COMPARATEURS ANALOGIQUES

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1 I/ RAPPEL COMPARATEURS ANALOGIQUES Page 1 Signal logique e signal On di qu'un signal élecrique es logique lorsqu'il. analogique V On di qu'un signal es analogique lorsque son évoluion (en général en foncion du emps) passe par une muliude de valeurs. II/ PRINCIPE D'UNE MISE EN FORME PAR DÉTECTION DE SEUIL L'objecif de cee mise en forme es de ransformer un signal analogique en un signal logique afin de le rendre plus facilemen exploiable ou plus facile à raier. Condiionnemen par déecion de seuil II.1/ Un seul seuil Cee mise en forme se fai en comparan la ension analogique avec une ension consane. Vcomp >Vcomp oui non

2 Page 2 Ce principe bien que rès simple, présene l'inconvénien de resiuer des informaions indésirables ou erronées dès qu'un signal es suje à de faibles variaions ou soumis à des parasies. Exemple d'un disposiif de chauffage : On souhaie que la chaudière se mee en Tempéraure marche lorsque la empéraure passe sous 18 C. 19 C 18 C On voi qu'avec une déecion à un seul seuil, 17 C la mise en marche de la chaudière se ferai à fréquence élevée e conduirai à sa déérioraion Resiuion du capeur rapide. Vcomp Mise en roue de la chaudière II.2/ Mise en forme à deux seuils ou à hysérésis Pour ce ype de mise en forme deux seuils permeen le changemen d'éa : un seuil hau e un seuil bas. La différence V H V H déermine la variaion maximum olérée. Dans nore exemple, la chaudière s'arrêe lorsque la empéraure mesurée dépasse les 22 C e se reme en roue si la empéraure Tempéraure passe sous les 18 C. 22 C 18 C Vh Vh 17 C Resiuion du capeur Mise en roue de la chaudière

3 Page 3 III/ MISE EN FORME PAR AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) III.1/ Amplificaeur inégré Un amplificaeur linéaire inégré, appelé encore amplificaeur opéraionnel, es un composan élecronique qui dispose d'une amplificaion en boucle ouvere * infinie, d'une large bande passane, d'une impédance d'enrée infinie (courans des paes d'enrées nuls) e d'une impédance de sorie nulle. Son symbole es le suivan : Son alimenaion se fai souven par deux ensions symériques mais cerains son alimenés aussi en monoension. L'ALI n'éan pas un généraeur, sa ension de sorie es forcémen comprise enre V e V. III.2/ Mise en forme par seuil unique : ALI en boucle ouvere En boucle ouvere, l'ali foncionne en comparaeur e répond à l'équaion : = Ad.(e e ) =Ad.ε où Ad es l'amplificaion de la différence NB (e 2008 e ) e es héoriquemen infinie. Applicaion : Supposons le monage suivan pour lequel la ension varie de 5V à 5V. Lorsque e e es posiif es égal à la ension supérieure d'alimenaion (à la ension de déche * près) 15V 15V 5V 5V 15V 0V 15V Lorsque e e es négaif es égal à la ension inférieure d'alimenaion (à la ension de déche près). Evidemmen la ension sur la borne e peu êre augmenée ou diminuée pour modifier la valeur du seuil. Boucle ouvere : on di qu'un amplificaeur es en boucle ouvere lorsque qu'il n'y a pas de signal injecé de sa sorie sur son enrée. ension de déche : on appelle ension de déche la différence de ension enre la ension de sorie héorique e la ension de sorie réelle. Elle provien des imperfecions de l'amplificaeur opéraionnel

4 III.3/ Mise en forme par deux seuils : Trigger de Schmi Page 4 En réalisan une réroacion sur la borne e on fai foncionner l'amplificaeur opéraionnel en boucle fermé e en COMPARATEUR. Pour connaîre les deux seuils de commuaion, il es nécessaire de procéder à une analyse quaniaive. Méhodologie Dans un premier emps il fau bien s'assurer que la réroacion se fai sur e (si elle se faisai sur e l'analyse n'es pas la même). Définir puis racer un sens de couran e les flèches de ensions Trouver l'équaion liérale de la ension en e : ici e =.R2 / (R1R2) Comme l'ali foncionne en commuaion, la ension de sorie ne peu prendre que deux valeurs qui son : e donc e peu prendre les valeurs V TH = e V TH = V Tracer le sysème d'axe =f() puis placer ces deux poins caracérisiques. Si =V alors sera forcémen égale à V car (ee)<0. Dans ce cas V e=v THe la sorie passera à V si la ension d'enrée devien inférieure à Vh Vh V VTH. Si =V alors sera forcémen égale à V car (ee)>0. Dans ce cas e=v TH e la sorie passera à V si la ension d'enrée devien supérieure à VTH. V On peu alors racer la caracérisique complèe en n'oublian pas les flèches de direcion. L'applicaion d'une ension analogique donnerai le résula suivan : V V Vh V Vh Vh Vh V Tracé en

5 III.4/ Les comparaeurs inégrés Page 5 Cerains amplificaeurs opéraionnels son spécialisés dans la comparaison de signaux analogiques. On les appelle des comparaeurs. Leur uilisaion e l'analyse de leur srucure es idenique à ce qui a éé vu au paragraphe précéden. S'il s'agi de comparaeurs à colleceurs ouvers, il convien de prendre quelques précauions avan l'analyse. Lorsque la sorie d'un circui es à colleceur ouver son symbole compore un losange souligné e sa sorie es uniquemen associée au colleceur du ransisor NPN de sorie: L'avanage du colleceur ouver es qu'il perme de disposer en sorie d'une ension posiive différene de la ension posiive d'alimenaion du comparaeur. Par conre, cee même sorie doi êre polarisée par un résisance de PullUp. Cee résisance e cee ension de sorie doiven êre prises en compe dans le calcul de Vh lorsque la ension doi êre à l'éa hau. Le ransisor de sorie éan bloqué dans cee condiion Vh = Vcc. R2 /(ReqR2) ou Req es la résisance équivallene enre R e R1R3 E sera plus faible que Vcc Le rese du raisonnemen es le le même qu'au précéden paragraphe..