Amplificateur opérationnel/Comparateur

Début de la boite de navigation du chapitre

fin de la boite de navigation du chapitre

Comparateur

Attention : Le montage décrit ci-dessous met en œuvre un amplificateur opérationnel en boucle ouverte, sans aucune contre réaction. Dans ce type de montage, l'amplification de l' AOP est théoriquement infinie, en pratique de l'ordre de 100 000.

Dans la conclusion de l'article il est mentionné que le seuil d'allumage de la LED est fixé à 2,5V.

En admettant qu'effectivement un pont diviseur à résistances fixe puisse fixer très exactement le potentiel d'un entrée de l'AOP à 2,5 V, il faut bien comprendre qu'avec une amplification de 100 000, c'est le cinquième chiffre après la virgule qui va déterminer s'il y a, ou non, dépassement de seuil : 2,49999 V pour ce montage est inférieur au seuil et 2,50001 est supérieur. Ce montage est excessivement sensible aux bruits, à la stabilité de la référence de tension, aux tolérances des composants, bref, il n'est JAMAIS utilisé.

Erreurs:

Enfin, une multitude d'erreurs parsèment les explications

Il ne peut pas y avoir 18V aux bornes de la LED parce que :

• l'AOP est alimenté en 9V (Broche 1 et 4) => La tension maximale qu'il peut délivrer en sortie est 9V Dans ce montage la sortie peut prendre 2 valeurs : 0V ou 9V
• Lorsqu'une LED conduit, la tension à ses bornes est de l'ordre de 1,5V . Le montage limite donc le courant dans la LED à $i_{LED}={\frac {(9-1,5)}{1000}}=7,5mA$ (Il y à 7,5V de chute de tension aux bornes de R3)

Et pour finir :

Si la question est "pourquoi n'ai je pas corrigé cette page, plutôt que de signaler ces erreurs ?", c'est que je n'y suis pas autorisé par Wikiversité qui considère qu'il y a trop de modifications et les refuse.

Le gain d'un montage amplificateur opérationnel dépend :

• d'une résistance de rétroaction - ou contre-réaction (résistance entre la sortie et l'entrée inverseuse (-) , et pas de résistance entre la sortie et l'entrée non inverseuse (+) ).
• du rapport entre les valeurs des différentes résistances autour du circuit.

Maintenant, on va regarder ce qu’il se passe lorsqu'on élimine cette résistance de rétroaction et que les entrées sont alimentées sans l'intermédiaire de résistances.

Si la résistance d'entrée n'existe pas, la boucle de rétroaction est ouverte. En d'autres termes, on peut dire que la valeur de sa résistance est infinie, et que la valeur du gain du montage est, elle aussi, infinie. Le signe du gain (+ ou -) est déterminé par le signe de la différence de tension des deux entrées.

Début d’un principe

Amplificateurs

Dans un montage non inverseur, l'entrée inverseuse est à la masse (via une résistance) et l'arrivée du signal se fait par l'entrée non inverseuse.

Dans un montage inverseur, l'entrée non inverseuse est à la masse et l'arrivée du signal est sur l'entrée inverseuse.

Dans les deux cas, la tension sur la borne non utilisée est mise à ZERO, donc le signal entrant est absolu.

Fin du principe

Dans un comparateur, une tension de référence est mise en place sur la borne inverseuse et la borne non inverseuse mesure la tension à comparer. La tension de référence peut être obtenue par exemple par un pont diviseur de tension.

• Si la tension à la borne + est inférieure à la tension de référence (entrée -), la tension de sortie sera "infiniment négative" (en pratique $V_{SS}$)
• Si la tension à la borne + est supérieure à la tension de référence (entrée -), la tension de sortie sera "infiniment positive" (en pratique $V_{CC}$)

Début d’un principe

Comparateur

Si ($v^{+}<v^{-}$) : $V_{S}=V_{SS}$

Si ($v^{+}>v^{-}$) : $V_{S}=V_{CC}$

Fin du principe

Considérons la sortie de l'amplificateur opérationnel comme une source de tension. Avec une DEL (Diode ÉlectroLuminescente), on peut construire un circuit qui réagit lorsqu'un courant le parcourt.

$V_{S}=V_{CC}$

Lorsque $V_{S}=V_{CC}$, le circuit sera le même que celui-ci. Les piles sont réglées afin qu'au total, la différence de potentiel aux bornes de la DEL soit nulle : la DEL reste éteinte.

$V_{S}=V_{SS}$

Sur ce schéma, $V_{S}=V_{SS}=-9V$. La tension aux bornes de la DEL est de 18 V, donc la DEL s'allume.

Conclusion

La DEL s'allume lorsque la tension sur l'entrée - devient plus grande que la tension présente sur le point commun des deux résistances $R_{1}$ et $R_{2}$ (pont diviseur de tension). Dans notre cas, ce sera pour une tension de 6,6 V. Si on intervertit les deux résistances, on aura alors un seuil de comparaison à 2,5 V.

Comparateur sans seuil ou avec seuil

	Montage	Inéquations de fonctionnement	Caractéristique de transfert
Comparateur de tension sans seuil alimenté en bi-tension		$V_{e}^{+}>V_{e}^{-}\Rightarrow V_{S}=+V_{CC}$ $V_{e}^{+}<V_{e}^{-}\Rightarrow V_{S}=-V_{CC}$
Comparateur de tension sans seuil alimenté en mono-tension		$V^{+}>V^{-}\Rightarrow V_{S}=+V_{CC}$ $V^{+}<V^{-}\Rightarrow V_{S}=0$
Comparateur de tension avec un seuil positif		$V^{+}>V_{0}\Rightarrow V_{S}=+V_{CC}$ $V^{+}<V_{0}\Rightarrow V_{S}=-V_{CC}$