Qu'est-ce qu'un commutateur analogique?

Parfois aussi appelé commutateur bilatéral ou porte de transmission, un commutateur analogique est un dispositif électronique qui transmet ou bloque de manière sélective un niveau de signal de l'entrée à la sortie. Composant semi-conducteur à l'état solide, il est constitué d'un transistor nMOS et d'un transistor pMOS. Ses grilles de commande sont configurées de manière à ce que les deux transistors soient allumés ou éteints. Les applications de commutation analogiques courantes comprennent l'instrumentation, le contrôle de processus, l'acquisition de données, les systèmes de communication et les systèmes vidéo.

Un commutateur analogique est également couramment utilisé comme bloc de construction pour des circuits logiques tels que D Flip-Flop ou D Latch. En tant que circuit autonome, il peut isoler un ou plusieurs composants des signaux en direct lors du retrait ou de l'insertion à chaud. Lorsqu'il est utilisé dans des applications de sécurité, il peut empêcher de manière sélective la transmission de signaux ou de données sensibles sans autorisation valide du matériel.

Le commutateur analogique idéal possède une résistance infinie lorsqu'il est désactivé et une résistance nulle lorsqu'il est activé. Il présente également des caractéristiques de volt-ampères linéaires sans faille lors de la transmission de signaux analogiques. La vérité, cependant, est que la plupart des commutateurs analogiques ne sont pas idéaux. Cela peut être vrai car il s'agit essentiellement de composants semi-conducteurs à l'état solide et tendent à présenter une résistance non nulle lorsqu'ils sont activés, une résistance finie lorsque désactivée et des caractéristiques volt-ampères non linéaires.

Semblable à un commutateur mécanique, le commutateur analogique se présente sous de nombreuses formes, qui dépendent en grande partie du nombre de lancers et de pôles dont il dispose. Bien qu'ils soient souvent utilisés pour décrire un commutateur mécanique, les commutateurs les plus courants sont les modèles unipolaire à une portée (SPST) et unipolaire à double orientation (SPDT). Un seul circuit intégré (CI) peut également contenir plusieurs commutateurs analogiques, chacun correspondant à un canal analogique particulier.

La porte d'un commutateur analogique peut être formée d'un certain nombre de configurations de circuit. Certaines de ces configurations sont très simples et consistent souvent en de nombreuses résistances et une seule diode. Cependant, la plupart des commutateurs commerciaux utilisent des transistors à effet de champ (FET), des transistors bipolaires très avancés, ou une combinaison des deux, pour faciliter le passage ou le blocage des signaux analogiques. Les FET sont utilisés plus fréquemment dans les commutateurs analogiques en raison de leur faible résistance fermée et de leur résistance élevée.

Un commutateur analogique se comporte beaucoup comme un relais. La principale différence réside dans le fait qu’il ne comporte aucune pièce mobile et ne permet pas d’isoler le signal analogique et le signal de commande. Pour cette raison, il est déconseillé de l'utiliser dans les circuits haute tension où une isolation électrique est requise. Il est également important de noter que, en raison du chemin de courant faible entre l'entrée et la sortie, le courant maximal pouvant passer par un commutateur analogique est généralement inférieur à la moyenne des relais.

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