Étude d'une boîte "noire", mesures de résistances d'entrée et de sortie
Fondamental : Schéma équivalent d'un amplificateur
La figure suivante donne le schéma équivalent d'une "boîte noire".
C'est le schéma équivalent d'un amplificateur qui possède une résistance d'entrée définie par :
où
est l'intensité du courant d'entrée.
Pour un bon amplificateur, la résistance d'entrée sera grande afin que le courant d'entrée reste faible (le générateur ne se déchargera pas ou du moins lentement, si c'est une batterie).
Vue de la sortie, le montage est équivalent à un modèle de Thévenin : (on est en régime sinusoïdal et en notation complexe)
(t)
où
est la fonction de transfert en sortie ouverte (courant de sortie
nul) et
l'impédance de sortie de la boîte "noire".
L'impédance de sortie sera plutôt faible afin d'avoir en sortie un générateur pratiquement idéal.
Méthode : Mesure de la résistance d'entrée
On place une boîte de résistances variables entre la sortie du GBF et l'entrée de la boîte noire (voir figure).
On visualise en
la tension
aux bornes de l'entrée de la boîte noire et en
la tension
du GBF.
La règle du diviseur de tension donne :
Dans un premier temps, on choisit
, alors : 
Puis, on augmente la valeur de
afin de mesurer aux bornes de la boîte une tension moitié
. Par conséquent :
Donc :
Méthode : Mesure de la résistance de sortie
La tension d'entrée est de la forme :
On revient au montage de la figure ci-dessous.
On mesure sur la voie
de l'oscilloscope la tension aux bornes de la résistance R (qui est une succession de boîtes de résistances variables).
La règle du diviseur de tension donne, en supposant ici
réelle :
Choisir
très grande (voire "infinie"), alors : 
On diminue la valeur de
jusqu'à obtenir une tension moitié de celle que l'on avait avec
très grande (c'est facile à mesurer à l'oscilloscope). On en déduit alors que :
Complément : Caractéristiques de la boîte "noire"
Afin de connaître toutes les caractéristiques de la boîte noire, on peut réaliser l'étude suivante :
Tracer le diagramme de Bode de l'amplificateur : est-ce un filtre passe-bande par exemple, ou passe-bas ?
Déterminer ses caractéristiques (facteur de qualité, pulsations de coupure, ...)
Mettre en évidence les limitations du circuit à haute fréquence.
Mettre en évidence d'éventuelles limitations en tension et en courant (il ne faut pas que la tension de sortie sature, le fonctionnement doit rester linéaire).
