduit deux diodes correctement polarisées au moyen de résistances Rp ajustées pour que la tension de seuil des transistors et des diodes soient identiques.
Si on suppose que la résistance du générateur est faible (cas d'une attaque en tension), on a :
Ve + Vd − Vbe − Re.Ie = Vs. Si Vd = Vbe et si on néglige Re.Ie car Re est très faible alors Vs ≈ Ve.
Remarque : Pour que les diodes restent conductrices, il faut que le courant qui les traverse reste positif. Ce courant est égal à celui que traverse Rp et le courant de base du transistor. Il faut donc que la valeur de Rp soit faible.

Composants utilisés
T1 = 2N1711 (Ic max = 0,6 A, P max = 0,6 W) T1 = 2N2905 (Ic max = 0,6 A, P max = 0,6 W)
D1 = D2 = 1N914 ou 1N4148
Vcc = 7,5 V
Re = 1 Ω. Ru = 20 Ω, Rp = 220 Ω.

Signaux sans correction de la distorsion de croisement Signaux avec correction