Présentation des composants passifs

Qu'est-ce que les composants passifs ?

Les composants électroniques passifs sont des composants qui, dans un système électrique ou informatique, n'ont pas besoin d'une source d'énergie pour fonctionner. Ils ne peuvent pas gagner en puissance. Les composants passifs incluent les condensateurs, les résistances fixes, les inductances, les composants de protection contre des surcharges.

Les composants passifs ne peuvent pas amplifier ou augmenter la puissance du signal. Cependant, ils peuvent augmenter la tension ou le courant par l'intermédiaire d'un circuit LC qui conserve l'énergie électrique. En général, les passifs se rangent en deux catégories : dissipatif et sans perte.

• Dissipatif : ces composants ne peuvent pas absorber l'énergie d'un circuit externe. Le plus souvent, le terme passif dissipatif renvoie aux résistances.
• Sans perte : ces composants n'ont pas de flux d'énergie net entrant ou sortant. Ils incluent les oscillateurs, transformateurs, condensateurs et inductances.

La plupart des composants ont deux terminaisons reliées par un réseau électronique (aussi appelés paramètres à deux ports). Ils incluent les transistors et les filtres électroniques. D'autres composants passifs utilisent une architecture de circuit, tels que les condensateurs et les transformateurs.

 

Quelles sont les différences entre composants passifs et composants actifs ?

Un composant électrique appartient forcément à une des deux catégories actifs ou passifs. Reconnaître les différences entre ces deux catégories est une des clés de la compréhension du fonctionnement de la plupart des dispositifs électroniques.

Contrairement à un composant actif, un composant passif n'a pas besoin de source d'énergie pour fonctionner. Cette différence est la plus importante de toutes. Les composants et les dispositifs qui produisent de l'énergie, une tension ou un courant, sont actifs. Les composants passifs stockent ou conservent l'énergie. Une autre différence fondamentale est que les actifs peuvent contrôler le flux d'énergie, ou le courant, dans un circuit. Les passifs ne peuvent généralement pas le faire, mais certains peuvent limiter le flux du courant.

 

Quel est le concept fondamental des composants passifs ?

Le concept de base des composants passifs est qu'ils réduisent l'énergie disponible au lieu d'en générer, comme le font les actifs. Ils peuvent fonctionner sans alimentation, et nombre d'entre eux peuvent exécuter différentes fonctions. Dans le passé, ils ont joué divers rôles dans de nombreux types de dispositifs électroniques, et ils continuent à occuper une place importante dans l'électronique moderne.

 

À quoi servent les composants passifs ?

Les composants passifs sont présents dans les résistances, les condensateurs, les inductances, les connecteurs et bien d'autres dispositifs. Les résistances font en réalité partie des composants électroniques les plus simples. Comme le nom le suggère, ils opposent une résistance au flux de courant dans un circuit. Tous les types de dispositifs électroniques, même les câbles, contiennent un type de résistance ou un autre. Cette résistance détermine le niveau de la baisse de tension. Les condensateurs sont différents et ont des utilisations différentes. Ils peuvent réguler des circuits CC, stocker de l'énergie, accoupler et découpler des signaux, filtrer du bruit et régler des circuits.

 

Quels dispositifs dépendent des composants passifs ?

Les types de dispositifs dont le fonctionnement dépend de composants passifs sont très nombreux. Les résistances, qui constituent une des formes les plus basiques des composants passifs, sont indispensables dans les fusibles, les détecteurs, les chauffages ainsi qu'un grand nombre de types d'éclairages. Elles sont également présentes dans une multitude d'appareils électroniques à usage domestique, tels qu'ordinateurs, fours à micro-ondes, consoles de jeu, appareils numériques, lecteurs MP3, téléphones cellulaires, téléviseurs. Les thermostats et les rhéostats utilisent des composants passifs, sous forme de résistances variables.

 

Quelles applications nécessitent des composants passifs ?

Les composants passifs sont nécessaires pour garantir le fonctionnement d'une multitude d'applications. Parmi elles, les applications de filtrage. Elles ont besoin de résistances et de condensateurs. En outre, des solutions sont créées pour fournir les performances et les fréquences spécifiquement requises. Les filtres incluent par exemple les filtres passe-haut, les filtres passe-bas, les filtres passe-bande, les filtres coupe-bande, les filtres passe-tout, les filtres coupe-bande à flancs raides, les filtres d'égalisation.

Les composants passifs jouent un rôle important dans l'électronique numérique parce qu'ils contribuent à maintenir la stabilité opérationnelle. Ils protègent les puces intégrées dans ces systèmes pour qu'elles ne reçoivent pas un niveau de bruit excessif avec le signal de puissance. Sans les composants passifs, un bruit excessif peut causer des comportements étranges et imprévisibles dans les dispositifs.

Les applications de détection capacitive sont de plus en plus courantes dans variété accrue de dispositifs, incluant l'électronique grand public. Les condensateurs sont très utiles dans ce domaine et ils jouent un rôle essentiel pour garantir le bon fonctionnement des applications. Les applications de détection mesurent différents facteurs tels que l'accélération d'un objet, le niveau d'un fluide, la position et l'humidité. Elles peuvent aussi mesurer des changements dans le condensateur. Souvent, les condensateurs sont installés dans des dispositifs qui ont besoin de laisser passer le courant alternatif et de bloquer le courant continu.

 

Histoire des composants passifs

Depuis les premiers dispositifs électroniques, tous types confondus, les caractéristiques des composants passifs sont une nécessité. Dans les années trente, avec le développement des composants à micro-ondes passifs et pendant l'évolution des circuits au fil des décennies suivantes, la demande en composants passifs plus innovants et plus performants, tels que les condensateurs et les résistances, a progressivement augmenté. Les progrès ont continué et bon nombre de composants utilisés aujourd'hui sont beaucoup plus petits que leurs prédécesseurs. Ils offrent aujourd'hui une qualité nettement supérieure et un fonctionnement à la fois plus efficace et plus durable.

Avec l'évolution continue de l'électronique, les condensateurs, les résistances, les inductances et tous les autres types de composants passifs évolueront et changeront aussi. Ces changements promettent des améliorations dans tous les types de composants aussi bien en termes d'efficacité que de fiabilité.

 

Quels sont les types de composants passifs ?

Les formes et les fonctions des composants passifs créent une multitude de types utilisés dans de très nombreux dispositifs. La liste suivante réunit certains des types les plus communs, avec des informations spécifiques.

• Condensateurs — Un condensateur est capable de recevoir et de conserver une charge, d'une manière similaire à une batterie. Il peut retenir la charge même lorsque la tension n'est plus appliquée. Il existe un grand nombre de condensateurs différents, incluant les condensateurs à film, à mica, à céramique, les condensateurs électrolytiques, les condensateurs en aluminium et les condensateurs au tantale. Ils sont utilisés pour stocker l'énergie, pour les armes à impulsion, le conditionnement d'énergie, la suppression et le couplage, les démarreurs de moteurs, le traitement de signal, et bien plus encore. Un grand nombre de types de dispositifs très différents utilisent des condensateurs.
• Noyaux de ferrite — Ces noyaux sont fabriqués en ferrite, un composé céramique qui combine du fer et un autre métal. La ferrite est très courante dans de nombreux types de composants électriques, incluant les antennes, par exemple. Ce noyau magnétique se caractérise par des éléments de bobinage, tels que les bobinages de transformateurs et d'inductances. Son utilité est basée sur sa faible conductivité électrique et sa haute perméabilité magnétique. Les utilisations les plus courantes des noyaux de ferriteincluent les transformateurs de signal et les transformateurs de puissance. Ils sont utilisés dans un grand nombre de dispositifs électroniques de toutes tailles. Les transformateurs de signal qui utilisent ces noyaux sont généralement petits et ont des fréquences élevées. Les transformateurs de puissance sont plus grands et ont des fréquences plus basses. Les noyaux de ferrite sont disponibles dans différentes formes, cylindriques, toroïdaux et autres.
• Résistances fixes — Les résistances fixes font partie des composants inhérents à tout circuit électrique. Elles servent à réduire l'intensité du courant qui traverse le circuit. Deux catégories de résistances sont disponibles : fixes et variables (ajustables). Les résistances fixes ont une valeur prédéterminée et spécifique qui ne peut pas varier. Pour choisir des résistances fixes, il est nécessaire de tenir compte de la valeur, de la tolérance et de la puissance maximale, pour être certain qu'elles fonctionneront correctement avec le dispositif. La tolérance indique les limites de la performance. Le niveau de puissance indique la puissance maximale acceptée par la résistance. Deux types de résistances fixes sont disponibles : film métal et carbone. Les résistances au carbone sont utilisées pour les usages généraux et sont généralement moins chères. Les résistances à film métal sont des produits de haute qualité réservés aux dispositifs exigeant des tolérances élevées.
• Inductances — Ces composants passifs conservent l'énergie dans un champ magnétique et délivrent cette même énergie selon les besoins. Ils incluent un noyau cylindrique qui contient plusieurs bobinages de fil conducteur. Ils sont différents des condensateurs, qui stockent l'énergie dans un champ électrique, alors que les inductances la conservent dans un champ magnétique. Les inductances servent à maintenir un courant constant.
• Filtres passifs – Les filtres passifs apportent les caractéristiques exactes des fréquences requises pour le fonctionnement du circuit. Les exemples les plus courants de ce type de filtres incluent les filtres passe-bas, qui éliminent les fréquences hautes, et les filtres passe-haut qui éliminent les fréquences basses. Ils sont souvent utilisés dans les amplificateurs. D'autres types incluent les filtres passe-bande, les filtres coupe-bande, les filtres céramiques, les filtres TV SAW.
• Encodeurs rotatifs — Ces composants sont aussi appelés roues codeuses. Ces dispositifs changent ou convertissent le mouvement ou la position d'un axe en fonction d'un code analogique ou numérique. Les deux principaux types d'encodeurs rotatifs sont incrémentiels et absolus. Ils sont très utilisés dans de nombreux domaines, tels que la robotique, les dispositifs de saisie informatique, les plateformes de radar rotatives, et les contrôles industriels.
• Haut-parleurs — Les haut-parleurs, aussi appelés timbres électriques, utilisent des électroaimants et du courant électrique. Ils sont en fait très similaires aux buzzers.
• Buzzer — Un buzzer est un dispositif qui sert à générer un signal audio. Les buzzers sont très utiles pour les alarmes, les compteurs et autres dispositifs similaires. Ils peuvent confirmer des frappes de clavier, ou des clics sur une souris. Les dispositifs peuvent être mécaniques, électromécaniques ou piézoélectriques. Ils fonctionnent souvent en conjonction avec des composants passifs dans des systèmes et des dispositifs électroniques.
• Composants de microphone — Les composants d'un circuit de microphone traitent ensemble un son acoustique pour créer un signal électrique. Ils incluent des transducteurs et des capteurs qui convertissent les sons reçus en signaux électriques. Les microphones qui utilisent ce système simple sont présents dans un grand nombre de dispositifs très courants actuellement, et pas seulement dans des microphones d'audio public. D'autres types d'applications incluent les téléphones, les prothèses auditives, les radios, les systèmes Voix sur IP et bien d'autres encore.
• Composants de protection contre des surcharges — Les suppresseurs de surcharge sont maintenant présents dans la plupart des foyers et des bureaux. Ils apportent à des dispositifs électroniques coûteux une protection supplémentaire, qui leur évite de recevoir des surcharges électriques, susceptibles de les endommager/ détruire. Les principaux composants d'une protection contre les surcharges peuvent inclure un varistor à oxyde métallique, une diode à suppression de transitoires, un dispositif de protection thyristor, un tube à décharge gazeuse, un suppresseur de tension au sélénium, un suppresseur de surtension à anode de carbone, un suppresseur de tension coaxial à quart d'onde, et des suppresseurs à mode sériel. Il est toujours conseillé de protéger contre les surcharges électriques tous les dispositifs électroniques utilisés, au travail comme dans le privé, avec un système de qualité suffisante.
• Résistances variables – Les résistances variables diffèrent des résistances fixes parce qu'elles offrent aux utilisateurs un plus grand contrôle du montant de la résistance dans le circuit. Lorsque la résistance augmente, l'intensité du courant diminue et réciproquement. Les résistances variables ont deux composants. L'élément matériel procure la résistance, qui peut être logarithmique ou linéaire. L'autre composant est mobile, qui permet d'ajuster l'effet de la résistance. Habituellement, le composant mobile est un bouton ou une glissière. Le potentiomètre est un des exemples les plus courants de résistances ajustables.

Nous avons couvert les types les plus courants de composants passifs. Ils sont présents dans un si grand nombre de dispositifs utilisés tous les jours que vous les utilisez sans doute constamment sans jamais les voir ou comprendre à quel point ils sont importants.