tp-ali-comparateur-simple-et-hysteresis
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T.P. TSI 2 Comparateurs 20-27 septembre 2016 I. But du T.P. Etudier des montages à amplificateurs opérationnels fonctionnant en régime non linéaire : comparateur simple, comparateur à hystérésis On verra dans un TP ultérieur leur utilisation à la réalisation d'un oscillateur de relaxation, le multivibrateur astable. Attention, l'amplificateur opérationnel sera toujours impérativement alimenté en continu AVANT l'envoi de tout signal d'entrée dans le circuit. II. Comparateurs simples. 1)Principe. Un comparateur simple réalise un test de comparaison entre la tension d'entrée ve appliquée à l'une des entrées de l'Ali et une tension de référence fixe Vref appliquée à l'autre entrée de l'Ali. o Montrer que la sortie est saturée en permanence, excepté lors de très brèves durées de commutation entre Vsat+ et -Vsat-. o Tracer la caractéristique Vs fonction de Ve dans les deux cas Vref appliqué à E+ ou ELe signal de sortie est dit "logique" car il ne peut prendre que deux valeurs. + + ve - - Vref vs comparateur non inverseur Vref v e comparateur inverseur 2) Montage. La tension de référence est obtenue à l'aide d'une alimentation continue dont on peut choisir la valeur (comprise entre -15V et +15V ). La tension d'entrée est délivrée par un générateur B.F. On observera à l'oscilloscope les tensions d'entrée et de sortie. 3)Manipulation. vs +15 V + - Vref Rg eg ve vs o Choisir une amplitude assez importante en entrée (quelques V). o Observer et relever les courbes obtenues à l'oscilloscope en régime sinusoïdal permanent à une fréquence assez basse (100 Hz par exemple) : en bicourbe, puis en XY. Faire varier Vref. o Interpréter l’allure des oscillogrammes o Augmenter progressivement la fréquence. Observer en bicourbe la limitation due à la vitesse de balayage maximale finie de l'ampli op. En XY, cette limitation se traduit par un phénomène d'hystérésis, c'est-à-dire que le point de fonctionnement ne suit pas le même chemin selon que ve croît ou décroît. Estimer jusqu'à quelle valeur de la fréquence ce phénomène est négligeable. 4) Applications Détection d’un niveau de tension de référence Transformation d’un signal analogique variable en un signal numérique à deux niveaux Les caractéristiques du comparateur simple sont médiocres, il est utilisé seulement en basse fréquence. T.P. TSI 2 Comparateurs 20-27 septembre 2016 Ye III. Comparateur à hystérésis. - (ou à seuil de basculement, ou "trigger de Schmitt"). Rg + Ys ve 1) Principe. En munissant l'amplificateur LI d'une boucle de rétroaction positive, on obtient des comparateurs à hystérésis dont les caractéristiques sont indépendantes de la fréquence et les fronts de commutation ont une pente infinie, jusqu'à une valeur élevée de la fréquence. eg R1 R2 vs 2) Montage : Comparateur inverseur à hystérésis. Le montage ressemble à celui de l'amplificateur non inverseur, mais il ne doit pas être confondu avec ce dernier : le rôle des entrées E+ et E - a été inversé. Le système est instable et l’ALI fonctionne en saturation. R1 = 1 k et R2 = boîte de résistance variable. 3) Manipulation. o A fréquence assez basse (500 Hz), R2 = 2 k observer vs et ve en bicourbe et vs = f(ve) en XY, o Déterminer les valeurs des seuils de basculement, les comparer aux tensions de saturation. o Relever les oscillogrammes.. 4) Etude théorique. o 1er cas R1 Vsat ; Ve = Vem cos(t) , en supposant V0 < Vem. R1 R 2 Vs = + Vsat : pour quelles valeurs de Ve ce fonctionnement est-il possible ? o 2ème cas Vs = - Vsat : pour quelles valeurs de Ve ce fonctionnement est-il possible ? On pose V0 o En déduire la caractéristique Vs fct de Ve o En s’aidant de cette caractéristique, décrire l’évolution de Vs au cours du temps, sachant qu’à t=0 on a Ve = Vem et Ve fct décroissante . o Commenter les oscillogrammes obtenus précédemment
