Bases des circuits intégrés

Un electronic circuit est un groupe de composants électroniques connectés dans un but précis.

Un circuit électronique simple peut être conçu facilement car il nécessite peu de composants électroniques discrets et de connexions. Cependant, la conception d'un circuit électronique complexe est difficile, car elle nécessite plus de composants électroniques discrets et leurs connexions. La construction de tels circuits complexes prend également du temps et leur fiabilité est également moindre. Ces difficultés peuvent être surmontées avec des circuits intégrés.

Circuit intégré (IC)

Si plusieurs composants électroniques sont interconnectés sur une seule puce de matériau semi-conducteur, cette puce est appelée Integrated Circuit (IC). Il se compose de composants actifs et passifs.

Ce chapitre présente les avantages et les types de CI.

Avantages des circuits intégrés

Les circuits intégrés offrent de nombreux avantages. Ils sont discutés ci-dessous -

Compact size - Pour une fonctionnalité donnée, vous pouvez obtenir un circuit de plus petite taille à l'aide de circuits intégrés, par rapport à celui construit à l'aide d'un circuit discret.
Lesser weight- Un circuit construit avec des circuits intégrés pèse moins lourd que le poids d'un circuit discret utilisé pour mettre en œuvre la même fonction de circuit intégré. utilisant des circuits intégrés, par rapport à celui construit à l'aide d'un circuit discret.
Low power consumption - Les circuits intégrés consomment moins d'énergie qu'un circuit traditionnel, en raison de leur taille et de leur construction plus petites.
Reduced cost - Les circuits intégrés sont disponibles à un coût bien inférieur à celui des circuits discrets en raison de leurs technologies de fabrication et de l'utilisation de moins de matériaux que les circuits discrets.
Increased reliability - Comme ils utilisent moins de connexions, les circuits intégrés offrent une fiabilité accrue par rapport aux circuits numériques.
Improved operating speeds - Les circuits intégrés fonctionnent à des vitesses améliorées en raison de leurs vitesses de commutation et de leur moindre consommation d'énergie.

Types de circuits intégrés

Les circuits intégrés sont de deux types − Analog Integrated Circuits and Digital Integrated Circuits.

Circuits intégrés analogiques

Les circuits intégrés qui fonctionnent sur toute une plage de valeurs continues de l'amplitude du signal sont appelés Analog Integrated Circuits. Ceux-ci sont en outre classés dans les deux types comme discuté ici -

Linear Integrated Circuits- Un circuit intégré analogique est dit linéaire, s'il existe une relation linéaire entre sa tension et son courant. IC 741, un ampli opérationnel DIP (Dual In-line Package) à 8 broches, est un exemple de circuit intégré linéaire.
Radio Frequency Integrated Circuits- Un circuit intégré analogique est dit non linéaire, s'il existe une relation non linéaire entre sa tension et son courant. Un IC non linéaire est également appelé IC de radiofréquence.

Circuits intégrés numériques

Si les circuits intégrés ne fonctionnent qu'à quelques niveaux prédéfinis au lieu de fonctionner pour toute une plage de valeurs continues de l'amplitude du signal, alors on les appelle Digital Integrated Circuits.

Dans les chapitres suivants, nous discuterons de divers circuits intégrés linéaires et de leurs applications.

L'amplificateur opérationnel, également appelé amplificateur opérationnel, est un circuit intégré qui peut être utilisé pour effectuer diverses opérations linéaires, non linéaires et mathématiques. Un ampli-op est undirect coupled high gain amplifier. Vous pouvez utiliser l'ampli-op à la fois avec des signaux CA et CC. Ce chapitre traite des caractéristiques et des types d'amplis-op.

Construction de l'amplificateur opérationnel

Un ampli opérationnel se compose d'un ou plusieurs amplificateurs différentiels, d'un traducteur de niveau et d'un étage de sortie. Un amplificateur différentiel est présent à l'étage d'entrée d'un ampli-op et donc un ampli-op se compose detwo input terminals. L'un de ces terminaux est appeléinverting terminal et l'autre s'appelle le non-inverting terminal. Les bornes sont nommées en fonction de la relation de phase entre leurs entrées et sorties respectives.

Caractéristiques de l'amplificateur opérationnel

Les caractéristiques ou paramètres importants d'un amplificateur opérationnel sont les suivants:

Gain de tension en boucle ouverte
Tension de décalage de sortie
Mode commun Taux de réjection
Vitesse de balayage

Cette section examine ces caractéristiques en détail comme indiqué ci-dessous -

Gain de tension en boucle ouverte

Le gain de tension en boucle ouverte d'un ampli opérationnel est son gain différentiel sans aucun chemin de rétroaction.

Mathématiquement, le gain de tension en boucle ouverte d'un amplificateur opérationnel est représenté par -

$$A_{v}= \frac{v_0}{v_1-v_2}$$

Tension de décalage de sortie

La tension présente à la sortie d'un ampli-op lorsque sa tension d'entrée différentielle est nulle est appelée output offset voltage.

Mode commun Taux de réjection

Mode commun Taux de réjection (CMRR) d'un ampli opérationnel est défini comme le rapport du gain différentiel en boucle fermée, $A_{d}$ et le gain de mode commun, $A_{c}$.

Mathématiquement, CMRR peut être représenté par -

$$CMRR=\frac{A_{d}}{A_{c}}$$

Notez que le gain en mode commun, $A_{c}$ d'un ampli-op est le rapport entre la tension de sortie en mode commun et la tension d'entrée en mode commun.

Vitesse de balayage

La vitesse de balayage d'un amplificateur opérationnel est définie comme la vitesse maximale de variation de la tension de sortie due à une tension d'entrée échelonnée.

Mathématiquement, la vitesse de balayage (SR) peut être représentée par -

$$SR=Maximum\:of\:\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

Où, $V_{0}$est la tension de sortie. En général, la vitesse de balayage est mesurée soit$V/\mu\:Sec$ ou $V/m\:Sec$.

Types d'amplificateurs opérationnels

Un ampli-op est représenté par un symbole triangulaire ayant deux entrées et une sortie.

Les amplificateurs opérationnels sont de deux types: Ideal Op-Amp et Practical Op-Amp.

Ils sont discutés en détail comme indiqué ci-dessous -

Ampli-op idéal

Un ampli-op idéal n'existe qu'en théorie et n'existe pas en pratique. leequivalent circuit d'un ampli opérationnel idéal est illustré dans la figure ci-dessous -

Un ideal op-amp présente les caractéristiques suivantes -

Impédance d'entrée $Z_{i}=\infty\Omega$
Impédance de sortie $Z_{0}=0\Omega$
Gaine de tension en boucle ouverte $A_{v}=\infty$
Si la tension d'entrée (différentielle) $V_{i}=0V$, alors la tension de sortie sera $V_{0}=0V$
La bande passante est infinity. Cela signifie qu'un ampli opérationnel idéal amplifiera les signaux de n'importe quelle fréquence sans aucune atténuation.
Mode commun Taux de réjection (CMRR) est infinity.
Vitesse de balayage (SR) est infinity. Cela signifie que l'ampli opérationnel idéal produira un changement de sortie instantanément en réponse à une tension de pas d'entrée.

Ampli-op pratique

Pratiquement, les amplificateurs opérationnels ne sont pas idéaux et s'écartent de leurs caractéristiques idéales en raison de certaines imperfections lors de la fabrication. leequivalent circuit d'un ampli-op pratique est illustré dans la figure suivante -

UNE practical op-amp présente les caractéristiques suivantes -

Impédance d'entrée, $Z_{i}$ dans l'ordre de Mega ohms.
Impédance de sortie, $Z_{0}$ dans l'ordre de few ohms..
Gain de tension en boucle ouverte, $A_{v}$ sera high.

Lorsque vous choisissez un ampli opérationnel pratique, vous devez vérifier s'il remplit les conditions suivantes -

Impédance d'entrée, $Z_{i}$ devrait être aussi haut que possible.
Impédance de sortie, $Z_{0}$ devrait être aussi bas que possible.
Gain de tension en boucle ouverte, $A_{v}$ devrait être aussi haut que possible.
La tension de décalage de sortie doit être aussi faible que possible.
La bande passante de fonctionnement doit être aussi élevée que possible.
Le CMRR doit être aussi élevé que possible.
La vitesse de balayage doit être aussi élevée que possible.

Note - L'ampli-op IC 741 est l'ampli-op le plus populaire et le plus pratique.

On dit qu'un circuit est linear, s'il existe une relation linéaire entre son entrée et la sortie. De même, un circuit est ditnon-linear, s'il existe une relation non linéaire entre son entrée et sa sortie.

Les amplificateurs opérationnels peuvent être utilisés dans des applications linéaires et non linéaires. Voici les applications de base de l'ampli-op -

Amplificateur inverseur
Amplificateur non inverseur
Suiveur de tension

Ce chapitre décrit ces applications de base en détail.

Amplificateur inverseur

Un amplificateur inverseur prend l'entrée via sa borne inverseuse à travers une résistance $R_{1}$, et produit sa version amplifiée comme sortie. Cet amplificateur amplifie non seulement l'entrée, mais l'inverse également (change de signe).

le circuit diagram d'un amplificateur inverseur est illustré dans la figure suivante -

Notez que pour un ampli-op, la tension à la borne d'entrée inverseuse est égale à la tension à sa borne d'entrée non inverseuse. Physiquement, il n'y a pas de court-circuit entre ces deux terminaux maisvirtually, ils sont dans short avec l'un l'autre.

Dans le circuit illustré ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse est connectée à la masse. Cela signifie que zéro volt est appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un ampli-op sera de zéro volt.

le nodal equation au nœud de ce terminal est comme indiqué ci-dessous -

$$\frac{0-V_i}{R_1}+ \frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>\frac{-V_i}{R_1}= \frac{V_0}{R_f}$$

$$=>V_{0}=\left(\frac{-R_f}{R_1}\right)V_{t}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}= \frac{-R_f}{R_1}$$

Le rapport de la tension de sortie $V_{0}$ et la tension d'entrée $V_{i}$est le gain de tension ou le gain de l'amplificateur. Par conséquent, lagain of inverting amplifier est égal à $-\frac{R_f}{R_1}$.

Notez que le gain de l'amplificateur inverseur a un negative sign. Il indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

Amplificateur non inverseur

Un amplificateur non inverseur prend l'entrée via sa borne non inverseuse et produit sa version amplifiée comme sortie. Comme son nom l'indique, cet amplificateur amplifie simplement l'entrée, sans inverser ni changer le signe de la sortie.

le circuit diagram d'un amplificateur non inverseur est illustré dans la figure suivante -

En utilisant voltage division principle, nous pouvons calculer la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op comme indiqué ci-dessous -

$$=>V_{1} = V_{0}\left(\frac{R_1}{R_1+R_f}\right)$$

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel est la même que celle de la tension à sa borne d'entrée non inverseuse.

$$=>V_{1} = V_{i}$$

$$=>V_{0}\left(\frac{R_1}{R_1+R_f}\right)=V_{i}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}=\frac{R_1+R_f}{R_1}$$

$$=>\frac{V_0}{V_i}=1+\frac{R_f}{R_1}$$

Maintenant, le rapport de la tension de sortie $V_{0}$ et tension d'entrée $V_{i}$ ou le gain de tension ou gain of the non-inverting amplifier est égal à $1+\frac{R_f}{R_1}$.

Notez que le gain de l'amplificateur non inverseur a un positive sign. Il indique qu'il n'y a pas de différence de phase entre l'entrée et la sortie.

Suiveur de tension

UNE voltage followerest un circuit électronique, qui produit une sortie qui suit la tension d'entrée. C'est un cas particulier d'amplificateur non inverseur.

Si nous considérons la valeur de la résistance de rétroaction, $R_{f}$comme zéro ohms et (ou) la valeur de la résistance, 1 comme infini ohms, alors un amplificateur non inverseur devient un suiveur de tension. lecircuit diagram d'un suiveur de tension est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, la tension d'entrée $V_{i}$est directement appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op. Ainsi, la tension à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op est égale à$V_{i}$. Ici, la sortie est directement connectée à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel. Par conséquent, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op est égale à$V_{0}$.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est la même que celle de la tension à sa borne d'entrée non inverseuse.

$$=>V_{0} = V_{i}$$

Donc, la tension de sortie $V_{0}$ d'un suiveur de tension est égal à sa tension d'entrée $V_{i}$.

Ainsi, le gain of a voltage follower est égal à un puisque, les deux tensions de sortie $V_{0}$ et tension d'entrée $V_{i}$ du suiveur de tension sont les mêmes.

Dans le chapitre précédent, nous avons discuté des applications de base de op-amp. Notez qu'ils relèvent des opérations linéaires d'un ampli-op. Dans ce chapitre, parlons des circuits arithmétiques, qui sont également des applications linéaires de l'ampli-op.

Les circuits électroniques, qui effectuent des opérations arithmétiques sont appelés comme arithmetic circuits. En utilisant des amplificateurs opérationnels, vous pouvez créer des circuits arithmétiques de base tels qu'unadder et un subtractor. Dans ce chapitre, vous découvrirez chacun d'eux en détail.

Additionneur

Un additionneur est un circuit électronique qui produit une sortie, qui est égale à la somme des entrées appliquées. Cette section traite du circuit additionneur basé sur l'ampli opérationnel.

Un additionneur basé sur un ampli opérationnel produit une sortie égale à la somme des tensions d'entrée appliquées à sa borne inverseuse. Il est également appelé comme unsumming amplifier, puisque la sortie est amplifiée.

le circuit diagram d'un additionneur basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel est connectée à la terre. Cela signifie que zéro volt est appliqué à sa borne d'entrée non inverseuse.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un amplificateur opérationnel est la même que celle de la tension à sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera de zéro volt.

le nodal equation au nœud de la borne d'entrée inverseuse est

$$\frac{0-V_1}{R_1}+\frac{0-V_2}{R_2}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>\frac{V_1}{R_1}-\frac{V_2}{R_2}=\frac{V_0}{R_f}$$

$$=>V_{0}=R_{f}\left(\frac{V_1}{R_1}+\frac{V_2}{R_2}\right)$$

Si $R_{f}=R_{1}=R_{2}=R$, puis la tension de sortie $V_{0}$ sera -

$$V_{0}=-R{}\left(\frac{V_1}{R}+\frac{V_2}{R}\right)$$

$$=>V_{0}=-(V_{1}+V_{2})$$

Par conséquent, le circuit additionneur basé sur l'ampli opérationnel décrit ci-dessus produira la somme des deux tensions d'entrée $v_{1}$ et $v_{1}$, comme sortie, lorsque toutes les résistances présentes dans le circuit sont de même valeur. Notez que la tension de sortie$V_{0}$ d'un circuit additionneur a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

Soustracteur

Un soustracteur est un circuit électronique qui produit une sortie égale à la différence des entrées appliquées. Cette section traite du circuit de soustracteur basé sur l'ampli opérationnel.

Un soustracteur basé sur un amplificateur opérationnel produit une sortie égale à la différence des tensions d'entrée appliquées à ses bornes inverseuses et non inverseuses. Il est également appelé comme undifference amplifier, puisque la sortie est amplifiée.

le circuit diagram d'un soustracteur basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Maintenant, trouvons l'expression de la tension de sortie $V_{0}$ du circuit ci-dessus en utilisant superposition theorem en utilisant les étapes suivantes -

Étape 1

Tout d'abord, calculons la tension de sortie $V_{01}$ en considérant seulement $V_{1}$.

Pour cela, éliminez $V_{2}$en le faisant court-circuiter. Ensuite, nous obtenons lemodified circuit diagram comme indiqué dans la figure suivante -

Maintenant, en utilisant le voltage division principle, calculez la tension à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op.

$$=>V_{p}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)$$

Maintenant, le circuit ci-dessus ressemble à un amplificateur non inverseur ayant une tension d'entrée $V_{p}$. Par conséquent, la tension de sortie$V_{01}$ du circuit ci-dessus sera

$$V_{01}=V_{p}\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$$

Substitut, la valeur de $V_{p}$ dans l'équation ci-dessus, nous obtenons la tension de sortie $V_{01}$ en considérant seulement $V_{1}$, comme -

$$V_{01}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$$

Étape 2

Dans cette étape, trouvons la tension de sortie, $V_{02}$ en considérant seulement $V_{2}$. Similaire à celui de l'étape ci-dessus, éliminez$V_{1}$en le faisant court-circuiter. lemodified circuit diagram est illustré dans la figure suivante.

Vous pouvez observer que la tension à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op sera de zéro volt. Cela signifie que le circuit ci-dessus est simplement uninverting op-amp. Par conséquent, la tension de sortie$V_{02}$ du circuit ci-dessus sera -

$$V_{02}=\left(-\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

Étape 3

Dans cette étape, nous obtiendrons la tension de sortie $V_{0}$ du circuit soustracteur par adding the output voltagesobtenu aux étapes 1 et 2. Mathématiquement, il peut être écrit comme

$$V_{0}=V_{01}+V_{02}$$

Substituer les valeurs de $V_{01}$ et $V_{02}$ dans l'équation ci-dessus, nous obtenons -

$$V_{0}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)+\left(-\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

$$=>V_{0}=V_{1}\left(\frac{R_3}{R_2+R_3}\right)\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)-\left(\frac{R_f}{R_1}\right)V_{2}$$

Si $R_{f}=R_{1}=R_{2}=R_{3}=R$, puis la tension de sortie $V_{0}$ sera

$$V_{0}=V_{1}\left(\frac{R}{R+R}\right)\left(1+\frac{R}{R}\right)-\left(\frac{R}{R}\right)V_{2}$$

$$=>V_{0}=V_{1}\left(\frac{R}{2R}\right)(2)-(1)V_{2}$$

$$V_{0}=V_{1}-V_{2}$$

Ainsi, le circuit de soustracteur basé sur l'ampli opérationnel décrit ci-dessus produira une sortie, qui est la différence de deux tensions d'entrée $V_{1}$ et $V_{2}$, lorsque toutes les résistances présentes dans le circuit sont de même valeur.

Les circuits électroniques qui effectuent les opérations mathématiques telles que la différenciation et l'intégration sont appelés respectivement différentiateur et intégrateur.

Ce chapitre traite en détail des differentiatoret intégrateur. Veuillez noter que ceux-ci relèvent également des applications linéaires de l'ampli-op.

Différentiateur

UNE differentiatorest un circuit électronique qui produit une sortie égale à la première dérivée de son entrée. Cette section traite en détail du différenciateur basé sur l'ampli opérationnel.

Un différenciateur basé sur un amplificateur opérationnel produit une sortie, qui est égale au différentiel de tension d'entrée qui est appliquée à sa borne inverseuse. lecircuit diagram d'un différenciateur basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel sera égale à la tension présente à sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera de zéro volt.

L'équation nodale au nœud du terminal d'entrée inverseur est -

$$C\frac{\text{d}(0-V_{i})}{\text{d}t}+\frac{0-V_0}{R}=0$$

$$=>-C\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}=\frac{V_0}{R}$$

$$=>V_{0}=-RC\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}$$

Si $RC=1\sec$, puis la tension de sortie $V_{0}$ sera -

$$V_{0}=-\frac{\text{d}V_{i}}{\text{d}t}$$

Ainsi, le circuit de différenciation basé sur l'ampli opérationnel illustré ci-dessus produira une sortie, qui est le différentiel de tension d'entrée $V_{i}$, lorsque les amplitudes des impédances de la résistance et du condensateur sont réciproques.

Notez que la tension de sortie $V_{0}$ a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

Intégrateur

Un integratorest un circuit électronique qui produit une sortie qui est l'intégration de l'entrée appliquée. Cette section traite de l'intégrateur basé sur l'ampli opérationnel.

Un intégrateur basé sur un amplificateur opérationnel produit une sortie, qui est une intégrale de la tension d'entrée appliquée à sa borne inverseuse. lecircuit diagram d'un intégrateur basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit illustré ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel est connectée à la masse. Cela signifie que zéro volt est appliqué à sa borne d'entrée non inverseuse.

Selon virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera égale à la tension présente sur sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera de zéro volt.

le nodal equation à la borne d'entrée inverseuse -

$$\frac{0-V_i}{R}+C\frac{\text{d}(0-V_{0})}{\text{d}t}=0$$

$$=>\frac{-V_i}{R}=C\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}$$

$$=>\frac{\text{d}V_{0}}{\text{d}t}=-\frac{V_i}{RC}$$

$$=>{d}V_{0}=\left(-\frac{V_i}{RC}\right){\text{d}t}$$

En intégrant les deux côtés de l'équation ci-dessus, nous obtenons -

$$\int{d}V_{0}=\int\left(-\frac{V_i}{RC}\right){\text{d}t}$$

$$=>V_{0}=-\frac{1}{RC}\int V_{t}{\text{d}t}$$

Si $RC=1\sec$, puis la tension de sortie, $V_{0}$ sera -

$$V_{0}=-\int V_{i}{\text{d}t}$$

Ainsi, le circuit intégrateur basé sur l'amplificateur opérationnel décrit ci-dessus produira une sortie, qui est l'intégrale de la tension d'entrée $V_{i}$, lorsque l'amplitude des impédances de la résistance et du condensateur est réciproque.

Note - La tension de sortie, $V_{0}$ a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

La tension et le courant sont les grandeurs électriques de base. Ils peuvent être convertis l'un en l'autre en fonction des besoins.Voltage to Current Converter et actuel à Voltage Convertersont les deux circuits qui aident à une telle conversion. Ce sont également des applications linéaires des amplis-op. Ce chapitre les aborde en détail.

Convertisseur de tension en courant

UNE voltage to current converter ou V to I converter, est un circuit électronique qui prend le courant comme entrée et produit une tension comme sortie. Cette section traite du convertisseur tension-courant basé sur l'ampli opérationnel.

Un convertisseur tension-courant basé sur l'amplificateur opérationnel produit un courant de sortie lorsqu'une tension est appliquée à sa borne non inverseuse. lecircuit diagram d'un convertisseur tension-courant basé sur l'amplificateur opérationnel est illustré dans la figure suivante.

Dans le circuit illustré ci-dessus, une tension d'entrée $V_{i}$est appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op. Selon levirtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un ampli opérationnel sera égale à la tension à sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel sera$V_{i}$.

le nodal equation au nœud de la borne d'entrée inverseuse est -

$$\frac{V_i}{R_1}-I_{0}=0$$

$$=>I_{0}=\frac{V_t}{R_1}$$

Ainsi, le output current $I_{0}$ d'un convertisseur tension-courant est le rapport de sa tension d'entrée $V_{i}$ et résistance $R_{1}$.

Nous pouvons réécrire l'équation ci-dessus comme -

$$\frac{I_0}{V_i}=\frac{1}{R_1}$$

L'équation ci-dessus représente le rapport du courant de sortie $I_{0}$ et la tension d'entrée $V_{i}$ & c'est égal à la réciproque de la résistance $R_{1}$ Le rapport du courant de sortie $I_{0}$ et la tension d'entrée $V_{i}$ s'appelle comme Transconductance.

On sait que le rapport de la sortie et de l'entrée d'un circuit est appelé gain. Ainsi, le gain d'un convertisseur de tension en courant est la transconductance et il est égal à l'inverse de la résistance$R_{1}$.

Convertisseur courant-tension

UNE current to voltage converter ou I to V converterest un circuit électronique qui prend le courant comme entrée et produit une tension comme sortie. Cette section traite du convertisseur courant-tension basé sur l'amplificateur opérationnel.

Un convertisseur courant-tension basé sur l'amplificateur opérationnel produit une tension de sortie lorsqu'un courant est appliqué à sa borne inverseuse. lecircuit diagram d'un convertisseur courant-tension basé sur l'amplificateur opérationnel est illustré dans la figure suivante.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse d'un ampli opérationnel sera égale à la tension à sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera de zéro volt.

le nodal equation au nœud du terminal inverseur est -

$$-I_{i}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$-I_{i}=\frac{V_0}{R_f}$$

$$V_{0}=-R_{t}I_{i}$$

Ainsi, le output voltage, $V_{0}$ du convertisseur courant-tension est le produit (négatif) de la résistance de rétroaction, $R_{f}$ et le courant d'entrée, $I_{t}$. Observez que la tension de sortie,$V_{0}$ a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre le courant d'entrée et la tension de sortie.

Nous pouvons réécrire l'équation ci-dessus comme -

$$\frac{V_0}{I_i}=-R_{f}$$

L'équation ci-dessus représente le rapport de la tension de sortie $V_{0}$ et le courant d'entrée $I_{i}$, et il est égal au négatif de la résistance de rétroaction, $R_{f}$. Le rapport de la tension de sortie$V_{0}$ et courant d'entrée $I_{i}$ s'appelle comme Transresistance.

Nous savons que le rapport de sortie et d'entrée d'un circuit est appelé gain. Ainsi, le gain d'un convertisseur courant-tension est sa résistance trans et il est égal à la résistance de rétroaction (négative)$R_{f}$ .

UNE comparatorest un circuit électronique, qui compare les deux entrées qui lui sont appliquées et produit une sortie. La valeur de sortie du comparateur indique laquelle des entrées est la plus grande ou la plus petite. Veuillez noter que le comparateur relève des applications non linéaires des circuits intégrés.

Un amplificateur opérationnel se compose de deux bornes d'entrée et, par conséquent, un comparateur basé sur l'amplificateur opérationnel compare les deux entrées qui lui sont appliquées et produit le résultat de la comparaison en tant que sortie. Ce chapitre traite deop-amp based comparators.

Types de comparateurs

Les comparateurs sont de deux types: Inverting et Non-inverting. Cette section traite de ces deux types en détail.

Comparateur inverseur

Un inverting comparatorest un comparateur basé sur un amplificateur opérationnel pour lequel une tension de référence est appliquée à sa borne non inverseuse et la tension d'entrée est appliquée à sa borne inverseuse. Ce comparateur est appeléinverting comparateur parce que la tension d'entrée, qui doit être comparée, est appliquée à la borne inverseuse de l'ampli-op.

le circuit diagram d'un comparateur inverseur est illustré dans la figure suivante.

le operationd'un comparateur inverseur est très simple. Il produit l'une des deux valeurs,$+V_{sat}$ et $-V_{sat}$ à la sortie en fonction des valeurs de sa tension d'entrée $V_{i}$ et la tension de référence $V_{ref}$.

La valeur de sortie d'un comparateur inverseur sera $-V_{sat}$, pour lequel l'entrée $V_{i}$ la tension est supérieure à la tension de référence $V_{ref}$.
La valeur de sortie d'un comparateur inverseur sera $+V_{sat}$, pour lequel l'entrée $V_{i}$ est inférieure à la tension de référence $V_{ref}$.

Exemple

Laissez-nous dessiner le output wave form d'un comparateur inverseur, lorsqu'un signal d'entrée sinusoïdal et une tension de référence de zéro volt sont respectivement appliqués à ses bornes inverseuse et non inverseuse.

le operation du comparateur inverseur illustré ci-dessus est discuté ci-dessous -

Pendant le positive half cycledu signal d'entrée sinusoïdal, la tension présente à la borne inverseuse de l'ampli-op est supérieure à zéro volt. Par conséquent, la valeur de sortie du comparateur inverseur sera égale à$-V_{sat}$ pendant un demi-cycle positif du signal d'entrée sinusoïdal.
De même, pendant la negative half cycledu signal d'entrée sinusoïdal, la tension présente à la borne inverseuse de l'amplificateur opérationnel est inférieure à zéro volt. Par conséquent, la valeur de sortie du comparateur inverseur sera égale à$+V_{sat}$ pendant un demi-cycle négatif du signal d'entrée sinusoïdal.

La figure suivante montre le input and output waveforms d'un comparateur inverseur, lorsque la tension de référence est de zéro volt.

Dans la figure ci-dessus, nous pouvons observer que les transitions de sortie soit de $-V_{sat}$ à $+V_{sat}$ ou de $+V_{sat}$ à $-V_{sat}$chaque fois que le signal d'entrée sinusoïdal franchit zéro volt. En d'autres termes, la sortie change sa valeur lorsque l'entrée franchit zéro volt. Par conséquent, le circuit ci-dessus est également appeléinverting zero crossing detector.

Comparateur non inverseur

Un comparateur non inverseur est un comparateur basé sur un amplificateur opérationnel pour lequel une tension de référence est appliquée à sa borne inverseuse et la tension d'entrée est appliquée à sa borne non inverseuse. Ce comparateur basé sur un ampli opérationnel est appelénon-inverting comparateur parce que la tension d'entrée, qui doit être comparée, est appliquée à la borne non inverseuse de l'ampli-op.

le circuit diagram d'un comparateur non inverseur est illustré dans la figure suivante

le operationd'un comparateur non inverseur est très simple. Il produit l'une des deux valeurs,$+V_{sat}$ et $-V_{sat}$ à la sortie sur la base des valeurs de la tension d'entrée $V_{t}$ et la tension de référence $+V_{ref}$.

La valeur de sortie d'un comparateur non inverseur sera $+V_{sat}$, pour laquelle la tension d'entrée $V_{i}$ est supérieure à la tension de référence $+V_{ref}$.
La valeur de sortie d'un comparateur non inverseur sera $-V_{sat}$, pour laquelle la tension d'entrée $V_{i}$ est inférieure à la tension de référence $+V_{ref}$.

Exemple

Laissez-nous dessiner le output wave form d'un comparateur non inverseur, lorsqu'un signal d'entrée sinusoïdal et une tension de référence de zéro volt sont appliqués respectivement aux bornes non inverseuse et inverseuse de l'amplificateur opérationnel.

le operation d'un comparateur non inverseur est expliqué ci-dessous -

Pendant le positive half cycledu signal d'entrée sinusoïdal, la tension présente à la borne non inverseuse de l'ampli-op est supérieure à zéro volt. Par conséquent, la valeur de sortie d'un comparateur non inverseur sera égale à$+V_{sat}$ pendant le demi-cycle positif du signal d'entrée sinusoïdal.
De même, pendant la negative half cycledu signal d'entrée sinusoïdal, la tension présente à la borne non inverseuse de l'ampli-op est inférieure à zéro volt. Par conséquent, la valeur de sortie du comparateur non inverseur sera égale à$-V_{sat}$ pendant le demi-cycle négatif du signal d'entrée sinusoïdal.

La figure suivante montre le input and output waveforms d'un comparateur non inverseur, lorsque la tension de référence est de zéro volt.

À partir de la figure ci-dessus, nous pouvons observer que les transitions de sortie soit de $+V_{sat}$ à $-V_{sat}$ ou de $-V_{sat}$ à $+V_{sat}$chaque fois que le signal d'entrée sinusoïdal croise zéro volt. Cela signifie que la sortie change de valeur lorsque l'entrée franchit zéro volt. Par conséquent, le circuit ci-dessus est également appelénon-inverting zero crossing detector.

Les circuits électroniques qui effectuent les opérations mathématiques telles que le logarithme et l'anti-logarithme (exponentiel) avec une amplification sont appelés comme Logarithmic amplifier et Anti-Logarithmic amplifier respectivement.

Ce chapitre traite de la Logarithmic amplifier et Anti-Logarithmic amplifieren détail. Veuillez noter que ces amplificateurs relèvent d'applications non linéaires.

Amplificateur logarithmique

UNE logarithmic amplifier, ou un log amplifier, est un circuit électronique qui produit une sortie proportionnelle au logarithme de l'entrée appliquée. Cette section traite en détail de l'amplificateur logarithmique basé sur l'amplificateur opérationnel.

Un amplificateur logarithmique basé sur l'amplificateur opérationnel produit une tension à la sortie, qui est proportionnelle au logarithme de la tension appliquée à la résistance connectée à sa borne inverseuse. lecircuit diagram d'un amplificateur logarithmique basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse de l'amplificateur opérationnel est connectée à la terre. Cela signifie que zéro volt est appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op.

le nodal equation au nœud de la borne d'entrée inverseuse est -

$$\frac{0-V_i}{R_1}+I_{f}=0$$

$$=>I_{f}=\frac{V_i}{R_1}......Equation 1$$

Ce qui suit est le equation for current passant à travers une diode, lorsqu'elle est en polarisation directe -

$$I_{f}=I_{s} e^{(\frac{V_f}{nV_T})} ......Equation 2$$

où,

$I_{s}$ est le courant de saturation de la diode,

$V_{f}$ est la chute de tension aux bornes de la diode, lorsqu'elle est en polarisation directe,

$V_{T}$ est la tension thermique équivalente de la diode.

le KVL equation autour de la boucle de rétroaction de l'ampli op sera -

$$0-V_{f}-V_{0}=0$$

$$=>V_{f}=-V_{0}$$

Substituer la valeur de $V_{f}$ dans l'équation 2, nous obtenons -

$$I_{f}=I_{s} e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)} ......Equation 3$$

Observez que les termes du côté gauche de l'équation 1 et de l'équation 3 sont identiques. Par conséquent, assimilez le terme de droite de ces deux équations comme indiqué ci-dessous -

$$\frac{V_i}{R_1}=I_{s}e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)}$$

$$\frac{V_i}{R_1I_s}= e^{\left(\frac{-V_0}{nV_T}\right)}$$

Postuler natural logarithm des deux côtés, nous obtenons -

$$In\left(\frac{V_i}{R_1I_s}\right)= \frac{-V_0}{nV_T}$$

$$V_{0}=-{nV_T}In\left(\frac{V_i}{R_1I_s}\right)$$

Notez que dans l'équation ci-dessus, les paramètres n, ${V_T}$ et $I_{s}$sont des constantes. Donc, la tension de sortie$V_{0}$ sera proportionnel à la natural logarithm de la tension d'entrée $V_{i}$ pour une valeur fixe de résistance $R_{1}$.

Par conséquent, le circuit amplificateur logarithmique basé sur l'amplificateur opérationnel décrit ci-dessus produira une sortie, qui est proportionnelle au logarithme naturel de la tension d'entrée. ${V_T}$, quand ${R_1I_s}=1V$.

Observez que la tension de sortie $V_{0}$ a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

Amplificateur anti-logarithmique

Un anti-logarithmic amplifier, ou un anti-log amplifier, est un circuit électronique qui produit une sortie proportionnelle à l'anti-logarithme de l'entrée appliquée. Cette section traite en détail de l'amplificateur anti-logarithmique basé sur l'amplificateur opérationnel.

Un amplificateur anti-logarithmique basé sur un ampli opérationnel produit une tension en sortie, qui est proportionnelle à l'anti-logarithme de la tension appliquée à la diode connectée à sa borne inverseuse.

le circuit diagram d'un amplificateur anti-logarithmique basé sur un amplificateur opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op sera égale à la tension présente sur sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension à sa borne d'entrée inverseuse sera de zéro volt.

le nodal equation au nœud de la borne d'entrée inverseuse est -

$$-I_{f}+\frac{0-V_0}{R_f}=0$$

$$=>-\frac{V_0}{R_f}=I_{f}$$

$$=>V_{0}=-R_{f}I_{f}.........Equation 4$$

Nous savons que l'équation du courant circulant dans une diode, lorsqu'elle est en polarisation directe, est la suivante:

$$I_{f}=I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}$$

Substituer la valeur de $I_{f}$ dans l'équation 4, nous obtenons

$$V_{0}=-R_{f}\left \{{I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}}\right \}$$

$$V_{0}=-R_{f}{I_{s} e^{\left(\frac{V_f}{nV_T}\right)}}......Equation 5$$

L'équation KVL du côté d'entrée de la borne inverseuse de l'ampli opérationnel sera

$$V_{i}-V_{f}=0$$

$$V_{f}=V_{i}$$

En substituant, la valeur de dans l'équation 5, nous obtenons -

$$V_{0}=-R_{f}{I_{s} e^{\left(\frac{V_i}{nV_T}\right)}}$$

Notez que, dans l'équation ci-dessus, les paramètres n, ${V_T}$ et $I_{s}$sont des constantes. Donc, la tension de sortie${V_0}$ sera proportionnel à la anti-natural logarithm (exponentielle) de la tension d'entrée ${V_i}$, pour une valeur fixe de résistance de rétroaction ${R_f}$.

Par conséquent, le circuit amplificateur anti-logarithmique basé sur l'amplificateur opérationnel décrit ci-dessus produira une sortie, qui est proportionnelle au logarithme anti-naturel (exponentiel) de la tension d'entrée. ${V_i}$ quand, ${R_fI_s}= 1V$. Observez que la tension de sortie${V_0}$ a un negative sign, ce qui indique qu'il existe une différence de phase de 180 ⁰ entre l'entrée et la sortie.

AC et DC sont deux termes fréquents que vous rencontrez en étudiant le flux de charge électrique. Alternating Current (AC)a la propriété de changer son état en permanence. Par exemple, si nous considérons une onde sinusoïdale, le courant circule dans un sens pour un demi-cycle positif et dans le sens opposé pour un demi-cycle négatif. D'autre part,Direct Current (DC) ne circule que dans une seule direction.

Un circuit électronique, qui produit soit un signal CC, soit un signal CC pulsé, lorsqu'un signal CA lui est appliqué est appelé rectifier. Ce chapitre traite en détail des redresseurs basés sur ampli opérationnel.

Types de redresseurs

Les redresseurs sont classés en deux types: Half wave rectifier et Full wave rectifier. Cette section traite de ces deux types en détail.

Redresseur demi-onde

UNE half wave rectifier est un redresseur qui produit des demi-cycles positifs en sortie pour un demi-cycle de l'entrée et zéro en sortie pour l'autre demi-cycle de l'entrée.

le circuit diagram d'un redresseur demi-onde est illustré dans la figure suivante.

Observez que le schéma de circuit d'un redresseur demi-onde illustré ci-dessus ressemble à un amplificateur inverseur, avec deux diodes D ₁ et D ₂ en plus.

le working du circuit redresseur demi-onde illustré ci-dessus est expliqué ci-dessous

Pour le positive half cyclede l'entrée sinusoïdale, la sortie de l'ampli-op sera négative. Par conséquent, la diode D ₁ sera polarisée en direct.
Lorsque la diode D ₁ est en polarisation directe, la tension de sortie de l'ampli opérationnel sera de -0,7 V. Ainsi, la diode D ₂ sera polarisée en inverse. D'où leoutput voltage du circuit ci-dessus est zero volts.
Par conséquent, il y a no (zero) output du redresseur demi-onde pour le demi-cycle positif d'une entrée sinusoïdale.
Pour le negative half cycled'entrée sinusoïdale, la sortie de l'ampli-op sera positive. Par conséquent, les diodes D ₁ et D ₂ seront polarisées en inverse et polarisées en direct respectivement. Ainsi, la tension de sortie du circuit ci-dessus sera -

$$V_0=-\left(\frac{R_f}{R_1}\right)V_1$$

Par conséquent, la sortie d'un redresseur demi-onde sera un positive half cycle pour un demi-cycle négatif de l'entrée sinusoïdale.

Formes de vagues

le input et output waveforms d'un redresseur demi-onde sont représentés sur la figure suivante

Comme vous pouvez le voir sur le graphique ci-dessus, le schéma de circuit du redresseur demi-onde que nous avons discuté produira positive half cycles pour les demi-cycles négatifs de l'entrée sinusoïdale et la sortie zéro pour les demi-cycles positifs de l'entrée sinusoïdale

Redresseur pleine onde

UNE full wave rectifier produit des demi-cycles positifs à la sortie pour les deux demi-cycles de l'entrée.

le circuit diagram d'un redresseur pleine onde est illustré dans la figure suivante -

Le schéma de circuit ci-dessus se compose de deux amplificateurs opérationnels, deux diodes, D ₁ et D ₂ et cinq résistances, R ₁ à R ₅ . leworking du circuit redresseur pleine onde illustré ci-dessus est expliqué ci-dessous -

Pour le positive half cycled'une entrée sinusoïdale, la sortie du premier ampli-op sera négative. Par conséquent, les diodes D ₁ et D ₂ seront polarisées en direct et polarisées en inverse respectivement.
Ensuite, la tension de sortie du premier ampli opérationnel sera -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_i$$

Observez que la sortie du premier ampli opérationnel est connectée à une résistance R ₄ , qui est connectée à la borne inverseuse du deuxième ampli opérationnel. La tension présente à la borne non inverseuse du deuxième ampli-op est de 0 V. Ainsi, le deuxième ampli-op avec résistances, R ₄ et R ₄ agit comme uninverting amplifier.
La tension de sortie du deuxième ampli opérationnel sera

$$V_0=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

Substituting la valeur de $V_{01}$ dans l'équation ci-dessus, nous obtenons -

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_5}{R_4}\right)\left \{ -\left(\frac{R_2}{R_1}\right)V_{i} \right \}$$

$$=>V_{0}=\left(\frac{R_2R_5}{R_1R_4}\right)V_{i}$$
Par conséquent, la sortie d'un redresseur pleine onde sera un demi-cycle positif pour le positive half cycled'une entrée sinusoïdale. Dans ce cas, le gain de la sortie est$\frac{R_2R_5}{R_1R_4}$. Si nous considérons$R_{1}=R_{2}=R_{4}=R_{5}=R$, alors le gain de la sortie sera un.
Pour le negative half cycled'une entrée sinusoïdale, la sortie du premier ampli-op sera positive. Par conséquent, les diodes D ₁ et D ₂ seront polarisées en inverse et polarisées en direct respectivement.
La tension de sortie du premier ampli opérationnel sera -

$$V_{01}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}$$

La sortie du premier ampli opérationnel est directement connectée à la borne non inverseuse du deuxième ampli opérationnel. Maintenant, le deuxième ampli-op avec résistances, R ₄ et R ₅ agit comme unnon-inverting amplifier.

The output voltage of the second op-amp will be −

$$V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{01}$$

Substituting the value of $V_{01}$ in the above equation, we get

$$=>V_{0}=\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right) \left\{-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)V_{i}\right \} $$

$$=>V_{0}=-\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)V_{i}$$
Therefore, the output of a full wave rectifier will be a positive half cycle for the negative half cycle of sinusoidal input also. In this case, the magnitude of the gain of the output is $\left(\frac{R_3}{R_1}\right)\left(1+\frac{R_5}{R_4}\right)$. If we consider $R_{1}=2R_{3}=R_{4}=R_{5}=R$ then the gain of the output will be one.

The input and output waveforms of a full wave rectifier are shown in the following figure

Comme vous pouvez le voir dans la figure ci-dessus, le schéma de circuit du redresseur pleine onde que nous avons considéré ne produira que positive half cycles pour les demi-cycles positifs et négatifs d'une entrée sinusoïdale.

Wave shaping circuitssont les circuits électroniques, qui produisent la forme désirée à la sortie de la forme d'onde d'entrée appliquée. Ces circuits remplissent deux fonctions -

Atténuer la vague appliquée
Modifiez le niveau CC de l'onde appliquée.

Il existe deux types de circuits de mise en forme d'onde: Clippers et Clampers. Dans ce chapitre, vous découvrirez en détail les tondeuses.

Clippers basés sur un ampli opérationnel

UNE clipperest un circuit électronique qui produit une sortie en supprimant une partie de l'entrée au-dessus ou en dessous d'une valeur de référence. Cela signifie que la sortie d'un clipper sera la même que celle de l'entrée pour une partie autre que la partie découpée. Pour cette raison, l'amplitude crête à crête de la sortie d'un écrêteur sera toujours inférieure à celle de l'entrée.

Le principal avantage des clippers est qu'ils éliminent le bruit indésirable présent dans l'amplitude d'un signal alternatif.

Les clippers peuvent être classés dans les deux types suivants en fonction de la partie d'écrêtage de l'entrée.

Clipper positif
Clipper négatif

Ceux-ci sont discutés en détail comme indiqué ci-dessous -

Clipper positif

UNE positive clipper est un écrêteur qui ne coupe que la (les) partie (s) positive (s) du signal d'entrée.

le circuit diagramdu clipper positif est montré dans la figure suivante -

Dans le circuit illustré ci-dessus, un signal de tension sinusoïdal $V_{t}$est appliqué à la borne non inverseuse de l'ampli-op. La valeur de la tension de référence$V_{ref}$ peut être choisi en faisant varier la résistance $R_{2}$.

le operation du circuit illustré ci-dessus est expliqué ci-dessous -

Si la valeur de la tension d'entrée $V_i$ est inférieure à la valeur de la tension de référence $V_{ref}$, puis la diode D _{1 passe} . Ensuite, le circuit donné ci-dessus se comporte comme unvoltage follower. Par conséquent, la tension de sortie$V_{0}$ du circuit ci-dessus sera le même que celui de la tension d'entrée $V_{i}$, pour $V_{i}$ < $V_{ref}$.
Si la valeur de la tension d'entrée $V_{i}$ est supérieure à la valeur de la tension de référence $V_{ref}$, alors la diode D ₁ sera éteinte. Désormais, l'ampli opérationnel fonctionne en boucle ouverte puisque le chemin de rétroaction était ouvert. Par conséquent, la tension de sortie$V_{0}$ du circuit ci-dessus sera égale à la valeur de la tension de référence $V_{ref}$, pour $V_{i}$ > $V_{ref}$.

le input wave form et le correspondant output wave form d'un écrêteur positif pour une tension de référence positive $V_{ref}$, sont illustrés dans la figure suivante -

Clipper négatif

UNE negative clipperest un écrêteur qui ne coupe que la (les) partie (s) négative (s) du signal d'entrée. Vous pouvez obtenir le circuit de l'écrêteur négatif simplement en inversant la diode et en prenant la polarité inverse de la tension de référence, dans le circuit que vous avez vu pour un écrêteur positif.

le circuit diagram d'un clipper négatif est montré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, un signal de tension sinusoïdal $V_{i}$est appliqué à la borne non inverseuse de l'ampli-op. La valeur de la tension de référence$V_{ref}$ peut être choisi en faisant varier la résistance $R_{2}$.

le operation d'un circuit de clipper négatif est expliqué ci-dessous -

Si la valeur de la tension d'entrée $V_{t}$ est supérieure à la valeur de la tension de référence $V_{ref}$, puis la diode D _{1 passe} . Ensuite, le circuit ci-dessus se comporte comme unvoltage follower. Par conséquent, la tension de sortie$V_{0}$ du circuit ci-dessus sera le même que celui de la tension d'entrée $V_{i}$ pour $V_{i}$> $V_{ref}$.

Si la valeur de la tension d'entrée $V_{i}$est inférieure à la valeur de la tension de référence, alors la diode D ₁ sera éteinte. Désormais, l'ampli opérationnel fonctionne en boucle ouverte puisque le chemin de rétroaction est ouvert. Par conséquent, la tension de sortie$V_{0}$ du circuit ci-dessus sera égale à la valeur de la tension de référence,$V_{ref}$ pour $V_{i}$ < $V_{ref}$.

le input wave form et le correspondant output wave form d'un clipper négatif, pour une tension de référence négative $V_{ref}$, sont illustrés dans la figure suivante -

Dans le chapitre précédent, nous avons discuté des tondeuses. Maintenant, laissez-nous discuter d'autres types de circuits de mise en forme d'onde, à savoir les pinces.

Clampers basés sur un ampli opérationnel

UNE clamperest un circuit électronique qui produit une sortie, similaire à l'entrée mais avec un décalage du niveau DC. En d'autres termes, la sortie d'un clamper est une réplique exacte de l'entrée. Par conséquent, l'amplitude crête à crête de la sortie d'un clamper sera toujours égale à celle de l'entrée.

Les pinces sont utilisées pour introduire ou restaurer le niveau CC du signal d'entrée à la sortie. Il y atwo types des pinces basées sur l'ampli opérationnel basées sur le décalage CC de l'entrée.

Pince positive
Clamper négatif

Cette section décrit en détail ces deux types de pinces.

Pince positive

Un clamper positif est un circuit clamper qui produit une sortie de telle sorte que le signal d'entrée soit décalé verticalement d'une valeur CC positive.

le circuit diagram d'une pince positive est représentée sur la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, un sinusoidal voltage signal, $V_{i}$ est appliqué à la borne inverseuse de l'ampli-op via un réseau constitué d'un condensateur $C_{1}$ et une résistance $R_{1}$. Cela signifie que le signal de tension alternative est appliqué à la borne inverseuse de l'amplificateur opérationnel.

le DC reference voltage $V_{ref}$ est appliqué à la borne non inverseuse de l'ampli-op. La valeur de la tension de référence$V_{ref}$ peut être choisi en faisant varier la résistance $R_{2}$. Dans ce cas, nous obtiendrons une tension de référence$V_{ref}$ d'une valeur positive.

Le circuit ci-dessus produit un output, lequel is the combination (resultant sum) du signal de tension sinusoïdal $V_{i}$ et la tension de référence $V_{ref}$. Cela signifie que le circuit de serrage produit une sortie de telle sorte que le signal de tension sinusoïdale$V_{i}$ est décalé verticalement vers le haut de la valeur de la tension de référence $V_{ref}$.

La forme d'onde d'entrée et la forme d'onde de sortie correspondante du clamper positif sont illustrées dans la figure ci-dessus -

À partir de la figure ci-dessus, vous pouvez observer que le clamper positif décale la forme d'onde d'entrée appliquée vertically upwardà la sortie. La quantité de décalage dépendra de la valeur de la tension de référence CC.

Clamper négatif

UNE negative clamper est un circuit de blocage qui produit une sortie de telle sorte que le signal d'entrée soit décalé verticalement d'une valeur CC négative.

le circuit diagram de la pince négative est montré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, un sinusoidal voltage signal $V_{i}$ est appliqué à la borne inverseuse de l'ampli-op via un réseau qui se compose d'un condensateur C ₁ et d'une résistance$R_{1}$. Cela signifie que le signal de tension alternative est appliqué à la borne inverseuse de l'amplificateur opérationnel.

le DC reference voltage $V_{ref}$ est appliquée à la borne non inverseuse de l'ampli-op. La valeur de la tension de référence $V_{ref}$ peut être choisi en faisant varier la résistance $R_{2}$. Dans ce cas, nous obtiendrons la tension de référence$V_{ref}$ d'une valeur négative.

Le circuit ci-dessus produit une sortie, qui est la combinaison (somme résultante) du signal de tension sinusoïdal $V_{i}$ et tension de référence $V_{ref}$. Cela signifie que le circuit de serrage produit une sortie de telle sorte que le signal de tension sinusoïdale$V_{i}$ est décalé verticalement vers le bas de la valeur de la tension de référence $V_{ref}$.

La forme d'onde d'entrée et la forme d'onde de sortie correspondante d'un clamper négatif sont illustrées dans la figure suivante -

Nous pouvons observer à partir de la sortie que le clamper négatif décale la forme d'onde d'entrée appliquée vertically downwardà la sortie. La quantité de décalage dépendra de la valeur de la tension de référence CC.

Filterssont des circuits électroniques qui autorisent certaines composantes de fréquence et / ou en rejettent d'autres. Vous avez peut-être rencontré des filtres dans le didacticiel de théorie des réseaux. Ils sont passifs et sont les circuits ou réseaux électriques constitués d'éléments passifs comme une résistance, un condensateur et (ou) un inducteur.

Ce chapitre traite de active filters en détail.

Types de filtres actifs

Les filtres actifs sont les circuits électroniques, qui consistent en un élément actif comme un ou plusieurs amplis opérationnels ainsi que des éléments passifs comme une ou plusieurs résistances et un ou plusieurs condensateurs.

Les filtres actifs sont principalement classés dans les catégories suivantes four types en fonction de la bande de fréquences qu'ils autorisent et / ou rejettent -

Filtre passe-bas actif
Filtre passe-haut actif
Filtre passe-bande actif
Filtre d'arrêt de bande actif

Filtre passe-bas actif

Si un filtre actif autorise (passe) uniquement low frequency composants et rejette (bloque) tous les autres composants haute fréquence, puis il est appelé comme un active low pass filter.

le circuit diagram d'un filtre passe-bas actif est illustré dans la figure suivante -

Nous savons que le réseau électrique, qui est connecté à la borne non inverseuse d'un ampli-op est un passive low pass filter. Ainsi, l'entrée d'une borne non inverseuse d'un amplificateur opérationnel est la sortie d'un filtre passe-bas passif.

Observez que le circuit ci-dessus ressemble à un non-inverting amplifier. Il a la sortie d'un filtre passe-bas passif comme entrée de la borne non inverseuse de l'ampli-op. Par conséquent, il produit une sortie, qui est$\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ fois l'entrée présente sur la borne non inverseuse.

Nous pouvons choisir les valeurs de $R_{f}$ et $R_{1}$ convenablement pour obtenir le desired gainà la sortie. Supposons, si nous considérons les valeurs de résistance de$R_{f}$ et $R_{1}$ comme zéro ohms et infini ohms, alors le circuit ci-dessus produira un unity gain sortie filtre passe-bas.

Filtre passe-haut actif

Si un filtre actif autorise (passe) uniquement high frequency composants et rejette (bloque) tous les autres composants basse fréquence, alors il est appelé un active high pass filter.

le circuit diagram d'un filtre passe-haut actif est illustré dans la figure suivante -

Nous savons que le réseau électrique, qui est connecté à la borne non inverseuse d'un ampli-op est un passive high pass filter. Ainsi, l'entrée d'un terminal non inverseur de l'amplificateur opérationnel est la sortie du filtre passe-haut passif.

Maintenant, le circuit ci-dessus ressemble à un non-inverting amplifier. Il a la sortie d'un filtre passe-haut passif comme entrée à la borne non inverseuse de l'ampli-op. Par conséquent, il produit une sortie, qui est$\left(1+\frac{R_f}{R_1}\right)$ fois l'entrée présente sur sa borne non inverseuse.

Nous pouvons choisir les valeurs de $R_f$ et $R_1$ convenablement pour obtenir le desired gainà la sortie. Supposons, si nous considérons les valeurs de résistance de$R_{f}$ et $R_{1}$ comme zéro ohms et infini ohms, alors le circuit ci-dessus produira un unity gain sortie filtre passe-haut.

Filtre passe-bande actif

Si un filtre actif autorise (passe) une seule bande de fréquences, alors il est appelé active band pass filter. En général, cette bande de fréquences se situe entre la gamme basse fréquence et la gamme haute fréquence. Ainsi, le filtre passe-bande actif rejette (bloque) à la fois les composantes basse et haute fréquence.

le circuit diagram d'un filtre passe-bande actif est illustré dans la figure suivante

Observez qu'il y a two parts dans le schéma de circuit du filtre passe-bande actif: La première partie est un filtre passe-haut actif, tandis que la seconde partie est un filtre passe-bas actif.

La sortie du filtre passe-haut actif est appliquée en tant qu'entrée du filtre passe-bas actif, ce qui signifie que le filtre passe-haut actif et le filtre passe-bas actif sont cascaded afin d'obtenir la sortie de telle sorte qu'elle ne contienne qu'une bande de fréquences particulière.

le active high pass filter, qui est présent au premier étage permet les fréquences supérieures à la lower cut-off frequencydu filtre passe-bande actif. Il faut donc choisir les valeurs de$R_{B}$ et $C_{B}$ convenablement, pour obtenir le lower cut-off frequency du filtre passe-bande actif.

De même, le active low pass filter, qui est présent au deuxième étage autorise les fréquences plus petites que la fréquence de coupure plus élevée du filtre passe-bande actif. Il faut donc choisir les valeurs de$R_{A}$ et $C_{A}$ convenablement pour obtenir le higher cut-off frequency du filtre passe-bande actif.

Par conséquent, le circuit dans le diagramme décrit ci-dessus produira une sortie de filtre passe-bande actif.

Filtre d'arrêt de bande actif

Si un filtre actif rejette (bloque) une bande de fréquences particulière, il est appelé active band stop filter. En général, cette bande de fréquences se situe entre la gamme basse fréquence et la gamme haute fréquence. Ainsi, le filtre d'arrêt de bande actif permet (passe) les composants à basse et haute fréquence.

le block diagram d'un filtre coupe-bande actif est illustré dans la figure suivante -

Observez que le schéma fonctionnel d'un filtre coupe-bande actif se compose de deux blocs dans son premier étage: un filtre passe-bas actif et un filtre passe-haut actif. Les sorties de ces deux blocs sont appliquées en tant qu'entrées au bloc présent dans le deuxième étage. Alors lesumming amplifier produit une sortie, qui est la version amplifiée de la somme des sorties du filtre passe-bas actif et du filtre passe-haut actif.

Par conséquent, la sortie du schéma fonctionnel ci-dessus sera le output of an active band stop , lorsque nous choisissons la fréquence de coupure du filtre passe-bas pour être plus petite que la fréquence de coupure d'un filtre passe-haut.

le circuit diagram d'un filtre coupe-bande actif est illustré dans la figure suivante -

Nous avons déjà vu les schémas de circuit d'un filtre passe-bas actif, d'un filtre passe-haut actif et d'un amplificateur sommateur. Observez que nous avons obtenu ce qui précèdecircuit diagram du filtre d'arrêt de bande actif en remplaçant les blocs par les schémas de circuit respectifs dans le schéma de principe d'un filtre d'arrêt de bande actif.

Un oscillateur est un circuit électronique qui produit un signal périodique. Si l'oscillateur produit des oscillations sinusoïdales, il est appelésinusoidal oscillator. Il convertit l'énergie d'entrée d'une source CC en une énergie de sortie CA d'un signal périodique. Ce signal périodique aura une fréquence et une amplitude spécifiques.

le block diagram d'un oscillateur sinusoïdal est illustré dans la figure suivante -

La figure ci-dessus se compose principalement de two blocks: un amplificateur et un réseau de rétroaction. Le réseau de rétroaction prend une partie de la sortie de l'amplificateur en tant qu'entrée et produit un signal de tension. Ce signal de tension est appliqué en tant qu'entrée à l'amplificateur.

Le schéma de principe d'un oscillateur sinusoïdal illustré ci-dessus produit des oscillations sinusoïdales, lorsque ce qui suit two conditions sont satisfaits -

le loop gain $A_{v}\beta$ du schéma de principe ci-dessus de l'oscillateur sinusoïdal doit être supérieur ou égal à unity. Ici,$A_{v}$ et $\beta$ sont respectivement le gain de l'amplificateur et le gain du réseau de rétroaction.
Le total phase shift autour de la boucle du schéma de principe ci-dessus d'un oscillateur sinusoïdal doit être soit 0⁰ ou 360⁰.

Les deux conditions ci-dessus ensemble sont appelées comme Barkhausen criteria.

Oscillateurs basés sur un ampli opérationnel

Il y a two types d'oscillateurs basés sur un ampli opérationnel.

Oscillateur à déphasage RC
Oscillateur à pont de Wien

Cette section traite de chacun d'eux en détail.

Oscillateur à décalage de phase RC

L'oscillateur basé sur l'ampli-op, qui produit un signal de tension sinusoïdal à la sortie à l'aide d'un amplificateur inverseur et d'un réseau de rétroaction est connu sous le nom de RC phase shift oscillator. Ce réseau de rétroaction se compose de trois sections RC en cascade.

le circuit diagram d'un oscillateur à déphasage RC est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, l'ampli opérationnel fonctionne en inverting mode. Par conséquent, il fournit un déphasage de 180 ⁰ . Le réseau de rétroaction présent dans le circuit ci-dessus fournit également un déphasage de 180 ⁰ , puisque chaque section RC fournit un déphasage de 60 ⁰ . Par conséquent, le circuit ci-dessus fournit un déphasage total de 360 ^° à une certaine fréquence.

le output frequency d'un oscillateur à déphasage RC est -

$$f=\frac{1}{2\Pi RC\sqrt[]{6}}$$

le gain $A_{v}$ d'un amplificateur inverseur doit être supérieur ou égal à -29,

$$i.e.,-\frac{R_f}{R_1}\geq-29$$

$$=>\frac{R_f}{R_1}\geq-29$$

$$=>R_{f}\geq29R_{1}$$

Donc, nous devrions considérer la valeur de la résistance de rétroaction $R_{f}$, au moins 29 fois la valeur de la résistance $R_{1}$, afin de produire des oscillations soutenues à la sortie d'un oscillateur à déphasage RC.

Oscillateur de pont de Wien

L'oscillateur basé sur l'ampli-op, qui produit un signal de tension sinusoïdal à la sortie à l'aide d'un amplificateur non inverseur et d'un réseau de rétroaction est connu sous le nom de Wien bridge oscillator.

le circuit diagram d'un oscillateur à pont de Wien est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit illustré ci-dessus pour l'oscillateur à pont Wein, l'ampli opérationnel fonctionne en non inverting mode. Par conséquent, il fournit un déphasage de 00. Ainsi, le réseau de rétroaction présent dans le circuit ci-dessus ne doit fournir aucun déphasage.

Si le réseau de rétroaction fournit un certain déphasage, nous devons balance the bridgede manière à éviter tout déphasage. Ainsi, le circuit ci-dessus fournit un déphasage total de 0 ⁰ à une certaine fréquence.

le output frequency de l'oscillateur à pont de Wien est

$$f=\frac{1}{2\Pi RC}$$

le gain $A_{v}$ de l'amplificateur non inverseur doit être supérieur ou égal à 3

$$i.e.,1+\frac{R_f}{R_1}\geq3$$

$$=>\frac{R_f}{R_1}\geq2$$

$$=>R_{f}\geq2R_{1}$$

Donc, nous devrions considérer la valeur de la résistance de rétroaction $R_{f}$ au moins deux fois la valeur de la résistance, $R_{1}$ afin de produire des oscillations soutenues à la sortie de l'oscillateur à pont de Wien.

UNE waveform generatorest un circuit électronique, qui génère une onde standard. Il existe deux types de générateurs de formes d'onde basés sur un ampli opérationnel -

Générateur d'onde carrée
Générateur d'ondes triangulaires

Ce chapitre décrit en détail chacun de ces générateurs de formes d'onde basés sur un ampli opérationnel.

Générateur d'onde carrée

UNE square wave generatorest un circuit électronique qui génère une onde carrée. Cette section traite des générateurs d'ondes carrées basés sur un ampli opérationnel.

le circuit diagram d'un générateur d'ondes carrées basé sur un ampli opérationnel est illustré dans la figure suivante

Observez que dans le schéma ci-dessus, la résistance $R_{1}$est connecté entre la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op et sa sortie de l'ampli-op. Alors, la résistance$R_{1}$ est utilisé dans le negative feedback. De même, la résistance$R_{2}$est connecté entre la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op et sa sortie. Alors, la résistance$R_{2}$ est utilisé dans le positive feedback chemin.

Un condensateur C est connecté entre la borne d'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel et la masse. Alors levoltage across capacitor Csera la tension d'entrée à cette borne inverseuse de l'ampli-op. De même, une résistance$R_{3}$est connecté entre la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op et la masse. Alors levoltage across resistor $R_{3}$ sera la tension d'entrée à cette borne non inverseuse de l'ampli-op.

le operation d'un générateur d'onde carrée est expliqué ci-dessous -

Supposons qu'il y ait no chargestocké initialement dans le condensateur. Ensuite, la tension présente à la borne inverseuse de l'ampli-op est de zéro volt. Mais, il y a une tension de décalage à la borne non inverseuse de l'ampli-op. Pour cette raison, la valeur présente à la sortie du circuit ci-dessus sera$+V_{sat}$.
Maintenant, le condensateur C démarre charging à travers une résistance $R_{1}$. La valeur présente à la sortie du circuit ci-dessus passera à$-V_{sat}$, lorsque la tension aux bornes du condensateur C atteint juste supérieure à la tension (valeur positive) aux bornes de la résistance $R_{3}$.
Le condensateur C démarre discharging à travers une résistance $R_{1}$, lorsque la sortie du circuit ci-dessus est $-V_{sat}$. La valeur présente à la sortie du circuit ci-dessus passera à$+V_{sat}$, lorsque la tension aux bornes du condensateur C atteint juste moins que (plus négative) la tension (valeur négative) aux bornes de la résistance $R_{3}$.

Ainsi, le circuit illustré dans le schéma ci-dessus produira un square wave à la sortie comme indiqué sur la figure suivante -

À partir de la figure ci-dessus, nous pouvons observer que la sortie du générateur d'onde carrée aura l'une des deux valeurs: $+V_{sat}$ et $-V_{sat}$. Ainsi, la sortie reste à une valeur pendant une certaine durée, puis passe à une autre valeur et y reste pendant une certaine durée. De cette façon, cela continue.

Générateur d'ondes triangulaires

Un générateur d'ondes triangulaires est un circuit électronique qui génère une onde triangulaire. leblock diagram d'un générateur d'ondes triangulaires est illustré dans la figure suivante -

Le schéma de principe d'un générateur d'ondes triangulaires contient principalement deux blocs: un générateur d'ondes carrées et un intégrateur. Ces deux blocs sontcascaded. Cela signifie que la sortie du générateur d'onde carrée est appliquée comme une entrée de l'intégrateur. Notez que l'intégration d'une onde carrée n'est rien d'autre qu'une onde triangulaire.

le circuit diagram d'un générateur d'ondes triangulaires basé sur un amplificateur opérationnel est illustré dans la figure suivante -

Nous avons déjà vu les schémas de circuit d'un générateur d'onde carrée et d'un intégrateur. Observez que nous avons obtenu ce qui précèdecircuit diagram d'un générateur d'ondes triangulaires basé sur un amplificateur opérationnel en remplaçant les blocs par les schémas de circuit respectifs dans le schéma fonctionnel d'un générateur d'ondes triangulaires.

le 555 Timer IC tire son nom des trois $5K\Omega$résistances utilisées dans son réseau diviseur de tension. Ce circuit intégré est utile pour générer des retards et des oscillations précis. Ce chapitre explique en détail le 555 Timer.

Schéma des broches et schéma fonctionnel

Dans cette section, parlons d'abord du diagramme des broches du 555 Timer IC, puis de son diagramme fonctionnel.

Diagramme des broches

Le 555 Timer IC est un mini boîtier double en ligne (DIP) à 8 broches. lepin diagram d'un circuit intégré de minuterie 555 est illustré dans la figure suivante -

La signification de chaque broche est explicite à partir du diagramme ci-dessus. Ce 555 Timer IC peut fonctionner avec une alimentation CC de + 5V à + 18V. Il est principalement utile pour générernon-sinusoidal formes d'onde comme le carré, la rampe, l'impulsion, etc.

Diagramme fonctionnel

La représentation illustrée montrant les détails internes d'un 555 Timer est connue sous le nom de diagramme fonctionnel.

le functional diagram du 555 Timer IC est illustré dans la figure suivante -

Notez que le schéma fonctionnel du 555 Timer contient un réseau de diviseurs de tension, deux comparateurs, une bascule SR, deux transistors et un inverseur. Cette section décrit en détail le but de chaque bloc ou composant -

Réseau diviseur de tension

Le réseau diviseur de tension se compose de trois $5K\Omega$ résistances connectées en série entre la tension d'alimentation $V_{cc}$ et au sol.
Ce réseau fournit une tension de $\frac{V_{cc} }{3}$ entre un point et un sol, s'il n'en existe qu'un $5K\Omega$résistance. De même, il fournit une tension de$\frac{2V_{cc} }{3}$ entre un point et le sol, s'il n'y en a que deux $5K\Omega$ résistances.

Comparateur

Le schéma fonctionnel d'un 555 Timer IC se compose de deux comparateurs: un comparateur supérieur (UC) et un comparateur inférieur (LC).
Rappelez-vous qu'un comparator compare les deux entrées qui lui sont appliquées et produit une sortie.
Si la tension présente à la borne non inverseuse d'un ampli-op est supérieure à la tension présente à sa borne inverseuse, alors la sortie du comparateur sera $+V_{sat}$. Cela peut être considéré commeLogic High ('1') dans la représentation numérique.
Si la tension présente à la borne non inverseuse de l'ampli-op est inférieure ou égale à la tension à sa borne inverseuse, la sortie du comparateur sera $-V_{sat}$. Cela peut être considéré commeLogic Low ('0') dans la représentation numérique.

Flip-Flop SR

Rappelez-vous qu'un SR flip-flopfonctionne avec des transitions d'horloge positives ou des transitions d'horloge négatives. Il a deux entrées: S et R, et deux sorties: Q (t) et Q (t) '. Les sorties, Q (t) et Q (t) 'sont complémentaires l'une de l'autre.
Le tableau suivant montre les state table d'une bascule SR

S	R	Q (t + 1)
0	0	Q (t)
0	1	0
1	0	1
1	1	-

Ici, Q (t) et Q (t + 1) sont respectivement l'état présent et l'état suivant. Ainsi, la bascule SR peut être utilisée pour l'une de ces trois fonctions telles que Hold, Reset & Set en fonction des conditions d'entrée, lorsqu'une transition positive (négative) du signal d'horloge est appliquée.
Les sorties du comparateur inférieur (LC) et du comparateur supérieur (UC) sont appliquées comme inputs of SR flip-flop comme indiqué dans le schéma fonctionnel du 555 Timer IC.

Transistors et inverseur

Le schéma fonctionnel d'un 555 Timer IC se compose d'un transistor npn $Q_{1}$ et un transistor pnp $Q_{2}$. Le transistor NPN$Q_{1}$sera activé si la tension de la base à l'émetteur est positive et supérieure à la tension d'enclenchement. Sinon, il sera désactivé.
Le transistor PNP $Q_{2}$ est utilisé en tant que buffer afin d'isoler l'entrée de réinitialisation de la bascule SR et du transistor npn $Q_{1}$.
le inverter utilisé dans le schéma fonctionnel d'un 555 Timer IC effectue non seulement l'action d'inversion, mais amplifie également le niveau de puissance.

Le 555 Timer IC peut être utilisé en fonctionnement mono-stable afin de produire une impulsion en sortie. De même, il peut être utilisé en fonctionnement astable pour produire une onde carrée en sortie.

Boucle à verrouillage de phase (PLL)est l'un des blocs vitaux des systèmes linéaires. Il est utile dans les systèmes de communication tels que les radars, les satellites, les FM, etc.

Ce chapitre traite en détail du schéma de principe de PLL et IC 565.

Schéma fonctionnel de PLL

Une boucle à verrouillage de phase (PLL) se compose principalement des éléments suivants three blocks -

Détecteur de phase
Filtre passe-bas actif
Oscillateur contrôlé en tension (VCO)

le block diagram de PLL est montré dans la figure suivante -

La sortie d'un détecteur de phase est appliquée en tant qu'entrée du filtre passe-bas actif. De même, la sortie du filtre passe-bas actif est appliquée en tant qu'entrée de VCO.

le working d'une PLL est la suivante -

Phase detector produit une tension continue, qui est proportionnelle à la différence de phase entre le signal d'entrée ayant une fréquence de $f_{in}$ et un signal de retour (sortie) ayant une fréquence de $f_{out}$.
UNE Phase detector est un multiplicateur et il produit deux composantes de fréquence à sa sortie - somme des fréquences $f_{in}$ et $f_{out}$ et différence de fréquences $f_{in}$ & $f_{out}$.
Un active low pass filterproduit une tension continue à sa sortie, après avoir éliminé la composante haute fréquence présente en sortie du détecteur de phase. Il amplifie également le signal.
UNE VCOproduit un signal ayant une certaine fréquence, lorsqu'aucune entrée ne lui est appliquée. Cette fréquence peut être décalée de chaque côté en lui appliquant une tension continue. Par conséquent, l'écart de fréquence est directement proportionnel à la tension continue présente à la sortie d'un filtre passe-bas.

Les opérations ci-dessus ont lieu jusqu'à ce que la fréquence du VCO soit égale à la fréquence du signal d'entrée. En fonction du type d'application, nous pouvons utiliser soit la sortie du filtre passe-bas actif, soit la sortie d'un VCO. Les PLL sont utilisées dans de nombreuxapplications tels que démodulateur FM, générateur d'horloge, etc.

PLL opère dans l'un des following three modes -

Mode de fonctionnement gratuit
Mode de capture
Mode de verrouillage

Initialement, PLL opère en free running modelorsqu'aucune entrée ne lui est appliquée. Lorsqu'un signal d'entrée ayant une certaine fréquence est appliqué à PLL, alors la fréquence du signal de sortie du VCO commencera à changer. À ce stade, on dit que la PLL fonctionne dans lecapture mode. La fréquence du signal de sortie du VCO changera continuellement jusqu'à ce qu'elle soit égale à la fréquence du signal d'entrée. Maintenant, on dit que PLL fonctionne dans lelock mode.

IC 565

IC 565 est le circuit intégré à boucle à verrouillage de phase le plus couramment utilisé. Il s'agit d'un ensemble DIP (Dual-Inline Package) à 14 broches. lepin diagram de IC 565 est illustré dans la figure suivante -

Le but de chaque broche est explicite d'après le diagramme ci-dessus. Sur 14 broches, seulement 10 broches (numéro de broche 1 à 10) sont utilisées pour le fonctionnement de PLL. Ainsi, les 4 broches restantes (numéro de broche 11 à 14) sont étiquetées NC (No Connection).

le VCOproduit une sortie à la broche numéro 4 de l'IC 565, lorsque les broches numéros 2 et 3 sont mises à la terre. Mathématiquement, on peut écrire la fréquence de sortie,$f_{out}$ du VCO comme.

$$f_{out}=\frac{0.25}{R_VC_V}$$

où,

$R_{V}$ est la résistance externe qui est connectée à la broche numéro 8

$C_{V}$ est le condensateur externe connecté à la broche 9

En choisissant les bonnes valeurs de $R_{V}$ et $C_{V}$, nous pouvons fixer (déterminer) la fréquence de sortie, $f_{out}$ de VCO.
Pin numbers 4 and 5doivent être court-circuités avec un fil externe afin que la sortie du VCO puisse être appliquée comme l'une des entrées du détecteur de phase.
IC 565 a une résistance interne de $3.6K\Omega$. Un condensateur, C doit être connecté entre les broches 7 et 10 afin de faire unlow pass filter avec cette résistance interne.

Notez que selon l'exigence, nous devons configurer correctement les broches de l'IC 565.

La fonction d'un voltage regulatorest de maintenir une tension continue constante à la sortie indépendamment des fluctuations de tension à l'entrée et (ou) des variations du courant de charge. En d'autres termes, le régulateur de tension produit une tension de sortie CC régulée.

Les régulateurs de tension sont également disponibles sous forme de circuits intégrés (IC). Ceux-ci sont appelés commevoltage regulator ICs.

Types de régulateurs de tension

Il y a two types des régulateurs de tension -

Régulateur de tension fixe
Régulateur de tension réglable

Ce chapitre traite de ces deux types de régulateurs de tension un par un.

Régulateur de tension fixe

UNE fixed voltage regulatorproduit une tension de sortie CC fixe, qui est soit positive soit négative. En d'autres termes, certains régulateurs de tension fixes produisent des valeurs de tension CC fixes positives, tandis que d'autres produisent des valeurs de tension CC fixes négatives.

78xx Les circuits intégrés de régulation de tension produisent des valeurs de tension continue fixes positives, tandis que les circuits intégrés de régulation de tension 79xx produisent des valeurs de tension continue fixe négatives.

Les points suivants doivent être notés lorsque vous travaillez avec 78xx et 79xx CI régulateurs de tension -

«Xx» correspond à un nombre à deux chiffres et représente la quantité (amplitude) de tension que le régulateur de tension IC produit.
Les circuits intégrés de régulateur de tension 78xx et 79xx ont 3 pins chaque broche et la troisième sont utilisées pour collecter la sortie de celles-ci.
Le but des première et deuxième broches de ces deux types de circuits intégrés est différent -
- Les première et deuxième broches de 78xx Des circuits intégrés régulateurs de tension sont utilisés pour connecter respectivement l'entrée et la masse.
- Les première et deuxième broches de 79xx Des circuits intégrés régulateurs de tension sont utilisés pour connecter respectivement la terre et l'entrée.

Exemples

Le régulateur de tension 7805 IC produit une tension continue de +5 volts.
Le régulateur de tension 7905 IC produit une tension continue de -5 volts.

La figure suivante montre comment produire un fixed positive voltage à la sortie en utilisant un régulateur de tension positive fixe avec les connexions nécessaires.

Dans la figure ci-dessus qui montre un régulateur de tension positive fixe, le condensateur d'entrée C _i est utilisé pour empêcher les oscillations indésirables et le condensateur de sortie, C ₀ agit comme un filtre de ligne pour améliorer la réponse transitoire.

Note - et obtenir un fixed negative voltage à la sortie en utilisant un régulateur de tension négative fixe avec des connexions appropriées.

Régulateur de tension réglable

Un régulateur de tension réglable produit une tension de sortie CC, qui peut être ajustée à toute autre valeur d'une certaine plage de tension. Par conséquent, le régulateur de tension réglable est également appelévariable voltage regulator.

La valeur de la tension de sortie CC d'un régulateur de tension réglable peut être positive ou négative.

IC régulateur de tension LM317

LM317 Le régulateur de tension IC peut être utilisé pour produire une valeur de tension continue fixe positive souhaitée de la plage de tension disponible.

Le CI régulateur de tension LM317 a 3 broches. La première broche est utilisée pour régler la tension de sortie, la deuxième broche est utilisée pour collecter la sortie et la troisième broche est utilisée pour connecter l'entrée.

La broche réglable (borne) est dotée d'une résistance variable qui permet à la sortie de varier dans une large plage.

La figure ci-dessus montre une alimentation non régulée commandant un circuit intégré de régulateur de tension LM 317, qui est couramment utilisé. Ce circuit intégré peut fournir un courant de charge de 1,5 A sur une plage de sortie réglable de 1,25 V à 37 V.

Toutes les quantités du monde réel sont de nature analogique. Nous pouvons représenter ces quantités électriquement sous forme de signaux analogiques. Unanalog signal est un signal variant dans le temps qui a un nombre quelconque de valeurs (variations) pour une tranche de temps donnée.

Contrairement à cela, un digital signal varie brusquement d'un niveau à un autre et n'aura qu'un nombre fini de valeurs (variations) pour une tranche de temps donnée.

Ce chapitre traite des types de convertisseurs de données et de leurs spécifications.

Types de convertisseurs de données

Les circuits électroniques qui peuvent fonctionner avec des signaux analogiques sont appelés circuits analogiques. De même, les circuits électroniques, qui peuvent fonctionner avec des signaux numériques, sont appelés circuits numériques. Un convertisseur de données est un circuit électronique qui convertit les données d'une forme en une autre.

Il y en a deux types of data converters -

Convertisseur analogique-numérique
Convertisseur numérique analogique

Si nous voulons connecter la sortie d'un circuit analogique en tant qu'entrée d'un circuit numérique, nous devons placer un circuit d'interfaçage entre eux. Ce circuit d'interfaçage qui convertit le signal analogique en signal numérique est appeléAnalog to Digital Converter.

De même, si nous voulons connecter la sortie d'un circuit numérique en tant qu'entrée d'un circuit analogique, nous devons placer un circuit d'interfaçage entre eux. Ce circuit d'interfaçage qui convertit le signal numérique en un signal analogique est appeléDigital to Analog Converter.

Notez que certains convertisseurs analogique-numérique peuvent nécessiter un convertisseur numérique-analogique en tant que bloc interne pour leur fonctionnement.

Caractéristiques

Voici les specifications qui sont liés aux conversions de données -

Resolution
Temps de conversion

Résolution

La résolution est la minimum amount of changenécessaire dans une tension d'entrée analogique pour qu'elle soit représentée en sortie binaire (numérique). Cela dépend du nombre de bits utilisés dans la sortie numérique.

Mathematically, la résolution peut être représentée par

$$Resolution=\frac{1}{2^{N}}$$

où «N» est le nombre de bits présents dans la sortie numérique.

A partir de la formule ci-dessus, nous pouvons observer qu'il existe un inverse relationshipentre la résolution et le nombre de bits. Par conséquent, la résolution diminue à mesure que le nombre de bits augmente et vice-versa.

Resolution peut également être défini comme le rapport entre la tension d'entrée analogique maximale pouvant être représentée en binaire et le nombre binaire équivalent.

Mathematically, la résolution peut être représentée par

$$Resolution=\frac{V_{FS}}{2^{N}-1}$$

où,

$V_{FS}$ est la tension d'entrée pleine échelle ou la tension d'entrée analogique maximale,

«N» est le nombre de bits présents dans la sortie numérique.

Temps de conversion

Le temps nécessaire à un convertisseur de données pour convertir les données (informations) d'un formulaire en ses données équivalentes sous une autre forme est appelé conversion time. Puisque nous avons deux types de convertisseurs de données, il existe deux types de temps de conversion comme suit

Temps de conversion analogique-numérique
Temps de conversion numérique-analogique

Le temps nécessaire à un convertisseur analogique-numérique (ADC) pour convertir la tension d'entrée analogique en sa sortie binaire (numérique) équivalente est appelé Analog to Digital conversion time. Cela dépend du nombre de bits utilisés dans la sortie numérique.

Le temps nécessaire à un convertisseur numérique-analogique (DAC) pour convertir l'entrée binaire (numérique) en sa tension de sortie analogique équivalente est appelé Digital to Analog conversion time. Cela dépend du nombre de bits présents dans l'entrée binaire (numérique).

UNE Digital to Analog Converter (DAC)convertit un signal d'entrée numérique en un signal de sortie analogique. Le signal numérique est représenté par un code binaire, qui est une combinaison des bits 0 et 1. Ce chapitre traite en détail des convertisseurs numérique-analogique.

le block diagram du DAC est illustré dans la figure suivante -

Un convertisseur numérique-analogique (DAC) se compose d'un certain nombre d'entrées binaires et d'une seule sortie. En général, lenumber of binary inputs d'un DAC sera une puissance de deux.

Types de CNA

Il y a two types des CNA

DAC à résistance pondérée
DAC à échelle R-2R

Cette section décrit en détail ces deux types de DAC -

DAC à résistance pondérée

Un DAC à résistance pondérée produit une sortie analogique, qui est presque égale à l'entrée numérique (binaire) en utilisant binary weighted resistorsdans le circuit additionneur inverseur. En bref, une résistance pondérée binaire DAC est appelée résistance pondérée DAC.

le circuit diagram d'un DAC à résistance binaire pondérée 3 bits est illustré dans la figure suivante -

Rappelons que les bits d'un nombre binaire ne peuvent avoir qu'une des deux valeurs. c'est-à-dire 0 ou 1. Soit le3-bit binary input est $b_{2}b_{1}b_{0}$. Ici, les bits$b_{2}$ et $b_{0}$ dénotent le Most Significant Bit (MSB) and Least Significant Bit (LSB) respectivement.

le digital switchesillustré dans la figure ci-dessus sera connecté à la masse, lorsque les bits d'entrée correspondants sont égaux à «0». De même, les commutateurs numériques représentés sur la figure ci-dessus seront connectés à la tension de référence négative,$-V_{R}$ lorsque les bits d'entrée correspondants sont égaux à «1».

Dans le circuit ci-dessus, la borne d'entrée non inverseuse d'un amplificateur opérationnel est connectée à la terre. Cela signifie que zéro volts est appliqué à la borne d'entrée non inverseuse de l'ampli-op.

Selon le virtual short concept, la tension à la borne d'entrée inverseuse de l'ampli-op est la même que celle de la tension présente à sa borne d'entrée non inverseuse. Ainsi, la tension au nœud de la borne d'entrée inverseuse sera de zéro volt.

le nodal equation au noeud de la borne d'entrée inverseuse:

$$\frac{0+V_{R}b_{2}}{2^{0}R}+\frac{0+V_{R}b_{1}}{2^{1}R}+\frac{0+V_{R}b_{0}}{2^{2}R}+\frac{0-V_{0}}{R_{f}}=0$$

$$=>\frac{V_{0}}{R_{f}}=\frac{V_{R}b_{2}}{2^{0}R}+\frac{V_{R}b_{1}}{2^{1}R}+\frac{V_{R}b_{0}}{2^{2}R}$$

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}R_{f}}{R}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

Substituer, $R=2R_{f}$ dans l'équation ci-dessus.

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}R_{f}}{2R_{f}}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}}{2}\left \{\frac{b_{2}}{2^{0}}+\frac{b_{1}}{2^{1}}+\frac{b_{0}}{2^{2}}\right \}$$

L'équation ci-dessus représente le output voltage equationd'un DAC à résistance binaire pondérée 3 bits. Puisque le nombre de bits est de trois dans l'entrée binaire (numérique), nous obtiendrons sept valeurs possibles de tension de sortie en faisant varier l'entrée binaire de 000 à 111 pour une tension de référence fixe,$V_{R}$.

Nous pouvons écrire le generalized output voltage equation d'un CNA à résistance pondérée binaire à N bits comme indiqué ci-dessous sur la base de l'équation de la tension de sortie d'un CNA à résistance pondérée binaire à 3 bits.

$$=>V_{0}=\frac{V_{R}}{2}\left \{ \frac{b_{N-1}}{2^{0}}+ \frac{b_{N-2}}{2^{1}}+....+\frac{b_{0}}{2^{N-1}} \right \}$$

le disadvantages d'un DAC à résistance binaire pondérée sont les suivants -

La différence entre les valeurs de résistance correspondant à LSB et MSB augmentera à mesure que le nombre de bits présents dans l'entrée numérique augmente.
Il est difficile de concevoir des résistances plus précises car le nombre de bits présents dans l'entrée numérique augmente.

DAC à échelle R-2R

Le DAC Ladder R-2R surmonte les inconvénients d'un DAC à résistance pondérée binaire. Comme son nom l'indique, le DAC Ladder R-2R produit une sortie analogique, qui est presque égale à l'entrée numérique (binaire) en utilisant unR-2R ladder network dans le circuit additionneur inverseur.

lecircuit diagramd'un DAC Ladder R-2R 3 bits est illustré dans la figure suivante -

Rappelons que les bits d'un nombre binaire ne peuvent avoir qu'une des deux valeurs. c'est-à-dire 0 ou 1. Soit le3-bit binary input est $b_{2}b_{1}b_{0}$. Ici, les bits$b_{2}$ et $b_{0}$ désignent respectivement le bit le plus significatif (MSB) et le bit le moins significatif (LSB).

Les commutateurs numériques illustrés dans la figure ci-dessus seront connectés à la terre, lorsque les bits d'entrée correspondants sont égaux à «0». De même, les commutateurs numériques représentés sur la figure ci-dessus seront connectés à la tension de référence négative,$-V_{R}$ lorsque les bits d'entrée correspondants sont égaux à «1».

Il est difficile d'obtenir l'équation de tension de sortie généralisée d'un DAC Ladder R-2R. Mais, nous pouvons trouver facilement les valeurs de tension de sortie analogique du DAC Ladder R-2R pour des combinaisons d'entrées binaires individuelles.

le advantages d'un DAC Ladder R-2R sont les suivants -

Le DAC Ladder R-2R contient seulement deux valeurs de résistance: R et 2R. Ainsi, il est facile de sélectionner et de concevoir des résistances plus précises.
Si un plus grand nombre de bits est présent dans l'entrée numérique, nous devons inclure le nombre requis de sections R-2R en plus.

En raison des avantages ci-dessus, le DAC Ladder R-2R est préférable au DAC à résistance pondérée binaire.

Dans le chapitre précédent, nous avons discuté des deux types de DAC. Ce chapitre présente un exemple de problème basé sur le DAC à échelle R-2R.

Exemple

Trouvons la valeur de la tension de sortie analogique du DAC Ladder R-2R pour une entrée binaire, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100.

Schéma de circuit et sa simplification

le circuit diagram d'un DAC Ladder R-2R 3 bits en entrée binaire, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100 qui lui est appliqué est montré dans la figure suivante

Dans le circuit ci-dessus, il existe des combinaisons série et parallèle de résistances à gauche de point Apar rapport au sol. Ainsi, nous pouvons remplacer tout ce réseau de résistances par une seule résistance ayant une résistance de$2R\Omega$.

le simplified circuit diagram est illustré dans la figure suivante -

On peut remplacer la partie du réseau qui est connectée à gauche du point B par rapport à la masse en utilisant un circuit équivalent de Thevenin. lemodified circuit diagram est illustré dans la figure suivante -

Dans le circuit ci-dessus, il existe une combinaison en série de deux résistances. Remplacez cette combinaison par une seule résistance. Le finalcircuit diagram après simplification est montré dans la figure suivante -

Maintenant, le schéma de circuit ci-dessus ressemble à un inverting amplifier. Il a une tension d'entrée de$-\frac{V_{R}}{2}$ volts, résistance d'entrée de $2R\Omega$ et résistance de rétroaction de $2R\Omega$.

le output voltage du circuit illustré ci-dessus sera -

$$V_{0}=-\frac{2R}{2R}\left(-\frac{V_{R}}{2}\right)$$

$$V_{0}=\frac{V_{R}}{2}$$

Par conséquent, la output voltage du DAC Ladder R-2R 3 bits est $\frac{V_{R}}{2}$ volts pour une entrée binaire, $b_{2}b_{1}b_{0}$ = 100.

Un convertisseur analogique-numérique (ADC)convertit un signal analogique en un signal numérique. Le signal numérique est représenté par un code binaire, qui est une combinaison des bits 0 et 1.

le block diagram d'un ADC est illustré dans la figure suivante -

Notez que dans la figure ci-dessus, un convertisseur analogique-numérique (ADC)se compose d'une seule entrée analogique et de nombreuses sorties binaires. En général, le nombre de sorties binaires de l'ADC sera une puissance de deux.

Il y a two typesdes ADC: ADC de type direct et ADC de type indirect. Ce chapitre décrit en détail les ADC de type Direct.

Si l'ADC effectue la conversion analogique-numérique directement en utilisant le code numérique équivalent (binaire) généré en interne pour la comparaison avec l'entrée analogique, alors il est appelé comme Direct type ADC.

Voici les examples des ADC de type direct -

Type de compteur ADC
ADC d'approximation successive
Type de flash ADC

Cette section décrit en détail ces ADC de type Direct.

Type de compteur ADC

UNE counter type ADC produit une sortie numérique, qui est approximativement égale à l'entrée analogique en utilisant le fonctionnement du compteur en interne.

le block diagram d'un compteur de type ADC est illustré dans la figure suivante -

Le type de compteur ADC se compose principalement de 5 blocs: générateur de signal d'horloge, compteur, DAC, comparateur et logique de contrôle.

le working d'un ADC de type compteur est la suivante -

le control logic réinitialise le compteur et active le générateur de signal d'horloge afin d'envoyer les impulsions d'horloge au compteur, lorsqu'il a reçu le signal de commande de démarrage.
le counterest incrémenté de un pour chaque impulsion d'horloge et sa valeur sera au format binaire (numérique). Cette sortie du compteur est appliquée comme une entrée du DAC.
DACconvertit l'entrée binaire (numérique) reçue, qui est la sortie du compteur, en une sortie analogique. Le comparateur compare cette valeur analogique,$V_{a}$ avec la valeur d'entrée analogique externe $V_{i}$.
le output of comparator sera ‘1’tant que est supérieur à. Les opérations mentionnées dans les deux étapes ci-dessus seront poursuivies tant que la logique de commande recevra «1» de la sortie du comparateur.
le output of comparator sera ‘0’ quand $V_{i}$ est inférieur ou égal à $V_{a}$. Ainsi, la logique de commande reçoit «0» de la sortie du comparateur. Ensuite, la logique de commande désactive le générateur de signal d'horloge afin qu'il n'envoie aucune impulsion d'horloge au compteur.
A cet instant, la sortie du compteur sera affichée comme digital output. C'est presque équivalent à la valeur d'entrée analogique externe correspondante$V_{i}$.

ADC d'approximation successive

UNE successive approximation type ADC produit une sortie numérique, qui est approximativement égale à l'entrée analogique en utilisant une technique d'approximation successive en interne.

le block diagram d'un ADC d'approximation successive est montré dans la figure suivante

L'ADC d'approximation successive se compose principalement de 5 blocs - Générateur de signal d'horloge, registre d'approximation successive (SAR), DAC, comparateur et logique de commande.

le working d'une approximation successive ADC est la suivante -

le control logic réinitialise tous les bits de SAR et active le générateur de signaux d'horloge afin d'envoyer les impulsions d'horloge à SAR, lorsqu'il a reçu le signal de commande de démarrage.
Les données binaires (numériques) présentes dans SARsera mis à jour pour chaque impulsion d'horloge en fonction de la sortie du comparateur. La sortie du SAR est appliquée comme une entrée du DAC.
DAC convertit l'entrée numérique reçue, qui est la sortie du SAR, en une sortie analogique. Le comparateur compare cette valeur analogique$V_{a}$ avec la valeur d'entrée analogique externe $V_{i}$.
le output of a comparator sera '1' tant que $V_{i}$ est supérieur à $V_{a}$. De même, la sortie du comparateur sera '0', quand$V_{i}$ est inférieur ou égal à $V_{a}$.
Les opérations mentionnées dans les étapes ci-dessus seront poursuivies jusqu'à ce que la sortie numérique soit valide.

La sortie numérique sera valide lorsqu'elle est presque équivalente à la valeur d'entrée analogique externe correspondante $V_{i}$.

Type de flash ADC

UNE flash type ADCproduit une sortie numérique équivalente pour une entrée analogique correspondante en un rien de temps. Par conséquent, l'ADC de type flash est l'ADC le plus rapide.

le circuit diagram d'un ADC de type flash 3 bits est illustré dans la figure suivante -

Le CAN de type flash 3 bits se compose d'un réseau diviseur de tension, de 7 comparateurs et d'un codeur de priorité.

le working d'un ADC de type flash 3 bits est comme suit.

le voltage divider networkcontient 8 résistances égales. Une tension de référence$V_{R}$est appliqué sur tout ce réseau par rapport au sol. La chute de tension à travers chaque résistance de bas en haut par rapport à la terre sera les multiples entiers (de 1 à 8) de$\frac{V_{R}}{8}$.
L'externe input voltage $V_{i}$est appliqué à la borne non inverseuse de tous les comparateurs. La chute de tension à travers chaque résistance de bas en haut par rapport à la terre est appliquée à la borne inverseuse des comparateurs de bas en haut.
À la fois, tous les comparateurs comparent la tension d'entrée externe avec les chutes de tension présentes sur l'autre borne d'entrée respective. Cela signifie que les opérations de comparaison ont lieu par chaque comparateurparallelly.
le output of the comparator sera '1' tant que $V_{i}$est supérieure à la chute de tension présente sur l'autre borne d'entrée respective. De même, la sortie du comparateur sera '0', quand,$V_{i}$ est inférieure ou égale à la chute de tension présente sur l'autre borne d'entrée respective.
Toutes les sorties des comparateurs sont connectées comme les entrées de priority encoder.Ce codeur prioritaire produit un code binaire (sortie numérique), qui correspond à l'entrée haute priorité qui a '1'.
Par conséquent, la sortie du codeur prioritaire n'est rien d'autre que l'équivalent binaire (digital output) de la tension d'entrée analogique externe, $V_{i}$.

Le type ADC flash est utilisé dans les applications où la vitesse de conversion de l'entrée analogique en données numériques doit être très élevée.

Dans le chapitre précédent, nous avons discuté de ce qu'est un ADC et des exemples d'un ADC de type Direct. Ce chapitre traite du CAN de type indirect.

Si un ADC effectue la conversion analogique-numérique par une méthode indirecte, on l'appelle un Indirect type ADC. En général, il convertit d'abord l'entrée analogique en une fonction linéaire du temps (ou de la fréquence), puis il produira la sortie numérique (binaire).

L'ADC à double pente est le meilleur exampled'un ADC de type indirect. Ce chapitre en parle en détail.

ADC double pente

Comme son nom l'indique, un dual slope ADC produit une sortie numérique équivalente pour une entrée analogique correspondante en utilisant la technique à deux pentes (double).

le block diagram d'un CAN à double pente est illustré dans la figure suivante -

L'ADC double pente se compose principalement de 5 blocs: intégrateur, comparateur, générateur de signal d'horloge, logique de commande et compteur.

le working d'un ADC double pente est comme suit -

le control logic réinitialise le compteur et active le générateur de signal d'horloge afin d'envoyer les impulsions d'horloge au compteur, lorsqu'il reçoit le signal de commande de démarrage.
La logique de commande pousse l'interrupteur sw pour se connecter au external analog input voltage $V_{i}$, lorsqu'il est reçu, le signal de commande de démarrage. Cette tension d'entrée est appliquée à un intégrateur.
La sortie du integrator est connectée à l'une des deux entrées du comparateur et l'autre entrée du comparateur est connectée à la masse.
Comparator compare la sortie de l'intégrateur à zéro volt (masse) et produit une sortie, qui est appliquée à la logique de commande.
le counterest incrémenté de un pour chaque impulsion d'horloge et sa valeur sera au format binaire (numérique). Il produit un signal de débordement vers la logique de commande, lorsqu'il est incrémenté après avoir atteint la valeur de comptage maximale. A cet instant, tous les bits du compteur n'auront que des zéros.
Maintenant, la logique de commande pousse l'interrupteur sw pour se connecter au negative reference Tension $-V_{ref}$. Cette tension de référence négative est appliquée à un intégrateur. Il supprime la charge stockée dans le condensateur jusqu'à ce qu'elle devienne nulle.
A cet instant, les deux entrées d'un comparateur sont à zéro volt. Ainsi, le comparateur envoie un signal à la logique de commande. Désormais, la logique de commande désactive le générateur de signal d'horloge et conserve (maintient) la valeur du compteur. lecounter value est proportionnelle à la tension d'entrée analogique externe.
A cet instant, la sortie du compteur sera affichée comme digital output. C'est presque équivalent à la valeur d'entrée analogique externe correspondante$V_{i}$.

Le CAN à double pente est utilisé dans les applications, où accuracy est plus important lors de la conversion d'une entrée analogique en ses données numériques (binaires) équivalentes.