l2 en cours 7 ao nl
DESCRIPTION
c bon sdfglzsdf lasdfk zsmdfzdfzdckzxc zd,cfzTRANSCRIPT
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11
Les montages Amplificateurs Oprationnels
Chapitre 1 : Rappel sur les outils danalyse
Chapitre 3 : Les montages de base de l AO en regime linaire
Chapitre 4 : Les montages de base AO en rgime non-linaire
Chapitre 2 : L' Amplificateur Oprationnel
Chapitre 5 : Montages divers
Cours dElectronique, IG2I, ENI2, Bruno FRANOIS Rgime non-linaire 2
Principe
Les montages comparateurs
Le multivibrateur astable
Le monostable
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V s
V c c
- V c c
Z o n e l i n a i r e ( i )
P e n t e : A ( t r s g r a n d e )
Domaine de fonctionnement en dehors de la zone linaire
Les montages en fonctionnement non-linaire reposent sur l'utilisation d'une raction de la tension de sortie sur l'entre non-inverseuse afin de forcer la tension Vs prendre les deux valeurs Vcc et +Vcc.
Rappel :Zone linaire = (V+ - V-) = Vs -> 0, si A est trs grand et donc V+ = V -
AZone non-linaire : Vs {-Vcc, +Vcc}, est quelconque et donc V+ V -
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Une tension inconnue Veest applique sur lentre positive
Si Ve > Vref alors Vs = +VccSi Ve < Vref alors Vs = -Vcc
Les montages comparateursComparateur de valeur relative
-
+
vs ve
+Vcc
-Vccvref
vs
ve
Vcc
-Vcc
Vref
Caractristique statique :Exemple : Vcc=3V, Vref=1V
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Les montages comparateursComparateur de valeur relative
-
+
vs ve
+Vcc
-Vcc vref
Les montages comparateurs
vs
ve
Vcc
-Vcc
Caractristique statique :
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V+=0 donc le passage de Vs dun tat un autre se produira quand la tension V_ sera gale zro.
En appliquant le thorme de superposition :* On teint vref (on remplace vref par 0V)
Les montages comparateursComparateur de valeur absolue
ve
-
+ vs
vref
R1
R2
A +Vcc
-Vcc
refe VRRRVRR
RV +++= 21 121 20=+V
eVRRRV +=
21
21
* On teint ve (on remplace ve par 0V) refVRRRV +=
21
12
*
-
27
Exercice :Vref =5V, Vcc=+15V, R1=R2=1k, Tracez la caractristique Vs en fonction de Ve
refe VRRV = 21
Le basculement aura lieu quand:
Il faut que Ve et Vref soient de polarit diffrente
+ > VVVs=+Vcc si refe VRRRV
RRR +++> 21
121
20 refe VRRV
21
8C:\utilisateur\bruno\cours\ig2i\L2 ao\comp1_.htm
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Les montages comparateursComparateur hysteresis : Intrt
Ve
Vs
Vref
En fait, le signal d'entre est toujours entach de bruit.Si on n'en tient pas compte, des transitions rapides et intempestives entre les tats haut et bas apparaissent (c est invers sur la figure)
Les comparateurs hysteresis apportent une immunit par rapport aux parasites prsents sur le signal dentre
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Les montages comparateurs
Introduction dune raction positive renvoyant une partie du signal de sortie sur lentre non inverseuse
Les niveaux de basculement vont tre diffrents selon la valeur de Vs
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Ve
Vref
Comparateur inverseur hysteresis ou trigger de Smith
Vs {-Vcc, +Vcc}
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sref VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 2eVV =
Les montages comparateurs
Vs {VB, VH}Il existe donc deux seuils de basculement
Vs = VB Bref VRR RVRR RV +++=+ 21 121 22
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Ve
Vref
+> 2VVesiVs = VH Href VRR RVRR RV +++=+ 21 121 21+< 1VVesi
Comparateur inverseur hysteresis ou trigger de Smith
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Les montages comparateurs
vs
ve
VH
VB
V+1
V+2
Il y a deux rgions pour lesquelles ltat de la sortie est fix.
Dans la zone dhystrsis, ltat de la sortie peut prendre les deux valeurs. La valeur prise dpend de la valeur prise prcdemment en dehors. Cest une zone de mmorisation.
Comparateur inverseur hysteresis ou trigger de Smith
)VV(RRRVVV BH +== ++ 21 121
La diffrence entre ces deux seuils est appele hystrsis
Vs = VB +> 2VVesiVs = VH +< 1VVesi
-
313
Les montages comparateurs
se VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 20=V se VRRV = 21
Le basculement aura lieu quand:
Il existe donc deux seuils de basculement selon la valeur de Vs
Comparateur non inverseur hysteresis ou trigger de Smith
R2 +
-
R1
Vs
+VH
VB
Ve
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Vs {-Vcc, +Vcc}Il existe donc deux points de seuil :
Les montages comparateursComparateur non inverseur hysteresis ou trigger de Smith
vs VH
ve
VB
V+2
V+1
Si Vs = VH He VRRV > 21siSi Vs = VB Be VRRV < 21si
R2 +
-
R1
Vs
+VH
VB
Ve
021
121
22 >+++=+
He VRRRV
RRRV
021
121
21 V-, Vs = VHV+ augmente et conforte ltat haut de Vs
Href VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 21
Le condensateur C se charge travers R vers la valeur VH
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Le multivibrateur astableVc
0
0
V+1
VsVH
VH
Ds que la tension aux bornes du condensateur C atteint la valeur prsente sur lentre non inverseuse V+1La tension de sortie Vs devient gale VB
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Vref
R
C VC
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Le multivibrateur astableVc
0
0
V+1
VsVH
VH
La tension de sortie Vs devient gale VBLe condensateur se charge travers la rsistance R vers la tension VBLa tension qui apparat aux bornes de lentre positive devient gale
VB
V+2VB
Bref VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 22
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Vref
R
C VC
-
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Le multivibrateur astable
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Vref
R
C VC
Ds que la tension aux bornes du condensateur C atteint la valeur prsente sur lentre non inverseuse V+2La tension de sortie Vs devient gale VH
Vc
0
0
V+1
VsVH
VH
VB
V+2VB
Le condensateur se charge travers la rsistance R vers la tension VHLa tension qui apparat aux bornes de lentre positive devient gale
Href VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 2120
Le multivibrateur astable
Ds que la tension aux bornes du condensateur C atteint la valeur prsente sur lentre non inverseuse V+1La tension de sortie Vs devient gale VB
Vc
0
0
V+1
VsVH
VH
VB
V+2VB
Le condensateur se charge travers la rsistance R vers la tension VBLa tension qui apparat aux bornes de lentre positive devient gale
R2 +
-
R1
Vs
VH
VB
Vref
R
C VC
21
Le multivibrateur astableVc
0
0
V+1
VsVH
VH
VB
V+2VB
Dtermination de la dure ltat haut H
En rgime permanent la dure ltat haut correspond au temps mis par le condensateur pour passer de V+2 V+1
H( ) ( ) ( )( ) ( )+= c .e c 0 VVVc tVc C.R t-
( ) ( ) HC.R t-H VVV tVc .e 2 += +Au bout de la dure H, la tension vaut V+1( ) HC.R-H VVV V H .e 21 += ++
= +
+
1
2 VVVVLn.C . R
H
HH
22
Le multivibrateur astableDtermination de la dure ltat haut H
Href VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 21Bref VRR
RVRRRV +++=+ 21 121 22
= +
+
1
2 VVVVLn.C . R
H
HH
+
=
H
fRe
H
fRe
H
B
H
V
V
V
V
VV .
RR
Ln.C . R
1
1 1 2
1
+=
H
fRe
H
fRe
H
V
V
V
V
RR.
Ln.C . R
1
21 2
1
Si lalimentation est symtrique, VB = -VH
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Le multivibrateur astableVc
0
0
V+1
VsVH
VH
VB
V+2VB
Dtermination de la dure ltat bas B
En rgime permanent la dure ltat bas correspond au temps mis par le condensateur pour passer de V+1 V+2
B
( ) ( ) ( )( ) ( )+= c .e c 0 VVVc tVc C.R t-
( ) ( ) BC.R t-B VVV tVc .e 1 += +Au bout de la dure B, la tension vaut V+2
= +
+
B
BB VV
VVLn.C . R
2
1( ) BC.R-B VVV V B .e 12 += ++ 24
Le multivibrateur astableDtermination de la dure ltat haut B
Href VRRRVRR
RV +++=+ 21 121 21Bref VRR
RVRRRV +++=+ 21 121 22
+
=
B
fRe
B
fRe
B
H
B
V
V
V
V
VV .
RR
Ln.C . R
1
1 1 2
1
+
++=
H
fRe
H
fRe
B
V
V
V
V
RR.
Ln.C . R
1
21 2
1
Si lalimentation est symtrique, VB = -VH
= +
+
B
BB VV
VVLn.C . R
2
1
-
525
Le multivibrateur astableRapport cyclique
+=
2
1 21 RR. Ln.C . R
HB
HH T
+==
Si Vref = 0 alors B = H = et =0,5
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27
Le monostableRappel : Monostable
Ve
t
Vs
tstable transitoire stable
Impulsion de commande
Le monostable est un circuit logique un tat stable unique
Gnration dune impulsion unique de dure et damplitude calibre
On peut imaginer des montages monostables :avec une impulsion de commande positive ou ngativeavec un tat de repos ltat haut ou ltat bas
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Vet
0
C
veR1
VR1
t0
t
Vd
0
VccVcc
C
ve R1
vd
Le monostableRappel : le drivateur
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Le monostableMontage AOP
+
_
R
Vs
VH
VB C VC R
Vref
Vimp
Hypothses :_ Vref > 0
_ Vimp = 0_ VC = 0 la mise sous tension
Le montage est compos dun drivateur et dun amplificateur boucl sur son entre positive
30
Le monostableComme Vimp = 0, V- = Vref > 0VC = 0, V+ = VR = 0Donc V- > V+ , Vs prend la valeur VB.
Le condensateur va se charger travers R vers la valeur VB !
V+ = VR = Vs -VC = VB -VCLorsque le condensateur est charg VC = VBV+ = VR = VB -VB =0, ce qui conforte Vs = VB
+
_
R
Vs
VH
VB
C VC R
Vref
Vimp
-
631
Le monostable
+
_
R
Vs
VH
VB
C VC R
Vref
Vimp
V +
0
0
VsVH
VB
VB
Vref
0
Vref
V- > V+ donc Vs reste VB,
V -
Charge de C
Le condensateur va se charger travers R vers la valeur VB !
V+ = VR = Vs -VC = VB -VCLorsque le condensateur est charg VC = VBV+ = VR = VB -VB =0, ce qui conforte Vs = VB
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V +
0
0
VsVH
VH +|VB|
VB
VB
Vref
0
Vref
V -
+
_
R
Vs
VH
VB
C VC R
Vref
Vimp
Pour que Vs change dtat, il faut que V-change de signe
Pour cela, il faut une impulsion ngative damplitude suprieure VrefVs passe VHVC = VB et V+ passe donc instantanment VH+|VB|
Le condensateur va se charger vers VH
Le monostable
33
V +
0
0
VsVH
VH +|VB|
VB
VB
Vref
0
Vref
V -
+
_
R
Vs
VH
VB
C VC R
Vref
Vimp
Le monostable
Le condensateur va se charger vers VHVR = V+ tend retourner zro mais
Ds que (VR = V+) < V- alors Vs passe VB
H
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V +
0
0
VsVH
VH +|VB|
VB
VB
Vref
0
Vref
+
_
R
Vs
VH
VB
C VC R
Vref
Vimp
Si Vs passe VB VR = V+ passe VB
H
Temps de relaxation
Tant que le condensateur nest pas recharg (VR = 0), on peut pas envoyer une nouvelle impulsion de commande
V -Le monostable
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Le monostableCalcul de la dure de limpulsion
36
-
737
Bilan des montagesLa dtection de seuil permet de dclencher des actions lorsqu'un phnomne physique a atteint une certaine limite. Par exemple, le dclenchement d'un thermostat une temprature donne.