Des amplificateurs différentiels capables d’opérer dans des conditions extrêmes

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Les missions dans l’espace requièrent un équipement spécial, qui permet de protéger les circuits électroniques des températures extrêmes et de l’exposition aux radiations. Cependant les recherches actuelles se concentrent sur de nouveaux circuits capables d’opérer, libre de toute protection. Des chercheurs de l’université de l’Arkansas ont ainsi conçu avec succès des micro-amplificateurs différentiels [1] faisant fi des contraintes extrêmes de l’espace. Capable de fonctionner de façon fiable à des températures extrêmes, de 125 à -180 degré Celsius, le nouvel amplificateur consomme moins de puissance et occupe un volume réduit.

Selon le professeur Alan Mantooth [2] "La nouvelle conception est fondée sur des circuits et du traitement de signal adaptés sur des grandes gammes de températures. Mais notre composant est le premier amplificateur différentiel conçu spécialement pour les températures extrêmes, incluant la région cryogénique. Certains de nos designs se sont montrés pleinement opérationnels à des températures aussi basses que 2 Kelvin soit -271 degré Celsius".

Ce composant est fabriqué à base de semi-conducteurs commercialement disponibles et est doté d’une tension d’entrée de 3,3 volts. Il utilise deux modes de retour agissant indépendamment, permettant un meilleur contrôle du niveau de tension en entrée et en sortie. Grâce à ces procédés, les chercheurs placés sous la direction du professeur Mantooth, ont pu construire un amplificateur capable de fournir un gain différentiel sur de larges gammes de fréquences et de températures. Il a été compartimenté en trois sections distinctes : un module d’entrée, un module de sortie et leurs circuits de retour respectifs. Le module d’entrée est connecté directement aux deux signaux dont on souhaite augmenter le gain différentiel. La différence entre ces signaux est amplifiée une première fois dans le module d’entrée, puis une seconde fois dans le module de sortie. Seule la différence entre les deux signaux doit être est gardée, et le reste éliminé. Ceci est réalisé par le troisième module ; le mode commun de retour, sous forme de boucles de retour indépendantes pour l’entrée et la sortie, permet un réglage plus fin, et une meilleure qualité du signal de sortie. La recherche a été présentée et publiée à "IEEE Aerospace Conference in Big Sky, Mont", une conférence mettant en avant les avancées technologiques dans le domaine aérospatial.

[1] Dans les systèmes électroniques et informatiques, les amplificateurs sont de petits circuits qui augmentent l’amplitude du signal, habituellement en courant ou en tension. Les amplificateurs différentiels multiplient la différence de tension ou de courant entre deux entrées par un facteur constant. Ce facteur est appelé gain différentiel, qui est simplement la mesure de la capacité du circuit d’augmenter la puissance ou l’amplitude du signal. Les amplificateurs différentiels sont utilisés dans une grande variété de systèmes électroniques, incluant des applications de conversion analogue - digitale.

[2] Professor of electrical engineering and holder of the Twenty-First Century Endowed Chair in Mixed-Signal IC Design and CAD

Source :

"Researchers Design Electronic Amplifier Capable of Functioning in Extreme Temperatures" : mars 2009 - http://dailyheadlines.uark.edu/14557.htm

Rédacteur :

Arnaud Souillé ; deputy-stic.mst@consulfrance-sanfrancisco.org

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….