Qu'est-ce que la bande médiane dans la réponse en fréquence d'un amplificateur ?

La bande médiane (ou bande de fréquences moyennes) est la plage de fréquences sur laquelle un amplificateur (ou tout système linéaire) délivre un gain constant, nominal — généralement dans ±3 dB du gain de référence. C'est la région « plate » entre les fréquences de coupure inférieure et supérieure.

Définition bande médiane sur diagramme Bode

 Gain (dB)
│
│          ┌─────────────────────┐ ← Bande médiane (|Av| ≈ Av_milieu)
│          │                     │
│         / \                   │
│        /   \                  │
│_______/     \_______
      f_L     f_H
    Fréquence (log)
    │<------ Bande médiane ------>|

Paramètres clés

Paramètre	Symbole	Définition
Gain bande médiane	Av,milieu ou |Av|milieu	Gain région plate (ex: 40 dB = 100 V/V)
Fréquence coupure basse (coin)	fL, f1, f-3dB,basse	Fréquence où gain chute 3 dB sous bande médiane (action passe-haut)
Fréquence coupure haute (coin)	fH, f2, f-3dB,haute	Fréquence où gain chute 3 dB sous bande médiane (action passe-bas)
Bande passante (BP)	BP = fH - fL ≈ fH (si fH ≫ fL)	Largeur région bande médiane
Produit gain-bande passante	GBP = Av,milieu × fH	Constant systèmes single-pole (AOP)

Origines physiques coupures

Coupure basse fréquence (f_L) — Condensateurs couplage & dérivation

• Condensateurs couplage (C_C1, C_C2) : Bloquent CC, passent CA. Forment filtres passe-haut avec résistances entrée/sortie.
• Condensateur dérivation (C_E) : Court-circuite résistance dégénération émetteur/source en CA. f_L ≈ 1/(2πR_eqC_E).
• f_L typique 10 Hz – 100 Hz (audio), < 1 Hz (instrumentation).

Coupure haute fréquence (f_H) — Capacités internes

• BJT : C_π (diffusion base-émetteur), C_μ (jonction collecteur-base). Effet Miller multiplie C_μ par (1+A_v).
• MOSFET : C_gs, C_gd (Miller), C_ds.
• AOP : Condensateur compensation interne (pôle dominant).
• f_H typique 100 kHz – 10 MHz (audio), > 1 GHz (RF).

Bande médiane dans différents contextes

Système	Bande médiane typique	fL	fH
Ampli puissance audio	20 Hz – 20 kHz	< 10 Hz	> 50 kHz
Préampli micro	20 Hz – 20 kHz	< 5 Hz	> 100 kHz
Ampli instrumentation	CC – 10 kHz	CC (0 Hz)	10–100 kHz
LNA RF (2,4 GHz)	2,3–2,5 GHz	2,3 GHz	2,5 GHz
Ampli vidéo (NTSC)	CC – 4,2 MHz	CC	4,2 MHz
Boucle asservissement	CC – 100 Hz	CC	100 Hz

Signification conception

• Distorsion minimum : Bande médiane où facteur retour stable, gain boucle élevé → THD minimal.
• Linéarité phase : Délai groupe plat → distorsion signal minimale.
• Performance bruit : Bruit 1/f domine sous f_L ; bruit large bande intégré sur BP.
• Marges stabilité : Marges phase/gain mesurées fréquence gain unitaire (≈ f_H pour AOP gain unitaire stable).

Mesure bande médiane

1. Appliquer sinusoïde, balayer fréquence (échelle log).
2. Identifier région plate où variation gain < ±0,5 dB (plus serré que 3 dB).
3. Mesurer f_L, f_H aux points -3 dB.
4. Vérifier déphasage ≈ 0° (ampli inverseur : 180°) sur bande médiane.

Résumé : La bande médiane est la région d'exploitation utile d'un amplificateur — où gain est prévisible, distorsion faible, et phase linéaire. Objectifs conception : maximiser largeur bande médiane (haut f_H, bas f_L), aplanir gain, minimiser distorsion dedans.