Un courant consommé sur une alimentation peut être reproduit N fois pour simuler N circuits supplémentaires connectés sur la même alimentation. Un très bon exemple est un bus qui porte une tension d'alimentation continue et qui alimente plusieurs produits. Si on ne dispose que d'un produit et qu'on souhaite simuler un grand nombre de produits identiques (jusqu'à 300 environ), on peut utiliser ce montage.
Utilisation de la source de courant commandée
L'entrée Io est connectée entre la borne de masse (-) du produit dont on souhaite reproduire n fois la consommation Io. L'entrée se comporte comme un ampèremètre et ne fixe donc pas le courant consommé. La masse du montage est reliée à la masse de l'alimentation +Vcc (bus continu, etc...). Connectée sur l'alimentation, la sortie K.Io appelle K fois le courant mesuré.
Schéma bloc de la source de courant commandée
Au total, l'alimentation voit la consommation de K+1 produits identiques. La valeur de K est ajustable de 0 à 300 environ et peut prendre des valeurs non entières.
Fonctionnement de la source de courant commandée
L'entrée Io doit se trouver au potentiel de la masse pour ne pas perturber le produit (n°1 sur le schéma) dont on mesure la consommation.
Schéma bloc de la source de courant commandée
IC1 assure cela en fonctionnant en régime linéaire : V- = V+ = 0.
En sortie de IC1, la tension VA vaut -Io.R1.
Choix de R1
R1 est choisie telle que VA n'atteigne pas la saturation de IC1, même avec le plus grand courant Io. Pour un ampli op alimenté en +/-15V, VA ne doit pas descendre sous -13V. Ici, Io vaut 10mA maximum.
La 2ème partie du montage repose sur IC2 qui fait en sorte que le potentiel de l'émetteur de Q3 soit égal à -VA (R2=R3). Q1 et Q2 augmentent le courant issu de la sortie de IC2 pour mieux "attaquer" la base de Q3. Q3 est un transistor de puissance classique. R4 accélère l'ouverture de Q3.
Si Q3 risque de saturer parce que le potentiel de son émetteur s'approche trop de la tension d'alimentation +Vcc, il faut diminuer R1.
Choix de R5
La tension aux bornes de R5 vaut -VA (asservissement de IC2). La valeur de R5 détermine le courant qui la traverse. Si on néglige le courant dans R4 et le courant de base de Q3, le courant de sortie K.Io est égal au courant qui traverse R5.
K.Io = -VA/R5.
Or, pour IC1, VA = -Io.R1
D'où : K = R1/R5
On peut ensuite ajuster R5 pour obtenir une valeur expérimentale plus précise.
Résultats de simulation SPICE
Le pire cas est obtenu pour un créneau de courant et une grande valeur de K. Avec un TL082 comme ampli op double (IC1 et IC2), on obtient ces courbes :
Courant de sortie K.Io (rouge) et K fois le courant d'entrée (bleu) (simultation SPICE)
On observe un retard de 0.5us environ à l'établissement du courant. Ceci est dû au slew rate du TL082. Un ampli op plus rapide peut être utilisé (AD817, ...). Ici, K = 250.
Pour un fonctionnement correct, la tension Vcc doit être supérieure à R1.Io pour éviter la saturation de Q3.
Application de la source de courant commandée
- Simulation de K produits supplémentaires connectés à la même alimentation continue. Ceci peut simuler la réponse simultanée de n produits à une requête (broadcast, etc) sur un bus.
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