Chapitre 21 – Amplificateur opérationnel
La tension de sortie est positive quand la tension d’entrée est inférieure à la valeur
seuil et inversement, la sortie est donc « inversée » par rapport à l’entrée. Cela justifie
le terme de comparateur inverseur donné à ce montage.
Il existe des variantes de ce montage : en particulier, on peut imposer v − = E et
envoyer e sur l’entrée non inverseuse. Dans ce cas, la caractéristique est inversée par
rapport à celle de la figure 21.29. La tension de sortie est alors négative quand la
tension d’entrée est inférieure à la valeur seuil et inversement, la sortie n’est donc pas
« inversée » par rapport à l’entrée. Cela justifie le terme de comparateur non inverseur
donné à ce montage.
Une autre variante consiste à relier l’une des entrées à la masse au lieu de lui imposer
une tension E : l’entrée est alors comparée à 0.
Ce montage est très simple mais peu performant. En particulier, il est très sensible
au bruit c’est-à-dire aux parasites. Par exemple, si ce système commande l’ouverture d’une vanne de remplissage d’une grande cuve d’eau lorsque la tension s est
positive et sa fermeture lorsque la tension s est négative. Un capteur mesure la hauteur
d’eau h et délivre une tension proportionnelle à h : e = kh en notant k une constante.
Soit h 0 la hauteur telle que h 0 =
E
k . Lorsque h > h 0 alors e > E et s < 0 d’après
l’étude précédente donc la vanne se ferme. Au contraire, si h < h 0 , la vanne s’ouvre.
Tout semble donc fonctionner parfaitement. Mais si le vent, par exemple, crée des
vaguelettes à la surface du liquide, le niveau de l’eau peut passer successivement audessous et en dessus de h 0 . La vanne va donc s’ouvrir puis se refermer très rapidement
puis s’ouvrir de nouveau... Le résultat sera un vieillissement prématuré du système.
Ainsi les parasites sur le signal d’entrée ont une influence importante sur le signal
de sortie de ce montage, ce qui n’est pas le cas du montage qu’on va étudier au
paragraphe suivant.
On peut d’ailleurs visualiser ce phénomène en travaux pratiques en envoyant en
entrée, par exemple, un signal sinusoïdal de 50 Hz auquel on ajoute un signal sinusoïdal de 2 kHz d’amplitude plus faible. On choisit dans ce cas E = 0 V.
8.2 Comparateur à hystérésis
e
s
R 1
R 2
−
+
∞
Figure 21.30 Comparateur à hystérésis.
Le montage étudié est le suivant :
a) Étude de la stabilité
du montage
Avant d’analyser le comportement
du montage de la figure 21.30, on va
étudier sa stabilité et montrer que le
bouclage sur l’entrée non inverseuse
rend ce montage instable.
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La tension de sortie est positive quand la tension d’entrée est inférieure à la valeur
seuil et inversement, la sortie est donc « inversée » par rapport à l’entrée. Cela justifie
le terme de comparateur inverseur donné à ce montage.
Il existe des variantes de ce montage : en particulier, on peut imposer v − = E et
envoyer e sur l’entrée non inverseuse. Dans ce cas, la caractéristique est inversée par
rapport à celle de la figure 21.29. La tension de sortie est alors négative quand la
tension d’entrée est inférieure à la valeur seuil et inversement, la sortie n’est donc pas
« inversée » par rapport à l’entrée. Cela justifie le terme de comparateur non inverseur
donné à ce montage.
Une autre variante consiste à relier l’une des entrées à la masse au lieu de lui imposer
une tension E : l’entrée est alors comparée à 0.
Ce montage est très simple mais peu performant. En particulier, il est très sensible
au bruit c’est-à-dire aux parasites. Par exemple, si ce système commande l’ouverture d’une vanne de remplissage d’une grande cuve d’eau lorsque la tension s est
positive et sa fermeture lorsque la tension s est négative. Un capteur mesure la hauteur
d’eau h et délivre une tension proportionnelle à h : e = kh en notant k une constante.
Soit h 0 la hauteur telle que h 0 =
E
k . Lorsque h > h 0 alors e > E et s < 0 d’après
l’étude précédente donc la vanne se ferme. Au contraire, si h < h 0 , la vanne s’ouvre.
Tout semble donc fonctionner parfaitement. Mais si le vent, par exemple, crée des
vaguelettes à la surface du liquide, le niveau de l’eau peut passer successivement audessous et en dessus de h 0 . La vanne va donc s’ouvrir puis se refermer très rapidement
puis s’ouvrir de nouveau... Le résultat sera un vieillissement prématuré du système.
Ainsi les parasites sur le signal d’entrée ont une influence importante sur le signal
de sortie de ce montage, ce qui n’est pas le cas du montage qu’on va étudier au
paragraphe suivant.
On peut d’ailleurs visualiser ce phénomène en travaux pratiques en envoyant en
entrée, par exemple, un signal sinusoïdal de 50 Hz auquel on ajoute un signal sinusoïdal de 2 kHz d’amplitude plus faible. On choisit dans ce cas E = 0 V.
8.2 Comparateur à hystérésis
e
s
R 1
R 2
−
+
∞
Figure 21.30 Comparateur à hystérésis.
Le montage étudié est le suivant :
a) Étude de la stabilité
du montage
Avant d’analyser le comportement
du montage de la figure 21.30, on va
étudier sa stabilité et montrer que le
bouclage sur l’entrée non inverseuse
rend ce montage instable.
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