GEL3000 Électroniquedescomposants intégréswcours.gel.ulaval.ca/2014/h/GEL3000/default/5notes/Cours 12 mars... · Hiver2014 ©UniversitéLaval B.Gosselin(2014) GEL3000Électroniquedescomposantsintégrés

GEL-‐3000 Électronique des composants

intégrés

Hiver 2014 -‐ Diodes et autres applica@ons des

amplis-‐op -‐

Hiver 2014 ©Université Laval B. Gosselin (2014)

GEL-‐3000 Électronique des composants intégrés 2

Diode idéale

¨  Diode idéale



Diode idéale

¨  Diode idéale



Diode idéale ¨  Applica-on: redresseur de tension



Diode réelle ¨  Caractéris-que i-‐v

Trois régions dis-nctes 1.  Région polarisée avant v > 0 2.  Région polarisée en inverse v < 0 3.  Région de “cassure” v < -‐VZK

3 2 1



Diode polarisée avant

¨  Région polarisée avant VD > 0

ID = ISeVD /VT



Applica-ons des diodes

¨  Circuits de systèmes de communica-on ¨  Bloc d’alimenta-on dc



Applica-ons des diodes ¨  Circuit redresseur simple alternance

VD = 0.7 V

vO = vS -‐ VD

vS < VD vO = 0

vS ≥ Vt vO = vS -‐ VD



Applica-ons des diodes ¨  Circuit redresseur double alternance

vO = vS – VD

vO = -‐vS -‐ VD

vS ≥ Vt vO = vS -‐ VD

vS ≤ -‐Vt vO = -‐vS -‐ VD

vS < VD vO = 0



Applica-ons des diodes ¨  Redresseur simple alternance idéal

§  Pour redresser des tensions << VD

§  Désavantages: − L’ampli-‐op sature à L-‐ quand vI < 0 − La boucle de rétroac@on « s’ouvre » quand vI < 0

vI > 0 vO = vI

vI < 0 vO = 0



Applica-ons des diodes ¨  Redresseur idéal amélioré

§  Avantages: − La boucle de rétroac@on est toujours fermée − L’ampli-‐op ne peut saturer à L-‐ grâce à D2

vI > 0 vO = 0

vI < 0 vO = -‐vI



Applica-ons des diodes ¨  Redresseur double alternance: principe

§  Inverser la por@on néga@ve du signal et la redresser avec un autre redresseur (diode)

§  Diriger les 2 redresseurs dans la même sor@e



Applica-ons des diodes ¨  Redresseur double alternance: réalisa-on

§  Circuit de valeur absolue

vS ≥ 0 vO = vI

vS ≤ 0 vO = -‐vI



Valeur crête: Vp(R2/R1) v2 = -‐(Vp/π)(R2/R1)(R4/R3)

vI = Vpsin(2π:)

Applica-ons des diodes ¨  Applica-on du redresseur idéal

§  Voltmètre AC

Tension redressée demie alternance Valeur moyenne -‐>

Tension dc



Applica-ons des diodes ¨  Filtre de sor-e (Peak rec-fier)

§  La sor@e d’un redresseur varie beaucoup trop 1.  vI > 0, vO = vI: C est chargé à Vp (la valeur maximum) 2.  vI < Vp, vO = Vp: D est bloquée (C ne peut se vider)

Valeur max de la sinusoïde



Applica-ons des diodes ¨  Filtre de sor-e

§  Avec charge R

C se décharge dans R



Applica-ons des diodes ¨  Filtre de sor-e idéal

§  Pour vI > vO, suiveur de tension: vO = vI (vO = Vp) §  Juste après vI = Vp, v+ -‐ v-‐ < 0 et la diode se bloque §  C re@ent la valeur crête maximum de vI



Applica-ons des diodes ¨  Filtre de sor-e idéal avec suiveur

§  C doit retenir sa valeur très longtemps: on ajoute un suiveur de tension (vO = vC)

vI < vC : hold mode vI > vC : vC = vI



Applica-ons des diodes ¨  Diode Zener: polarisa-on inverse

Symbole Circuit

équivalent



Applica-ons des diodes ¨  Régulateur shunt (Exemple 4.7 S&S)

§  Le régulateur est en parallèle avec la charge




¨  Circuits écrêteurs (limiters) §  Limiter la valeur maximum et minium d’un signal lorsque son amplitude excède une valeur donnée

§  Applica@on typique: limiter la tension d’entrée d’amplis-‐op à des valeurs inférieures aux tensions de claquage des transistors d’entrée (circuit de protec@on)



Applica-ons des diodes ¨  Circuits écrêteurs

vO = KvI

Caractéris@que vO -‐ vI Tension de sor@e vO de l’écrêteur

Double écrêteur

Transi@on douce




§  Voltage de la diode VD = 0.7 V (model à tension constante)







¨  Circuits écrêteurs: exemple (Chapitre 17)



Applica-ons des diodes ¨  Méthode par points de

cassure §  Modifier la forme d’un signal

§  Générer un sinus à par@r d’une onde triangulaire




vin triangulaire

vout sinusoïdal



Applica-ons des diodes ¨  Circuits de verrouillage (DC restorer)

§  But: Restaurer le niveau dc d’une onde carrée passée dans un couplage ac

§  vO possède une composante dc vO = vI + vC




¨  Circuits de verrouillage idéal §  U@lisa@on de la superdiode §  Même fonc@onnement que pour le circuit précédent, mais sans chute VD

= vIAO




¨  Amplificateur logarithmique §  Si vI > 0, vO est propor@onnelle a ln(vI)

vO = −VT lnvIISR

IR =vIR

ID = ISe−vO /VT

IR = ID

IRID

Masse virtuelle




¨  Amplificateur an--‐logarithmique §  Si vI > 0, vO est propor@onnelle a exp(vI)

vO = −RevI /VT

= −RID

ID = ISevI /VT

IR = −vOR

ID = IR

Masse virtuelle

IRID

vI vO



Diodes et autres applica-ons des amplis-‐op

¨  Exercices suggérés §  Sedra and Smith

− Exercices 17.2, 17.24, 17.25, 17.26, 17.27, 17.28, 17.29, 17.30, 17.31 − Problèmes 17.43, 17.44, 17.46, 17.47, 17.50, 17.51, 17.52, 17.54

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