Alimentations

Les tampon numérique, les portes logiques et les IC logiques

Les circuits intégrés TTL série 74 sont conçus pour être utilisés sur une plage de tension d'alimentation très limitée (4,75 à 5,25 V) et, parce qu'ils génèrent des fronts d'impulsion très rapides et ont des valeurs de marge de bruit relativement faibles, doivent être utilisés avec des alimentations très rapides à faibles valeurs d'impédance de sortie (généralement inférieures à 0,1 Ω).

Par conséquent, les circuits TTL pratiques doivent toujours être alimentés par une alimentation à faible impédance et bien régulée, telle que l'une de celles illustrées dans les figures 1 à 3, et doivent être utilisés avec un PCB (carte de circuit imprimé) très soigneusement conçu pour donner un excellent découplage de l'alimentation haute fréquence vers chaque circuit intégré TTL.

De manière générale, les voies des rails d'alimentation +5 V et 0 V du PCB du circuit TTL doivent être aussi larges que possible (idéalement, la voie 0 V devrait prendre la forme d'un plan de masse).

Les connexions et interconnexions doivent être aussi courtes et directes que possible.

Les rails d'alimentation du PCB doivent être généreusement saupoudrés de condensateurs électrolytiques au tantale de 4,7 µF (au moins un pour 10 CI) pour améliorer le découplage basse fréquence, et de disques céramiques de 10 nF (au moins un pour quatre CI, placés aussi près que possible) entre les broches d'alimentation d'un circuit intégré) pour améliorer le découplage haute fréquence.

Trois circuits d'alimentation sont illustrés dans les figures 1 à 3.

Il s'agit de conceptions typiques de bloc d'alimentation TTL et tous fonctionnent fondamentalement de la même manière.

Dans chaque cas, la tension d'entrée CA est réduite à une valeur comprise entre 9 et 12 V via le transformateur T1 (qui a une puissance nominale en VA au moins le double de celle de la sortie CC de l'alimentation finale).

La sortie T1 résultante est redressée en double alternance via le pont redresseur BR1 et convertie en une tension continue raisonnablement lisse via le condensateur électrolytique C1.

La sortie CC de C1 est ensuite convertie en un 5 V CC fluide et stable via un régulateur de tension 5 V de type 7805 IC1 (qui nécessite une tension d'entrée supérieure d'au moins 3 V à la tension de sortie spécifiée).

Dans la figure 1, IC1 a un courant nominal de 100 mA, comme l'indique le L au milieu du code de type du IC. Dans les figures 2 et 3, IC1 a un courant nominal de 1 A et doit être connecté à un dissipateur thermique approprié.

FIGURE 1. Une alimentation CC régulée de 5 V (sortie maximale de 100 mA)

FIGURE 2. Une alimentation CC régulée de 5 V (sortie maximale de 750 mA)

FIGURE 3. Une alimentation CC régulée de 5 V (sortie maximale de 5 A)

Notez que - dans le circuit de la figure 3 - le courant de sortie disponible est également augmenté par shunt jusqu'à un total d'environ 5A via Q1 et la résistance de détection de courant R1.

À faibles courants, une tension insuffisante est développée aux bornes de R1 pour activer Q1, de sorte que tout le courant de charge est fourni par le circuit intégré.

Cependant, à des courants de charge de 600 mA ou plus, une tension su sante (600 mV) est développée aux bornes de R1 pour activer Q1. Q1 fournit ainsi la plupart des courants de charge supérieurs à 600 mA.

Notez dans les trois circuits ci-dessus que la tension d'ondulation générée aux bornes du condensateur de lissage C1 est directement proportionnelle au courant de charge de sortie du régulateur.

En règle générale, dans une alimentation redressée pleine onde, fonctionnant à partir d'une ligne électrique de 50 à 60 Hz via un transformateur abaisseur, un courant de charge de sortie de 100 mA provoquera une forme d'onde d'ondulation d'environ 700 mV en crête à crête (peak -to-peak) à développer sur un condensateur de filtre de 1 000 µF.

La quantité d’ondulation est directement proportionnelle au courant de charge et inversement proportionnelle à la valeur de capacité de C1.

Ainsi, le circuit de la figure 1 — qui a une valeur C1 de 470 µF — génère une tension d'ondulation crête à crête C1 d'environ 1,4 V à son courant de sortie nominal de 100 mA.

Le circuit de la figure 2 (C1 = 2 200 µF) génère une tension crête à crête C1 d'environ 2,4 V à son courant de sortie nominal de 750 mA, et le circuit de la figure 3 (C1 = 22 000 µF) génère une tension crête C1 d'environ 1,6 V à sa sortie nominale de 5 A.

À la sortie de chaque circuit, ces valeurs d'ondulation sont réduites d'environ 80 dB par l'action de IC1.