Comprendre l`importance des alimentations linéaires faible bruit

Comprendre l’importance
des alimentations linéaires
faible bruit
Introduction
Agilent propose une gamme variée d’alimentations
à courant continu (DC), des plus simples aux plus
complexes, adaptées à vos spécifications de test.
Les alimentations de la série E3600 sont des modèles
de laboratoire économiques caractérisés par une
puissance propre, une excellente régulation et une
réponse rapide aux transitoires.
Note d’application
(ES) Equipements Scientifiques SA - Département Tests Energie Mesures - 127 rue de Buzenval BP 26 - 92380 Garches
Tél. 01 47 95 99 45 - Fax. 01 47 01 16 22 - e-mail: [email protected] - Site Web: www.es-france.com
Figure 1. Alimentations Agilent série E3600
Les alimentations linéaires et à commutation sont actuellement les plus courantes.
Bien que les alimentations linéaires soient sur le marché depuis de nombreuses années,
les alimentations à commutation s’imposent de plus en plus en raison des avantages qu’elles
présentent : haute efficacité, forme compacte et faible génération de chaleur.
Les alimentations linéaires s’utilisent généralement dans les environnements R&D et
dans les systèmes de test de production. Elles offrent des performances élevées, un écart
périodique et aléatoire faible (PARD), autrement dit moins d’ondulation résiduelle et de bruit,
une excellente régulation de secteur et de charge et un meilleur temps de réponse aux
transitoires. Comparées aux alimentations à commutation, les alimentations linéaires sont
relativement inefficaces. Leur conception a tendance à les rendre encombrantes, mais elles
offrent la solution la plus efficace dans les applications à faible puissance.
Lorsque vous choisissez une alimentation de qualité instrumentation pour les tests sur
banc, vous devez prendre en compte l’efficacité, les dimensions, le temps de réponse
aux transitoires et le prix, le facteur clé étant les performances de bruit de l’instrument.
Les alimentations linéaires présentent généralement moins de bruit que les modèles
à commutation. Au fil du temps, la conception des alimentations à commutation s’est
cependant améliorée et leurs performances de bruit sont maintenant égales à celles de leurs
homologues linéaires. Il n’en reste pas moins que les alimentations à commutation faible bruit
sont plus coûteuses et elles sont généralement réservées principalement aux applications
à puissance élevée, tandis que les alimentations linéaires à faible bruit conviennent aux
applications à faible puissance.
Dans cet article, vous allez découvrir et comprendre les raisons pour lesquelles les
alimentations linéaires faible bruit sont nécessaires et comment elles se situent par rapport
aux alimentations à commutation d’entrée de gamme, dans la même gamme de prix.
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Avez‑vous besoin d’alimentations faible bruit ?
PRINCIPAUX
AVA N TA G E S
1.Faibles niveaux d’ondulation
résiduelle et de bruit
2.Hautes performances
Les alimentations faible bruit sont indispensables dans certaines applications basse
puissance et le principal avantage des modèles linéaires a trait à leurs faibles niveaux
d’ondulation résiduelle et de bruit. Si vous utilisez des alimentations à commutation
d’entrée de gamme présentant un bruit élevé en sortie, ou si vous souhaitez supprimer
le bruit indésirable, vous devez leur adjoindre des filtres électroniques (condensateurs),
des filtres d’interférences électromagnétiques ou un blindage contre les radiofréquences
(RF) pour les applications à faible bruit. Malheureusement, les filtres et le blindage
rendent ces applications plus complexes et plus onéreuses.
Il peut être compliqué d’obtenir un signal de sortie propre lors de l’émission et de la
réception de signaux RF. La sortie DC des alimentations à commutation d’entrée de
gamme peut contenir de nombreuses composantes spectrales haute fréquence, tandis
que la sortie des alimentations linéaires ne comporte généralement pas de bruit haute
fréquence et on n’assiste donc pas à la génération d’interférences dans les applications RF.
La puissance délivrée aux antennes actives, aux convertisseurs-abaisseurs de fréquence
ou aux préamplificateurs nécessite des alimentations à très faible bruit. Un bruit qui se
superpose à la puissance DC peut pénétrer dans l’antenne ou le fil d’antenne et
provoquer une interférence avec le signal utile. Les interférences électromagnétiques
générées par l’alimentation peuvent aussi pénétrer dans l’entrée du récepteur et réduire
le rapport signal/bruit du signal reçu.
Les Figures 2 et 3 illustrent comment un circuit alimenté par une alimentation peut
affecter un signal RF.
Figure 2. Circuit alimenté par une alimentation linéaire
Figure 3. Circuit alimenté par une alimentation à commutation
Les amplificateurs opérationnels utilisés dans les circuits audio analogiques et les
CI haute densité des systèmes numériques sont très sensibles au bruit généré par
l’alimentation. Si un amplificateur opérationnel a son entrée référencée à l’alimentation,
tout bruit haute fréquence présent dans l’alimentation à commutation d’entrée de gamme
se retrouvera couplé à la sortie.
Par exemple, lorsque vous concevez un amplificateur pour écouteur basé sur un
amplificateur opérationnel simple, l’ondulation résiduelle et le bruit générés par
l’alimentation peuvent avoir un effet sur la mesure en sortie de l’amplificateur
opérationnel et sur ses performances. L’utilisation d’éléments de dérivation ou de
découplage pourront nettoyer la sortie, mais avec une complexité de conception
accrue et un coût plus élevé du produit.
3
Les alimentations de la série E3600 répondent à ce défi par une sortie stable et faible bruit. Les Figures 4 et 5 comparent les niveaux de
bruit de l’alimentation série E3600 et d’une alimentation à commutation d’entrée de gamme, utilisées sur un oscilloscope numérique.
Figure 5. Alimentation à commutation – Vppmean (Vc-c moy) =
33,59 mV
Figure 4. Agilent E3634A – Vppmean (Vc-c moy) = 1,49 mV
CONCLUSION
Les alimentations, qu’elles soient linéaires ou à commutation, présentent des avantages et des inconvénients. Les alimentations
à commutation d’entrée de gamme sont couramment utilisées dans de nombreux domaines en raison de leur efficacité et de
leur prix plus abordable, mais elles ne parviennent pas à réduire le bruit. Si vous recherchez les performances et une puissance
exempte de bruit, une alimentation linéaire ou une alimentation à commutation haut de gamme seront votre meilleur choix.
Documentation Agilent associée
Reportez-vous à la note d’application qui suit pour plus d’informations.
Titre de publication
Réf. publication
Understanding Linear Power Supply Operation (AN 1554) – Comprendre le
fonctionnement des alimentations linéaires
5989-2291FRE
4
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Date de révision : 8 juillet 2010
Les spécifications et descriptions des
produits présentés dans ce document
sont sujettes à modification sans préavis.
© Agilent Technologies, Inc., 2010
Imprimé aux Etats-Unis, 7 avril 2010
5990-3242FRE
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