Amplificateurs opérationnels et régimes non linéaires (comparateurs, astables, monostables)

Résumé du document

Cours de Physique et d'électricité appliquée sur les amplificateurs opérationnels et régimes non linéaires (comparateurs, astables, monostables). Il reprend le fonctionnement des amplificateurs opérationnels et des portes logiques en régime non linéaire à travers les principales applications : comparateurs à un ou deux seuils, astables, monostables.

Extraits

[...] n'atteindra jamais = donc il n'y aura pas de nouvelle commutation de l'AOP On revient alors à l'état stable et il faudra une nouvelle impulsion sur ue pour déclencher à nouveau le monostable (état instable). Schéma équivalent du montage : A t = on uS = + Vsat uC = - Vsat + 2E car la tension ne peut pas varier rapidement uA = uS uC = 2Vsat - 2E = = Vsat - E A t = t2- , on a : = uS = - Vsat uA = 2 = -2E uC = uS u A = - Vsat + 2E A t = on uS = - Vsat car il y a commutation de l'AOP. [...]

[...] Période et rapport cyclique de u2 On a T = T1 + T2 = 2RC ln 3 et ( = Durée état bas de u2 On a : T2 = ( ln avec ( = RC ; Uf = + VDD ; Ui = -VDD / 2 ; U0 = VDD / 2 Donc T2 = RC ln 3 Durée état haut de u2 On a : T1 = ( ln avec ( = RC ; Uf = - VDD ; Ui = +VDD / 2 ; U0 = -VDD / 2 Donc T1 = RC ln 3 A t = t3+ uS = 0 u2 = VDD uC = VDD / 2 car uC ne peut pas varier brutalement u3 = uC + u2 = 3VDD / 2 Tensions à t = t3- uS = VDD u2 = 0 u3 = VDD / 2 uC = u3 u2 = VDD / 2 Conclusion : On retrouve l'état initial Allure des tensions : Le condensateur se charge avec la constante de temps ( = RC jusqu'à ce que i = 0 càd jusqu'à ce que uc = + VDD On peut tracer u3 à partir de uC et u2 car u3 = uC + u2 Mais à t = t3, lorsque u3 = , il y a commutation des portes logiques et us = 0 A t = t2+ uS = VDD u2 = 0 uC = - VDD / 2 car uC ne peut pas varier brutalement u3 = uC + u2 = -VDD / 2 Schéma équivalent : Tensions à t = t2- uS = 0 u2 = VDD u3 = VDD / 2 uC =u3 u2 = - VDD / 2 Allure des tensions : Le condensateur se charge négativement avec la constante de temps ( = RC jusqu'à ce que i = 0 càd jusqu'à ce que uc = - VDD et u3 = 0. On peut tracer u3 à partir de uC et u2 car u3 = uC + u2 Mais à t = t2, lorsque u3 = , il y a commutation des portes logiques et us = VDD . [...]

[...] II- Caractéristique de transfert On a ( = - uc avec us = Vsat 1er cas : Si us = + Vsat, il y aura commutation lorsque uc = Vsat ( passage état haut à état bas ) 2ème cas : Si us = - Vsat, il y aura commutation lorsque uc = - Vsat ( passage état bas à état haut ) Si uc est très grand alors ( [...]

[...] Etude de l'état instable : A t = une impulsion positive sur l'entrée de l'ADI provoque sa commutation : t t ue uC A C R R ue uS MONOSTABLE A AOP T = T1 + T2 = et ( = 0.5 T1 = T1 T2 - Vsat Vsat t2 t t u3 t2 t1 -Vsat 0 Vsat t u2 - Vsat Vsat T = T1 + T2 = 2RC ln et ( = T1 = RC ln ( = RC ; Uf = + Vsat ; Ui = - Vsat ; U0 = Vsat i C 0 E - Vsat + Vsat ue us ud us R1 Comparateur inverseur non symétrique Comparateur non inverseur symétrique 0 R 0 E - Vsat + Vsat ue us ue E TR uc us = +Vsat Allure des tensions : Le condensateur se charge avec la constante de temps ( = RC jusqu'à ce que i = 0 càd jusqu'à ce que uc = + Vsat. Mais à t = t1, lorsque uc = Vsat , l'ADI commute et us = - Vsat. Allure des tensions : Le condensateur se charge négativement avec la constante de temps ( = RC jusqu'à ce que i = 0 càd jusqu'à ce que uc = - Vsat. [...]

[...] Durée ou période propre du monostable T0 Considérons et appliquons la formule suivante entre t1 et t2 : On a : T0 = ( ln avec Donc MONTAGES ASTABLES A PORTES LOGIQUES Fonctionnement du montage -Vsat Vsat 0 u1 u2 MONTAGE ASTABLE A INTEGRATEUR Fonctionnement du montage Modification du rapport cyclique On remplace la résistance R par le dipôle ci-dessous : Lors de la charge de D1 conduit et D2 bloquée donc la constante de temps du montage est ( = R1C donc T1 = R1C ln 3. Lors de la décharge de D2 conduit et D1 bloquée donc la constante de temps du montage est ( = R2C donc T2 = R2C ln 3. On peut alors en déduire la période et la rapport cyclique : T = T1 + T2 = ( R1 + R2 ) ln 3 et ( = Il est donc possible de faire varier le rapport cyclique des signaux . [...]