L'électronique fournit également les tensions d'alimentation nécessaires à la conception et au dépannage des circuits. Comme pour de nombreux circuits à transistors, plusieurs termes sont associés aux tensions d'alimentation, tels que VCC, VDD, VEE et VSS. Tout travail sur PCB nécessite de s'appuyer sur ces termes pour garantir le bon fonctionnement des circuits.
Les différences importantes entre VCC, VDD, VEE et VSS, leurs fonctions dans plusieurs composants et des informations pratiques sur leur application à la conception de circuits réels seront explorées. À la fin de ce guide, vous serez non seulement bien équipé pour comprendre certains concepts importants, mais aussi pour les appliquer à la conception ou à l'évaluation de circuits.
Comprendre la tension d'alimentation
Chaque circuit électronique nécessite une alimentation. Les tensions d'une alimentation servent de sources d'énergie pour effectuer une opération ou interagir avec les composants concernés. Les tensions présentes dans les circuits sont généralement nommées selon leur fonction, leur source ou leur polarité.
Par exemple, la tension VCC correspond à la tension d'alimentation haute des circuits BJT, tandis que VDD correspond à la tension d'alimentation de base des conceptions à base de MOSFET. Les deux dernières tensions sont VEE et VSS, respectivement alimentation négative ou masse, selon que l'on travaille avec des circuits BJT ou des conceptions à base de MOSFET.
Ces désignations de tension, utilisées lors de la conception ou du dépannage des circuits, garantissent une bonne circulation du courant et la protection des composants fragiles. De même, un étiquetage et une manipulation appropriés lors de la conception ou de la fabrication des circuits imprimés garantissent leur fonctionnalité et leur durée de vie.
Introduction à VCC, VDD, VEE et VSS
Voyons maintenant ce que signifient tous ces mots et comment ils s’appliquent à différentes pièces et conceptions de circuits.
Signification de VCC
La forme complète de VCC est « Tension au collecteur ». Elle désigne la tension d'alimentation positive dans un circuit à transistor à jonction bipolaire. Souvent, la tension d'alimentation positive est connectée à la borne du collecteur d'un transistor BJT ; VCC permet donc au transistor de fonctionner.
Le rôle d'un VCC ne se limite pas à l'alimentation. En réalité, le VCC fournit la tension de fonctionnement nécessaire au bon fonctionnement d'un transistor BJT, car il permet au courant de circuler du collecteur vers l'émetteur lorsque la tension de base est correctement polarisée. Les VCC sont largement utilisés dans les circuits analogiques et les systèmes de microcontrôleurs, tout comme dans les dispositifs basse consommation. Par exemple, les petits capteurs ou actionneurs dépendent généralement du VCC pour fournir l'alimentation électrique constante nécessaire à leur fonctionnement.
Signification de VDD
VDD signifie « Tension au Drain ». Ce terme est utilisé dans les MOSFET, abréviation de « Transistors à Effet de Champ Métal-Oxyde-Semiconducteur ». Dans un circuit VDD, les tensions d'alimentation positives sont appliquées à leurs circuits respectifs.
Parmi les applications modernes actuelles des MOSFET, on trouve l'électronique numérique, notamment dans les microprocesseurs, les mémoires et les circuits logiques. Le VDD est la principale source d'alimentation des composants des MOSFET. Dans un MOSFET, la tension VDD s'applique aux deux extrémités pour établir le flux de courant du drain à la source. Elle contrôle ainsi le temps de commutation. Les MOSFET étant standard pour les circuits intégrés, le terme VDD est très couramment utilisé dans les systèmes analogiques et numériques.
Signification de VEE
Le terme VEE (Tension à l'Émetteur) désigne la « Tension à l'Émetteur ». Il est principalement utilisé dans les circuits à tension d'alimentation négative. Dans un transistor BJT, la borne de l'émetteur est généralement connectée à la terre ou à une tension d'alimentation négative, et la VEE contribue à créer cette différence de potentiel indispensable entre le collecteur et l'émetteur, permettant ainsi de réguler le flux de courant.
En pratique, la tension VEE est cruciale dans les circuits amplificateurs, où un contrôle précis de la tension est nécessaire pour garantir l'intégrité et l'amplification du signal. Un transistor BJT ne fonctionnerait probablement pas selon les paramètres définis en raison d'une distorsion ou d'un écrêtage dû à une tension VEE inadéquate.
Signification de VSS
Le terme VSS signifie « tension à la source ». Dans les circuits MOSFET, la tension est généralement référencée à la masse ou à la tension d'alimentation négative de la borne source. Dans les circuits numériques, la VSS est souvent utilisée comme point de référence pour le circuit. Comme pour la VEE des transistors bipolaires à effet de champ (BJT), la VSS est le point commun pour la configuration des conditions de fonctionnement d'un MOSFET.
À ce stade, la tension VDD est référencée et garantit que le courant circule dans le MOSFET dans le bon sens. Une identification précise de la tension VSS sur les circuits imprimés permet d'éviter les problèmes de mise à la terre et de garantir des niveaux de signal corrects.
Différences entre VCC, VDD, VEE et VSS
La principale différence entre VCC et VDD réside dans le fait que VCC se produit généralement dans les circuits à transistors bipolaires, tandis que VDD est beaucoup plus fréquent dans les circuits à MOSFET. Il en va de même pour l'interprétation de VEE et VSS comme tensions négatives ou masse, mais VEE est associé aux transistors bipolaires bipolaires, tandis que VSS est associé aux circuits à MOSFET.
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Long
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Sens
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Application
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Cas d'utilisation courant
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VCC
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Tension au collecteur commun
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L'alimentation positive dans les circuits BJT a tendance à diriger le flux de courant dans le collecteur vers un émetteur.
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Circuits analogiques, micro-Les contrôleurs et les amplificateurs de signaux sont utilisés dans les appareils à faible consommation.
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VDD
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Tension au drain
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La tension d'alimentation positive dans les circuits MOSFET permet au MOSFET de conduire du drain à la source.
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Circuits numériques, microprocesseurs, puces mémoire et portes logiques.
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VEE
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Tension à l'émetteur
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La tension négative ou de masse dans les circuits BJT contribue à une polarisation correcte du transistor.
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Les amplificateurs analogiques sont très largement utilisés dans le traitement audio et du signal.
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VSS
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Tension à la source
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La masse ou l'alimentation négative dans les circuits MOSFET est utilisée comme référence pour VDD.
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Microcontrôleurs, systèmes numériques et masses de circuits intégrés.
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Applications dans la conception de circuits
Dans les transistors à jonction bipolaire (BJT)
Dans les circuits BJT, VCC et VEE déterminent l'état de fonctionnement du transistor. Ici, VCC est positif au collecteur, et VEE génère une tension négative (ou masse) à l'émetteur. Il est donc possible de définir un point de fonctionnement ou une polarisation à l'aide de tensions très importantes dans des applications telles que l'amplification. Ainsi, les tensions permettent de définir le point de fonctionnement, ou polarisation, crucial dans des applications comme l'amplification.
Il ne fonctionnerait donc pas, faute de polarisation avec les valeurs VCC et VEE nécessaires. Les conséquences pourraient être une distorsion du signal ou une amplification inadéquate. Par exemple, les systèmes audio pourraient avoir pour effet une mauvaise qualité sonore, voire des dommages aux composants.
Dans les transistors à effet de champ (FET)
Les tensions VDD et VSS des circuits FET sont des facteurs essentiels au contrôle de commutation du transistor. Dans ce cas, la source de tension de VDD est la tension d'alimentation due au drain, tandis que la référence de masse de VSS contrôle la source. Les tensions des circuits numériques permettent aux états marche/arrêt du MOSFET d'agir comme un interrupteur pour les dispositifs à l'intérieur des portes logiques et autres.
L'application des VDD et VSS est cruciale dans les circuits à haut débit, car les performances de commutation doivent y être optimales. L'instabilité de tension causée par les erreurs de synchronisation dégrade les performances du système numérique.
Autres applications
Microcontrôleurs
Le plus souvent, au cœur de nombreux systèmes embarqués, les microcontrôleurs s'appuient sur des alimentations stables pour un bon fonctionnement ; le plus souvent, le VCC ou le VDD représente la tension de fonctionnement positive utilisée dans les conceptions basées sur des microcontrôleurs, bien que différents microcontrôleurs puissent utiliser un terme ou l'autre pour décrire la même chose, selon que leur architecture de transistor interne est soit BJT, soit MOSFET.
Dans les systèmes censés exécuter des fonctions telles que le traitement en temps réel, le VCC ou le VDD doit être stable, car tout changement de tension peut provoquer un plantage du système ou un comportement erratique.
Systèmes acoustiques
Les tensions VCC et VEE sont principalement utilisées dans les circuits d'amplification audio afin que la plage de fonctionnement des transistors reste inférieure à la limite spécifiée. Une régulation de tension adéquate garantit l'absence de distorsion et de bruit lors de la transmission du signal audio par l'amplificateur.
Interfaces de circuits numériques et analogiques
Ces tensions, VDD et VEE, contribuent à maintenir des niveaux de tension adéquats dans les circuits d'un circuit imprimé lorsque celui-ci assure l'interface entre des circuits numériques et analogiques. Une séparation adéquate de ces tensions est nécessaire pour réduire les interférences entre les différentes sections du circuit imprimé.
Conclusion
Lors de la conception de circuits, notamment de circuits imprimés, il est essentiel de comprendre la différence entre VCC, VDD, VEE et VSS. Ces termes désignent les tensions d'alimentation de nombreux circuits à transistors, et la compréhension de leur application peut aider à sélectionner les niveaux de tension appropriés pour la plupart des composants.
Les noms de transistors BJT, de MOSFET, de microcontrôleurs ou de systèmes audio seraient peut-être mieux compris par leur nom de tension. Tout comme la technologie des circuits imprimés est vouée à évoluer, ces termes relatifs aux concepts de tension deviendront aussi importants pour les ingénieurs débutants que pour les ingénieurs expérimentés.
