Comprendre les amplificateurs tampons: classification, principes, avantages, applications

Les amplificateurs de tampon aident les signaux à passer d'une partie d'un circuit à un autre sans se faible ou déformé.Ils gardent les choses stables, protègent le signal et s'assurent que tout fonctionne bien ensemble.Dans cet article, vous explorerez les amplificateurs tampons, comment ils fonctionnent, les types disponibles, où ils sont utilisés et pourquoi ils comptent dans la conception de circuits.

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Figure 1. Amplificateur de tampon

Présentation de l'amplificateur de tampon

Un amplificateur de tampon, souvent appelé juste un tampon, aide à transférer les signaux d'un circuit à un autre en correspondant à leurs propriétés électriques.Son travail principal consiste à empêcher la source du signal d'être affecté par la charge qui lui est connectée, ce qui pourrait autrement entraîner des problèmes avec le courant ou la tension.De cette façon, il maintient le signal stable et fiable lors du passage d'une partie d'un circuit à un autre.

Autrement dit, un amplificateur tampon est un petit circuit qui protège un signal faible de la perte de puissance et de la distorsion.Sans tampon, reliant un signal faible (haute impédance) directement à une charge forte (à faible impédance) peut endommager le signal.En faisant correspondre l'impédance entre la source et la charge, le tampon permet un transfert de puissance maximal et maintient la forme du signal d'origine intact.

Types d'amplificateurs de tampon

Il existe deux types communs d'amplificateurs de tampons: les tampons de tension et les tampons de courant.Les tampons de tension maintiennent la tension stable, tandis que les tampons de courant maintiennent le courant stable.Ils aident à empêcher une partie d'un circuit d'affecter une autre, ce qui rend l'ensemble du système plus bien.

Figure 2. Folleur de tension avec augmentation du courant

Amplificateur de tampon de tension

Un amplificateur de tampon de tension est conçu pour maintenir la tension d'entrée stable tout en lui permettant de conduire des charges plus lourdes sans aucune goutte ni perturbation.Il a une impédance d'entrée très élevée, il tire donc à peine n'importe quel courant de la source et une faible impédance de sortie, il peut donc fournir suffisamment de courant à l'étape suivante.Cela le rend parfait pour isoler les circuits sensibles et protéger les signaux de tension faibles contre les appareils connectés.

Les circuits de tampon de tension commun comprennent le suiveur de tension (qui utilise un amplificateur opérationnel), le suiveur d'émetteur (qui utilise un transistor de jonction bipolaire, BJT) et le suiveur source (qui utilise un transistor à effet de champ, FET).Ces circuits visent à produire une tension de sortie qui correspond étroitement à la tension d'entrée tout en offrant une meilleure capacité de conduite.

Figure 3. Diagramme de l'amplificateur actuel

Amplificateur de tampon actuel

Un amplificateur de tampon de courant est conçu pour transférer le courant d'un circuit à un autre tout en empêchant le deuxième circuit de surcharger ou de perturber le premier.Il est particulièrement utile dans les systèmes où le contrôle du courant est plus important que la tension.

Un tampon de courant relie généralement une source d'impédance à faible débit à une charge à forte entrée d'impédance, garantissant que la source peut fournir le courant sans être affecté par ce qui vient après.Cela aide à maintenir un flux de courant stable et empêche la distorsion du signal causée par les effets de chargement.Un tampon de courant idéal a une impédance d'entrée nulle, donc il ne résiste pas au courant entrant et à l'impédance de sortie infinie, il peut donc maintenir le même courant quelle que soit la charge.Ces amplificateurs sont souvent utilisés dans le traitement du signal analogique et les circuits spécialisés en mode courant.

Applications de l'amplificateur de tampon

Contrôle de tension - Dans les circuits qui contrôlent la tension, les tampons aident à s'assurer que la sortie suit régulièrement l'entrée.Cela maintient la tension stable.

Systèmes RF (radiofréquence) - Les tampons séparent les différentes parties des circuits RF afin que les signaux n'interfèrent pas les uns avec les autres.Cela améliore les performances et réduit la distorsion.

Appareils audio - Les amplificateurs tampons sont utilisés dans les microphones, les instruments de musique et les haut-parleurs pour garder le son clair.Ils aident à faire correspondre les niveaux de signal pour que l'audio reste fort et ne se déforment pas.

Circuits de capteur - Des capteurs comme ceux qui mesurent la température ou la pression donnent souvent des signaux faibles.Les tampons renforcent ces signaux afin qu'ils puissent être envoyés ou lire facilement.

Systèmes de collecte de données - Dans les systèmes qui mesurent ou collectent des données, les tampons se trouvent entre le capteur et le lecteur.Ils aident à s'assurer que la lecture est exacte en empêchant les interférences.

Comment fonctionne un amplificateur tampon

Figure 4. Diagramme de tampon à gain d'unité

Un amplificateur de tampon prend un signal faible et le passe sans changer sa tension, mais il donne à ce signal la force de conduire d'autres parties d'un circuit.Il le fait en utilisant un amplificateur opérationnel (OP-AMP) configuré dans une configuration d'unité, ce qui signifie que la sortie est directement connectée à l'entrée inverse (-).En revanche, le signal d'entrée est appliqué à l'entrée non inversée (+).Cette disposition oblige la tension de sortie pour correspondre à la tension d'entrée, créant ce qu'on appelle un suiveur de tension.

Parce que le tampon a une impédance d'entrée très élevée, elle ne tire presque aucun courant de la source, qui protège les sources sensibles ou à haute impédance de la surcharge.Dans le même temps, il a une très faible impédance de sortie, ce qui lui permet de livrer plus de courant à tout ce qui vient dans le circuit.Cette combinaison maintient le signal intact tout en le rendant suffisamment fort pour alimenter les charges à faible impédance sans distorsion ni chute de tension.

L'amplificateur de tampon transforme l'impédance entre les différentes étapes d'un circuit.Il maintient la tension stable tout en augmentant la capacité de courant, en particulier lors de la connexion de capteurs faibles ou de sources de signal à des composants qui exigent plus de puissance.

Avantages de l'amplificateur de tampon

Avantages:

• Aide à connecter les circuits incompatibles - relie en douceur des pièces à différentes impédances sans causer de problèmes de signal.

• Gardez le signal propre - empêche la distorsion du signal lors du passage à travers différentes sections de circuit.

• Protége l'entrée - empêche la charge de sortie d'affecter ou de surcharger la source de signal.

• Améliore le flux de puissance - transfère la puissance plus efficace à l'étape suivante avec une perte minimale.

• Sépare les étapes du circuit - isole électriquement l'entrée et la sortie pour éviter les interférences.

• Performances stables - maintient une tension stable même lorsque la charge change.

Inconvénients:

• Aucune amplification de tension - elle ne peut pas augmenter la tension du signal - la sortie est la même en tant qu'entrée.

• Besoin d'alimentation - nécessite une source d'alimentation externe pour fonctionner, même sans amplifier la tension.

• Ajoute la complexité du circuit - comprend des composants supplémentaires qui ne sont peut-être pas toujours nécessaires dans des conceptions simples.

• Peut introduire un retard aux hautes fréquences - peut ne pas bien fonctionner avec des signaux très rapides ou à haute fréquence.

• Oscillation possible si elle est mal conçue - une mauvaise disposition ou une rétroaction peut entraîner un comportement ou un bruit de signal indésirable.

Conclusion

Les amplificateurs de tampon peuvent ne pas ressembler à beaucoup, mais ils font un travail important - les signaux qui se déplacent proprement d'une partie d'un circuit à un autre.Que vous travailliez avec des capteurs, des équipements audio ou des systèmes à grande vitesse, les tampons aident les choses à mieux fonctionner en arrêtant les interférences et en protégeant les signaux faibles.Même s'ils n'augmentaient pas la tension, ils gardent les circuits stables et aident tout à rester connecté dans le bon sens.