RÉGULATEURS DE TENSION - LA TECHNIQUE VOUS

De nombreux régulateurs de tension peuvent être réalisés à par-tir d'un LM 3900, le plus simple étant celui de la figure 17, pour lequel il suffit d'ajouter simple-ment .une résistance et une diode zener. La tension sur l'entrée

«fnverting », qui est de 0,5 V envi--ron (V BE) apparaît aux. bornes de la résistance R dont , la valeur

déterminera le courant circulant dans la diode zener. Par exemple, avec une résistance R de 510

n,

il circulera dans la diodezener un courant de polarisation de. 1 mA' environ ce qui est suffisant pour . une diode de bonne qualité.

Le courant maximum qu'il est possible de tirer en sortie d'tin LM 3900 est de 10 mA et ceci se révèlera insuffisant dans bien des cas, il faudra alors ajouter un transistor ,(Qj) qui perm'ettra d'alimenter des charges plus

iinportantes (à la limite 10 mA multipliés par le gain du transis-tor), et diminuera l'impédance de sor):ie (Fig. 18).

L'un des quatre amplificateurs d'un LM 3900: peut être utilisé pour réguler l'alimentation du boî-tier afin d'assurer une protection contre les tensions élevées comme il est indiqué figure 19. La tension régulée en sortie est égale à la somme, de la tension zener de CR₂et du V BE de l'entrée « inver-ting». La diodezener CRI sert

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simplement à créer une -variation de tension. qui permette à la ten-sion de sortie dè l'amplificateur de contrôler la conduction du transis-tor QI' La valeur. de CRI doit être sensiblement égale à la moitié de celle de CRi. ,

Le courant base de QI est amené par RI' il doit être limité à 10 mA et se calcule comme suit:

Les performances du circuit de la figure 20 sont supérieures au précédent, bien que peu d'éléments aient été ajoutés. Les transistors QI et Q2 absorbent toute appari-tion de tension élevée (ils devront avoir des tensions de claquage prévues pour l'utilisation per~on

nelle de chacun) sans que le cou-rant varie.

. La diode zener est polarisée à 1 mA environ à l'aide de R4 et les résistances R3 et R6 apportent un gain qui permet de régler la tension de sortie à ' n'importe quelle valeur supérieure à V •.

Une compensation en tempéra-ture peut être obtenue en ramenant . une résistance R entre l'une des

entrées et la masse, la Qompensa-tion étant positive ou négative selon que cette résistance est sur

'l'entrée « non inverting» ou

« inverting ».

Il est possible de rendre ce cir-cuit moins sensible aux variations de la tension d'entrée en ajoutant les, éléments de la figure 21, et le compléter par une protection contre les courts-circuits, la résis-tance d'émetteur de

02

limitant le courant dans

02

a une valeur :

1 _V_o-2VDE

max. - R5

RÉALISATION DE FILTRES

ACTIFSRC

De récentes études sur les filtres actifs RC ont fait apparaître que les performances des filtres à plu-sieurs amplificateurs sont relative-ment peu sensibles aux tolerances ' des composants utilisés. Ceci rend évidemment beaucoup plus facile la réalisation en série de ces filtres et l'apparition d'un circuit comme le LM 39,00 permet d'envisager la réalisation de tels sous-ensembles

R, 10MQ

dans de meilleures condidons que par le passé.

Avant d'entreprendre l'étude de filtres à plusieurs amplificateurs, nous allons revenir sur les diffé-rents filtres à un seul amplifica-teur.

Filtre actif passe haut (Fig. 23) Ce circuit est polarisé à partir de la tension d'alimentation sur l'entrée « non inverting». Pour calculer les différents éléments du filtre, il faut d'abord choisir le gain Ho, la valeur de Q et la fréquence fc. Si le gain Ho est choisi égal à 1, tous les condensateurs ont la

même valeur. '

A partir des éléments que l'on s'est fixé Ho, Q et Wc = 2n

le,

il faut trouver RI' R_2, Cl' C₂ et C3 avec Cl

=

_C3.

1 •

Par exemple, il faut Ho

=

^l,

0 =

10 et fc

=

1 kHz, soit Wc

=

6,28

X 1Q!. '

Choisissons CI

=

300 pF. , RI

=

10 X 6,28 X 10³x 3 X 10-¹⁰ X 3 RI ~ 17,7 kQ

10 10 H) X 3

6,28 X 10³x 3 x

~= 15,9 MQ C₂

= +-

⁼^CI

Il apparaît que R₂ est une. vrueur très forte et qu'il serait bon de la réduire. Choisissons, par exemple, 10 MO, dans un rapport 1,59/1 avec la valeur trouvée. On reduira RI dans la même propor-tion, ce qui donne:

R - 17,7 X 10³ 11,1 kQ

1 - l,59

Pour les condensateurs, 'on réduit l'impédance qu'ils présen-tent dans le même rapport, ce qui

VO::!r.B,2 Voc

Fig. 19, - Pro/er/ioll rolllre les tensions ({el//rée é/el'ées e/ régulation automa·

tique.

Fig. 20. - Régulateur protégé contre les tensions d'entrée élevées avec dif.té-l'cI/ce de /ellsioll faible elltre

r

elltrée et la sortie.

Fig. 21. ~ Réduc/iol/ de ril!f1uellce .de la

/('1/.1';01/ c(('///rée.

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Fig. 22. - Limitatioll du courant de courl ·circuit.

fc=1kHz

V +/2

Fig. 23. - Filtre actif passe:haut.

.

ft ~ 1kHz Gain

=

lMQ

Fig. 24. - FiUre actif passe-bas.

=

1kHz

a =

⁵

Gain = 1

5l0pf,

l, ¹₂^. +7V

R, R2

1,+12

!

Fig. 25. - Polarisation du filtre passe-bas.

r. = mit

0=25 Gain = l5(23dB)

+7Voc

SOOkQ

Il

^R,^/iR.⁼^{R 1/2}

1

^R.

+l5Voc

Fig. 26. - Circuit de polarisa-tion équivalent.

Fig. 27; - Fillre passe-bande à UII

ump({!iralellr. Fig, 28. - Filtre passe~bande à deux amplificateurs.

, revient à multiplier leur capacité par l,59 et nous avons alors ; CI

=

_Cz

=

C₃

=

300 X l,59 Cl

=

477 pF Filtre actif passe bas (Fig. 24)

La détermination des éléments s'effectue de la manière suivante:

- Ho.

Q

et fc sont donnés'

~ RI" R₂, R_{3 ,} R4, Cl' C2

sont à calculer.

- Cl est considéré égal à k Cl' k étant une constante qui peut être utilisé pour ajuster les valeurs de composants. Dans l'hypothèse où k

=

1, on trouve CI

=

^C2, mais des valeurs de k supérieures peu-vent être choisies afut de réduire Ri et R_3, la valeur de C₂étant . augmentée dans les mêmes

pro-portions.

R R2

= ""R;

1 [y'1+4Q2(H_{u !}

III

2 Q WC CI . K 1

(,)2e ^C²1 R₂K

Supposons que l'on se soit fixé les caractéristiques suivantes:

Ho""L .

=

fe = 1 kHz, ce qui donne

=

6,28. 10³

Choisissons CI

=

300 pF et k

= l, ce qui donne C2

=

^{300 pF}

.également. En remplaçant par

leurs valeurs respectives les diffé-rents éléments connus dans les équations ci-dessus, on trouve;

R²

=

^2Xlx^6.28^x^103x^3x¹⁰¹⁰ 1±y'1 +(4x2) 1

soit Rz = 1,06 MO

R R2 _R2

=-g;;- -

l ^{1,06 Ma}

R -_. _ 1

J .. (6.28xlO^l)2(3xlQ-IO)2(l,06x10⁶)xl soit Rl

=

266

ka.

La résistance R4 est utilisée pour fixer le· niveau

de

polarisa-tion en sortie et sa valeur ne peut être déterminée qu'après avoir choisi les autres composants du filtre. Supposons que le niveau de tension continue à l'entrée est de 7 V et que ·la tension continue en sortie. doit également être de 7 V, nous sommes ramenés au circuit de la figure 25.

Notons· qu'en choisissant Ho égal à l, on obtient d'une part RI

=

Rz mais d'autre part on sim-plifie le calcul du circuit de polari-sation étant donné que Il

= 1

2 et que nous avons .ainsi un amplifica-teur continu de gain - 1. Les

résis-tances RI et R₂ sont en paral-lèle, ce qui permet de simplifier le circuit de la figure 25 et de parve-nir à son équivalent de la

figure 26. .

La' résistance R4 peut alors être déterminée de· la manière sui-vante:

soit R4

=

2 (~

+

266 X 10³) ~1,5 Ma 2

Filtre actif passe-bande (Fig. 2:7) Pour la réalisation de filtres passe-bande à dés fréquences bas-ses, avec un gain et un coefficient de surtension faible

«

10), un seul amplificateur peut être utilisé, le circuit utilisé étanf celui

de

la figure 27 .•

La méthode de calcul est la sui-vante:

- sont connus: Ho,

Q

et fo' -'-- sont à déterminer: RI' R_2,

R3, R4, CI et Cz' - on. définit CI

=

^C2 •

=

2 R3 (si V_ref•

=

V+)

Supposons que s'oient fixées les caractéristiques suivantes: -Ho

=

1 kHz soit Wo

=

6,28 X 10³ On se fixe arbitrairement CI

=

= 510 pF.

Des équations précédentes on tire : 5

(6,28

x

W) (5,1

x

10-¹°) soit RI ~ 1.57 Mn

.-R _ 5 1

2--(2x2S-I) (6.28x 10.1) (S.I x 10-10 )

soit Rz

=

32 kQ

R -'- 2 x 5

3. - (6,28 x 1Ql) (5,1 x 1O-^IQ)

soit R3

=

3,13 Mn R4

=

2 x 3,13 X 10⁶

soit R4 ~ 6,2 Mf.!

Filtre pâsse-bande a deux amplifi-cateurs (Fig. 28).

Afin d'atteindre des videurs de Q plus élevées (entre 10 et 50) et un gain phIS important, il est nécessaire de prévoir un' filtre à

\ deux amplificateurs qui ressemble à celui décrit précédemment avec . un seul amplificateur, le second

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permettant d'ajouter une réaction positive contrôlée dont l'effet est d'améliorer la courbe de réponse.

Les résistances Rs et RB sont utili-sées pour polariser la tension de caractéristiques suivantes :

Q =

25 et fo

=

1 kHz. amplificateurs (Fig. 29).

Afin de réduire l'influence de la représente toujours qu'un seul cir-cuit intégré dans lequel un élément amplificateur est encore disponi-ble pour une autre fonction.

Supposons que les caractéristi-.' ques à obtenir soient fo

=

1 kHz doit alors réajuster les résistances RI à R3 en leur appliquant le valeurs standard de résistances les plus proches de celles déterminées par le calcul.

CONCLUSIONS La fréquence limite d'utilisation de LM 3900 est de 2,5 MHz, soit revue américaine (IEEE Transec-tian and Circuit Theory - Mai

1971) met en évidence les limites imposées par les caractéristiques de Vamplificateur en faisant appa-raître que la valeur de Q ouverte de l'amplificateur.

. Wa est le pôle dominant de amplificateur en choisissant arbi-trairement une variation de 10 %

fréquence limite, pour laquelle un Q de 50 est envisageable sera: . fréquence limite à laquelle on peut espérer obtenir un Q de 50 est s'effectuant d'après les perfor-mances propres dentandées pour chaque application, et le l.M 3900 compte tenu de son prix, de sa bande .passante relativement importante, . et de son fonctionne-ntent sur une seule 'source d~ali-,

mentation peut être considéré comme un. excellent élément de base pour la réalisation des filtres actifs RC.

(à suivre) D'après Note d'Application National Sèmiconductor avec l'aimable autorisation de NS.

. France.

J.-CI. PIAT

Dans le document LA TECHNIQUE VOUS (Page 97-100)