Commit 700dd438 by 3dsman

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ce dépot correspond a la dernière version du projet collectif electrolabcard decrit ici:
http://wiki.electrolab.fr/Projets:Lab:2013:arachnidlabcards_fr
Description de l'utilisation des scripts de cette section
./desc/ -> repertoire général des descriptions
Il contiens des sous repertoires (un par template) qui contiennent eux meme les fichiers de description des cartes et leurs images associées (carte1.txt et carte1.jpg)
./src/ -> sources des fichiers de templates et des scripts python
./png/ -> repertoire de sortie des images
##### generate_pngs #####
/!\ ce script bash utilise inkscape pour sortir les images, il est necessaire de l'installer avant de le lancer /!\
liste les repertoires de descriptions situés dans le repertoire general ./desc/
il recherche ensuite dans un autres sous repertoire ./src/ le template correspondant qui doit se trouver sous la forme repdedescriptions_template.svg
Le template est ensuite utilisé pour y remplacer des chaines de caractere (##NOM##,##DESC##,##NUM##) par les textes correspondants (issus des fichiers trouvés dans ./desc/repdedescriptions)
##### convert2utf8 #####
ce script permet de convertir tous les fichier du repertoire dans lequel il est de ISO-8859-1 en UTF-8
#!/bin/sh
# encodage de depart
encodeFrom='ISO-8859-1'
# encodage voulu
encodeTo='UTF-8'
# application du script sur les fichiers *.txt
for filename in `find ./*.txt -type f`
do
# sauvegarde du fichier source
mv $filename $filename.save
# ecriture du fichier encode
iconv -f $encodeFrom -t $encodeTo $filename.save -o $filename
done
Amplificateur Différentiel
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Un amplificateur différentiel amplifie la différence entre ses deux signaux d'entrée.
La tension sur l'entrée non inverseuse est déterminée par le signal d'entrée V2 et le diviseur de tension formé par les deux résistances du bas. L'entrée négative, elle, est influencée par la sortie de l'amplificateur opérationnel. La sortie de l'amplificateur correspond à: Vout=R2/R1x(V2-V1).
Un amplificateur différentiel requiert des valeurs de résistance R1 et R2 très proches pour atteindre des taux de réjection du mode commun élevés.
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Dérivateur
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Un montage en dérivateur produit l'action opposée d'un intégrateur: il renvoie une tension proportionnelle à la variation du signal d'entrée.
Le condensateur d'entrée est parcouru par un courant proportionnel à la différence entre ses broches dans l'entrée inverseuse de l'ampli op. L'entrée non inverseuse est une masse virtuelle et l'ampli op essaie de maintenir cela en maintenant une tension aux bornes de R1. Cette tension est proportionelle au courant d'entrée, et donc proportionelle à la vitesse de variation du signal d'entrée. Le courant passant à travers R1 charge C1 ce qui finit par ramener la sortie de l'ampli op à la masse.
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Émetteur Suiveur
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Un émetteur suiveur est un montage à base de transistor où la tension de sortie suit le signal d'entrée, moins une chute de tension de diode (0.6 volts). C'est très utile parce que l'impédance de sortie est beaucoup plus faible que celle d'entrée ce qui veut dire que le signal de sortie peut être utilisé pour alimenter des charges plus importantes que ce que l'entrée aurait pu faire.
A cause de sa configuration un émetteur suiveur n'est pas symétrique - il peut fournir du courant à travers le transistor mais ne peut en recevoir.
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AOP en Intégrateur
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Un amplificateur opérationnel (AOP) monté en intégrateur effectue l'opération mathématique d'intégration sur son signal d'entrée. Ainsi son signal de sortie est proportionnel à celui d'entrée multiplié par le temps.
La résistance R1 convertit la tension d'entrée en courant, qui va alors charger le condensateur C1 à une vitesse fonction des valeurs de R1 et C1. L'entrée négative de l'AOP est une masse virtuelle qu'il va chercher à maintenir en augmentant linéairement la tension de sortie tant qu'un signal est présent en entrée (ce qui correspond à l'opération d'intégration). R2 garantit que la tension de sortie ne dérive pas dans le temps.
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Amplificateur Inverseur
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L'amplificateur inverseur est une des plus simples utilisation d'un amplificateur opérationnel (AOP). Il amplifie le signal selon un facteur tout en l'inversant par rapport à son alimentation.
Cette inversion est obtenue grâce à un feedback de la sortie sur l'entrée inverseuse de l'AOP à travers R2. Avec R1, ils forment un diviseur de tension qui limite la sortie. L'AOP régule ensuite la sortie pour s'assurer que cette version atténuée est égale au signal d'entrée. Le gain du circuit est calculé ainsi : G=-R2/R1.
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Ampli-op Non Inverseur
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Avec l'amplificateur inverseur, le non inverseur est une des utilisations les plus simples d'un ampli-op. Il amplifie simplement le signal par un gain donné.
Cette fonction est accomplie grâce à un feedback négatif de la sortie vers l'entrée inverseuse de l'ampli-op via R2. Avec R1, ils forment un diviseur de tension qui atténue la sortie. L'ampli-op s'arrange ensuite pour que cette version atténuée de la sortie soit égale à l'entrée. Le gain de ce circuit est alors défini par G=1+R2/R1.
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Filtre RC Passe Haut
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Un filtre passe haut RC est un simple filtre analogique qui autorise le passage des fréquences hautes mais atténue les plus basses. La fréquence de coupure du filtre est déterminée par Fc=1/(2\pixRC)..
Un filtre passe haut RC forme en pratique un diviseur de tension variant avec la fréquence. À basses fréquences le condensateur réagit comme une résistance très importante, le signal est alors fortement atténué. À hautes fréquences le condensateur montre moins de résistance, le signal est donc moins atténué.
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Filtre RC Passe Bas
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Un filtre passe bas RC est un simple filtre analogique qui autorise le passage des fréquences basses mais atténue les plus élevées. La fréquence de coupure du filtre est déterminée par Fc=1/(2\pixRC).
Un filtre passe bas RC forme en pratique un diviseur de tension variant avec la fréquence. À basses fréquences le condensateur réagit comme une résistance très importante, le signal est alors faiblement atténué. À hautes fréquences le condensateur montre moins de résistance, le signal est donc très fortement atténué.
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Diviseur de Tension
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La tension de sortie d'un diviseur de tension est une fraction de la celle d'entrée qui dépend des valeurs des résistances R1 et R2.
La tension de sortie est déterminée par la formule: Vout=VinxR2/(R1 + R2).
Les diviseurs de tension sont principalement utilisés pour générer des tensions de référence ou comme adaptateur de niveau. Leur haute impédance implique que leur tension de sortie varie en fonction du courant tiré sur leur sortie.
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Échantillonneur-Bloqueur
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Un circuit d'échantillonnage-blocage est utilisé pour échantillonner une tension et la conserver pendant un certain temps. C'est particulièrement utile dans les systèmes numériques où une alimentation stable est nécessaire pour mesurer précisément.
Un AOP en suiveur sur l'entrée garantit que le circuit fournit une copie en basse impédance de l'entrée. Le FET Q1 active la mesure. Quand la porte est passante le courant charge ou décharge le condensateur C1, ce qui permet de conserver la tension même quand Q1 est éteint. Un autre AOP en suiveur permet la mesure de la tension sans pour autant décharger C1.
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Trigger de Schmitt
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Un trigger de Schmitt est un circuit qui fonctionne par hystérésis : sa tension de bascule dépend de son état courant. Il est très utile pour gérer les sources bruitées qui peuvent générer de multiples transitions en logique numérique ou dans un comparateur.
R1 et R2 forment un diviseur de tension, plaçant le seuil du comparateur à VCC/2. R3 laisse passer un faible courant de ou vers l'entrée positive. Lorsque la sortie est haute, le seuil augmente légèrement. Lorsqu'elle est basse, il diminue. Cette contre-réaction positive crée une plage de tensions dans laquelle la sortie ne changera pas d'état.
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Ampli à Transimpédance
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Un amplificateur à transimpédance convertit un courant en tension. Ils sont particulièrement utiles pour les capteurs retournant un courant, comme la photodiode du circuit ci-dessus.
La sortie inverseuse de l'aop forme une masse virtuelle. Celà requiert que le courant à travers R1 soit égal au courant traversant la photodiode, ce qui provoque une augmentation de la tension de sortie égale au produit du courant d'entrée et de la résistance de retour.
Comme un amplificateur à transimpédance a une entréee mesurée en ampères et une sortie en volts, sont gain est mesuré en ohms.
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9
Inverseur CMOS
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L'inverseur CMOS est la porte logique la plus simple, elle forme aussi la structure de base de toutes les fonctions logiques CMOS.
Deux MOSFETs complémentaires un canal P et un canal N sont connectés en série comme dans l'image. Quand le signal d'entrée est haut, le MOSFET du bas est passant et celui du dessus bloqué ce qui met la sortie au niveau bas. Inversement, lorsque le signal est bas, c'est le MOSFET du haut qui est passant, celui du bas restant bloqué ce qui met la sortie au niveau haut.
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Adaptateur de Niveau
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Dans cette configuration, Un simple FET peut être utilisé comme un adaptateur de niveau bidirectionnel, pratique pour l'I2C ou autre bus bidirectionnel.
Tant qu'aucun des deux côtés n'est piloté, les résistances de pull-up forcent les deux lignes au niveau haut. Si le coté à plus basse tension est forcé au niveau bas, la grille du FET a une tension plus élevée que sa source et le FET devient passant. Le côté à plus haute tension est alors forcé au niveau bas. Si c'est le côté haut qui est forcé à la masse, la diode interne du FET devient passante, forcant le côté basse tension à la masse et activant le FET.
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17
Interrupteur à FET
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Une des plus simples utilisations des FET est en interrupteur. Dans ce mode, quand l'interrupteur physique (qui peut aussi être une sortie logique) est connecté à VCC, la tension de la grille du FET à canal N est au niveau haut, et le FET devient passant. Quand l'interrupteur est connecté à GND, la grille est au niveau bas et bloque le courant.
Contrairement aux transistors bipolaires, les FET sont commandés par une tension et sont donc plus simples à piloter. Comme la grille ne consomme pas de courant il est nécessaire de la piloter avec des niveaux hauts et bas ou de mettre une résistance de pull-down afin d'éviter de laisser l'entrée "flottante" quand il est ouvert.
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3
Mémoire Logique
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Une mémoire asynchrone, temporaire comme la SRAM, ou permanente comme les EEPROM ou la flash, peut être utilisée pour implémenter des fonctions logiques numériques.
En programmant la table de vérité dans la mémoire, les lignes d'adresse peuvent être utilisées comme les entrées de la fonction binaire, et les lignes de données comme le résultat d'une série de fonctions binaires. L'image présente un module mémoire de 1024x4 bits, qui peut alors implémenter n'importe quelle fonction binaire ayant 4 bits de sortie et 10 entrées.
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20
Multiplexeur Logique
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Un multiplexeur binaire peut être utilisé pour implémenter une table de vérité arbitraire, en connectant chaque entrée au niveau logique approprié.
Dans le schéma ci-dessus, un multiplexeur 8 canaux implémente une fonction à 3 entrées et une sortie.
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1
Interrupteur NPN
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L'utilisation en interrupteur est la plus simple d'un transistor NPN. Dans ce montage quand l'interrupteur physique (qui peut aussi être une sortie logique) est fermé, le courant passe a travers la résistance R1 dans la base de Q1, ce qui active le transistor et laisse alors passer le courant a travers R1, alimentant la charge.
Les transistors bipolaires sont pilotés en courant, et la résistance R1 limite le courant passant a travers le transistor entre entre sa base et la masse. Le transistor conduit un courant maximum entre sont collecteur et son émetteur égal au courant de la base multiplié par son gain spécifique noté Hfe.
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31
Collecteur Ouvert
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Une logique "à collecteur ouvert" est une configuration classique où la sortie d'un circuit logique peut forcer une ligne à l'état bas mais reste en haute impédance quand la sortie est haute. Une résistance de pull-up est requise sur la ligne de signal pour la garder à l'état haut.
Ce circuit a plusieurs avantages, dans un circuit fonctionnant à une tension donnée, il permet par exemple de piloter une ligne d'une tension différente. Il peut aussi être utilisé par plusieurs contrôleurs pour fournir un ET logique puisque l'état de la ligne correspond à un ET des signaux de contrôle. Ces avantages sont utilisés par le protocole I2C pour piloter plusieurs circuits sur un bus.
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8
Bascule SR
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Une bascule SR est un circuit numérique simple, avec mémoire. Une fois mis a 1 ou a 0, il reste dans cet état jusqu'a ce qu'il reçoive une impulsion sur l'entrée opposée.
On considère que Q est haut et les deux entrées sont bas. Si l'entrée R passe à haut, cependant, la sortie de la porte NOR du haut passera a bas. Les deux entrées de la porte NOR du bas sont maintenant à bas, passant la sortie à haut. Celà assure que le nouvel état même si l'entrée R passe à bas. Comme le circuit est symétrique, la même chose s'applique à l'entrée S.
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Régulateur Boost
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Un régulateur boost est une alimentation à découpage, un moyen très efficace pour produire une tension continue régulée à partir d'une tension plus faible.
Lorsque l'interrupteur SW1 est fermé, le courant passe dans l'inductance L1 et la charge. Lorsque SW1 s'ouvre, l'énergie contenue dans la bobine se décharge rapidement à travers la diode D1 et charge le condensateur C1. La tension de sortie peut être bien plus élevée que celle d'entrée. Une boucle de contre-réaction ajuste la fréquence ou le rapport ouvert/fermé de l'interrupteur pour réguler la tension de sortie au niveau voulu.
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Régulateur Buck
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Un régulateur buck est une alimentation à découpage, une méthode très efficace pour produire une tension continue régulée à partir d'une tension plus élevée.
Lorsque l'interrupteur SW1 est fermé le courant traverse l'inductance L1 en augmentant linéairement et charge le condensateur C1. Quand l'interrupteur s'ouvre, la diode D1 devient passante pour assurer la continuité du courant dans L1 ce qui fait décroître le courant linéairement.Une boucle de contre-réaction ajuste la fréquence ou le rapport ouvert/fermé de l'interrupteur pour maintenir une tension constante aux bornes du condensateur de sortie.
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4
Circuit Crowbar
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Un circuit crowbar offre une protection contre l'inversion de polarité en créant un court circuit si la polarité est inversée.
En utilisation normale, le fusible réarmable F1 protège le circuit contre une surconsommation de courant et la diode D1 est inactive. Si le dispositif est connecté en inverse, la diode D1 devient passante et raccorde VCC à la masse ce qui crée un afflux de courant et déclenche le fusible.
Une version plus sophistiquée est possible en utilisant un triac et une diode Zener, celle-ci protège alors aussi des surtensions d'une façon similaire.
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Fonction OU à Diodes
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Une fonction OU à diodes est utilisée pour isoler deux (ou plus) sources de tension potentielles. Le circuit placé derrière une fonction OU à diodes reçoit alors la tension la plus élevée des deux entrées.
Ce montage est souvent utilisé pour commuter entre plusieurs sources d'alimentation. Par exemple, un circuit peut être alimenté par une pile 9v et un transformateur secteur 12V, le transformateur prenant le relais de la pile dès qu'il est branché. Cela permet aussi de tirer du courant de plusieurs batteries en conservant un "balancing" correct (équilibrage des niveaux de charge dans les différentes batteries), tout en permettant une recharge individuelle des cellules.
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Switch High-side
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Quand vous faites de la commutation de puissance, il est souvent nécessaire de commander une tension plus importante (ex. 12v) que la tension de logique (ex. 5v). Ce n'est pas faisable avec un simple MOSFET à canal P parce que la tension de la logique n'est pas suffisante pour désactiver le PFET. Ce circuit résout ce problème en utilisant un second MOSFET à canal N.
Quand l'entrée est au niveau bas, Q1 n'est pas passant, et la grille de Q2 est forcée à VCC par la résistance de pull-up R1. Quand l'entrée passe au niveau haut, Q1 devient passant et force la grille de Q2 à la masse, ce qui le rend passant.
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Diode de Roue Libre
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Une diode de roue libre est utilisée pour protéger l'électronique des pics de tension provoqués quand une charge inductive (moteur, solénoïde,...) est brusquement déconnectée. Couper l'alimentation d'un moteur génère un pic de tension inverse et la diode de roue libre est là pour l'absorber et donc protéger les composants de contrôle.
Quand un moteur ou une autre charge inductive est piloté de manière unidirectionnelle, il suffit de connecter la diode en inverse comme sur le schéma de gauche. Quand une charge doit pouvoir être pilotée dans les 2 sens, un pont de diode peut être mis en place pour chaque pôle de la charge (comme sur le schéma de droite).
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5
Alimentation pour DEL
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Quand on alimente une DEL, il est nécessaire de limiter le courant la traversant pour éviter de la griller. Lorsque la tension d'alimentation d'une DEL dépasse sa valeur de tension de passage, le courant qu'elle consomme augmente rapidement. La façon la plus simple et la plus utilisée pour régler ce problème est d'ajouter une simple résistance en série.
Calculer la valeur de la résistance est facile. Si Vtp correspond à la tension de passage de la DEL, Vin la tension d'alimentation, et I le courant souhaité, la valeur de la résistance est calculée ainsi : R=(Vin-Vtp)/I.
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Régulateur de Courant
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Ce montage utilise un régulateur de courant très commun pour produire une source de courant régulée.
R1 est choisie de manière à ce que la tension à ses bornes soit égale à la tension de référence du régulateur lorsqu'elle est traversée par le courant voulu. Ainsi, la valeur de la résistance est déterminée par : Iout=1.25/R1.
Un inconvénient de ce montage est la forte chute de tension nécessaire à travers la résistance de shunt. Cela implique une forte dissipation thermique qui nécéssite des composants adaptés et réduit la gamme de tension que peut fournir ce type de montage.
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Régulateur de Tension
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Le régulateur de tension lineaire ajustable est un des circuits intégré les plus utilisés. C'est une méthode simple pour générer une tension régulée à pratiquement n'importe quel voltage avec peu de composants externes et un montage simple.
La tension de sortie du régulateur est definie par le diviseur de tension que forment R1 et R2. La tension de sortie suit cette relation : Vout=1.25*(1+R2/R1), ou plus intuitivement, la tension fournie par le diviseur doit être égale à 1.25V lorsque la sortie est à la tension désirée.
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Régulateur de Shunt
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Le montage régulateur de tension le plus simple est le régulateur de shunt. Il utilise le seuil en tension inverse d'une diode zener pour fournir une tension régulée en sortie. La résistance R1 limite le courant passant dans la zener et la charge. Comme du courant est perdu en passant par la zener pour conserver la régulation, c'est un régulateur particulièrement inefficient (plus encore avec une tension variable) et la zener doit être capable de dissiper au moins Pzener=((Vin-Vout)/R-Iout)*Vzener watts.
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Source de Courant NPN
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Les sources de courant sont utiles dans beaucoup de situations et d'applications. Le diagramme ci-dessus montre une source de courant simple utilisant un transistor NPN.
Une tension est appliquée à la base du transistor, dans ce cas fournit par un diviseur de tension. Dans le schéma d'exemple, le voltage est de 1,6 volts. Le courant traversant la charge est déterminé par Ic=(Vb-0.6)/R1; dans l'example ci-dessus, il est de 1mA. Notez que le courant ne dépend pas du gain du transistor, mais seulement de la tension de base et de la résistance de l'émétteur.
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26
Doubleur de Tension
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Un doubleur de tension capacitif (ou pompe de charge) utilise des transistors et un condensateur 'volant' pour doubler ou inverser une tension d'entrée.
Une horloge et un inverseur pilotent les interrupteurs. D'abord, les interrupteurs d'entrée sont fermés, chargeant C1 jusqu'à VCC. Ensuite, les interrupteurs d'entrée sont ouverts, et ceux de sortie fermés, mettant la borne positive du condensateur à VCC x2.
Les doubleurs de tension ne peuvent fournir que de faibles courants, mais ils sont particulièrement utiles quand une tension supérieure à l'alimentation est requise.
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#!/bin/bash
CMD=inkscape
OUTPUT=png
HEIGHT=600
TEMPLATE=template.svg
TMP=tmp
command -v $CMD >/dev/null 2>&1 || { echo "Please install $CMD." >&2; exit 1; }
mkdir -p $OUTPUT
mkdir -p $TMP
DIRS=$(find ./desc/* -type d -prune)
for DIR in $DIRS; do
DIRNAME=$(basename "$DIR")
echo "template" ${DIRNAME}_${TEMPLATE}
python src/generate_svgs.py src/${DIRNAME}_${TEMPLATE} $TMP/${DIRNAME} ./desc/$DIRNAME/
done
FILES=$(find $TMP/*.svg -type f -prune)
for TMP_SVGS in $FILES; do
BASE=$(basename "$TMP_SVGS")
echo $BASE
$CMD --export-png --export-area-canvas --export-height $HEIGHT --export-png=$OUTPUT/${BASE%.*}.png $TMP_SVGS
rm $TMP_SVGS
done
rm -d $TMP
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