Utilisation des condensateurs : les pompes de charge

Résumé du document

Utilisation des condensateurs : les pompes de charge, fiche de physique de 2 pages



Lorsqu'on utilise un amplificateur opérationnel dans un montage de taille réduite et fonctionnant sur pile, on est souvent confronté au problème de l'alimentation négative, surtout si l'on souhaite bénéficier d'une dynamique maximale, ce qui exclue la polarisation à la demi-tension d'alimentation. S'il n'est pas possible d'ajouter une pile supplémentaire et que la consommation ne dépasse pas quelques milliampères côté négatif, on peut alors faire appel à la 'pompe de charge' ci-dessous.

Extraits

[...] Pour l'application que nous envisageons, nous avions besoin d'une tension stabilisée à - 5 V. Un régulateur négatif 79L05 a pour cela été connecté en sortie. La consommation propre de celui-ci et la différence de potentiel entre son entrée et sa sortie n'autorisent plus qu'un débit de 4 ou 5 mA. Si votre application ne requiert pas une telle stabilité, il est préférable de se passer du régulateur. Si en revanche celle-ci nécessite un débit plus important et une bonne stabilité autour de - 5 V il faudra alors envisager soit un régulateur possédant une chute de tension plus faible, soit d'augmenter la tension d'alimentation soit encore d'agir simultanément sur les deux paramètres. [...]

[...] Notons que ces valeurs expérimentales ont été relevées pour des condensateurs Ci et C2 de 47 car là aussi la valeur de ces capacités joue un rôle sur les résultats obtenus. Schéma de principe : L'oscillateur du schéma de principe fait appel à un 555 dont la fréquence d'oscillation est voisine de 1500 Hz = (R1 + 2R2) C1 Cette valeur, très peu critique, conduit cependant à un fonctionnement satisfaisant en assurant un temps de charge suffisant pour C1 comme pour C2. [...]

[...] Pour comprendre comment s'effectue l'inversion de polarité, nous supposerons que le montage est mis sous tension à l'instant origine t = que l'oscillateur délivre le signal de la figure 2a et que les deux condensateurs sont initialement déchargés, ce qui conduit à une tension de sortie U2 nulle. Entre t = 0 et T = t1, le condensateur C1 se charge à travers D1 sous la tension E (au seuil de D1 prés). La diode D2 est alors bloquée (polarisation inverse) et U2 reste nulle. La figure 3a où les diodes sont représentées par leur schéma équivalent, interrupteur ouvert ou fermé suivant que l'une ou l'autre est bloquée ou passante, permet de suivre le processus. [...]

[...] Le condensateur C1 dont l'armature de gauche est plus positive que celle de droite, se retrouve en parallèle avec D1 qui se bloque. D2 est alors polarisée dans le sens direct et devient passante (schéma équivalent de la fig. 3b). La charge accumulée sur les armatures de C1 (entre 0 et t1) se répartie sur les armatures de C1 et de C2 comme le feraient des vases communicants. Si C1 = C2. la tension à l'instant t2 est alors égale à - E/2. [...]