Comparaison de tensions I Rôle II Fonctionnement

Comparaison de tensions
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I Rôle
La fonction comparaison produit une différence de potentiel de type logique VS qui
indique si les deux tensions d’entrées VE1 et VE2 sont inférieures ou supérieures.
En général l’une des deux tensions est constante puis l’autre est variable décrivant
l’état de fonctionnement du système technique étudié (image de l’évolution d’une grandeur
physique, image d’un courant moteur,…)
La valeur de la tension de sortie dépend de plusieurs paramètres de la structure utilisée
pour réaliser la fonction « Comparaison de tensions » :
-le niveau logique 1 est équivalent à la tension appelée VSAT+=(+VCC)-tension
de déchet haute,
-le niveau logique 0 est équivalent à la tension appelée VSAT-=VEE+tension de
déchet basse.
(+VCC) : tension d’alimentation positive du composant utilisé pour réaliser la fonction
« Comparaison de tension »,
(VEE) : tension d’alimentation négative du composant utilisé pour réaliser la fonction
« Comparaison de tension »,
tension de déchet : c’est une chute de tension par rapport à l’alimentation du
composant utilisé pour réaliser la fonction « Comparaison de tension ».
Toutes ces données se trouvent en analysant le câblage du composant (pour déterminer
les valeurs de (+VCC) et (-VCC)) puis par une analyse de la documentation constructeur du
composant (pour les tensions de déchets).
II Fonctionnement
II.1 Les comparateur à un seuil
II.1.1 Le comparateur à un seuil non inverseur
Caractéristique de transfert :
Comparaison de
tensions VS
VE1
VE2
VS
VE1
VE2
+VCC
VEE
VSAT+
VSAT-

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Si VE1<VE2, alors VS=VSAT+.
Si VE1>VE2, alors VS=VSAT-
Structure à base d’ALI :
II.1.2 Le comparateur à un seuil inverseur
Caractéristique de transfert :
Si VE1>VE2, alors VS=VSAT+.
Si VE1<VE2, alors VS=VSAT-
Structure à base d’ALI :
+
_
∞
∞∞
∞
V
-
=VE2=VREF=Cte
V
+
=VE1
VS
VS(V)
VE1(V)
VE2
+VCC
VEE
VSAT+
VSAT-
+
_
∞
∞∞
∞
V
-
=VE1
V
+
=VE2=VREF=Cte
VS
Il n’y a pas de rebouclage de
l’entrée + sur la sortie, donc
c’est un comparateur à un
seuil.
La tension qui varie (VE1
) est
connectée sur l’entrée +,
donc c’est un comparateur
non-inverseur.
Il n’y a pas de rebouclage de
l’entrée + sur la sortie, donc
c’est un comparateur à un
seuil.
La tension qui varie (VE1
) est
connectée sur l’entrée -,
donc
c’est un comparateur
inverseur.

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II.2 Les comparateurs à deux seuils
On appelle aussi ces comparateurs :
-comparateur à hystérésis,
-comparateur « Trigger de Schmitt »
II.2.1 Le comparateur à deux seuils non-inverseur
Caractéristique de transfert :
Les seuils de comparaison dépendent de la croissance ou de la décroissance de la
tension d’entrée :
Lorsque VE1 croît le basculement de la sortie de VSAT- à VSAT+ se fait lorsque
VE1>VSEUIL2.
Lorsque VE1 décroît le basculement de la sortie de VSAT+ à VSAT- se fait lorsque
VE1<VSEUIL1.
H=VSEUIL2-VSEUIL1 est appelé l’hystérésis du comparateur.
Les valeurs de VSEUIL1 et VSEUIL2 dépendent des composants de la structure ainsi que
de VSAT+ et VSAT-.
Structure à base d’ALI :
VS(V)
VE1(V)
VSEUIL2
+VCC
VEE
VSAT+
VSAT-
VSEUIL1
+
_
∞
∞∞
∞
V
-
=VE2=VREF=Cte
VE1
VS
Il y a un rebouclage de
l’entrée + sur la sortie, donc
c’est un comparateur à deux
seuils.
La tension qui varie (VE1
) est
connectée sur l’entrée + (par
l’intermédiaire de R1, donc
c’est un comparateur non-
inverseur.
R2 R1
H
Cycle d’hystérésis

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II.2.1 Le comparateur à deux seuils inverseur
Caractéristique de transfert :
Les seuils de comparaison dépendent de la croissance ou de la décroissance de la
tension d’entrée :
Lorsque VE1 croît le basculement de la sortie de VSAT+ à VSAT- se fait lorsque
VE1>VSEUIL2.
Lorsque VE1 décroît le basculement de la sortie de VSAT- à VSAT+ se fait lorsque
VE1<VSEUIL1.
H=VSEUIL2-VSEUIL1 est appelé l’hystérésis du comparateur
Les valeurs de VSEUIL1 et VSEUIL2 dépendent des composants de la structure ainsi que
de VSAT+ et VSAT-.
Structure à base d’ALI :
II.3 Les autres comparateurs
Il existe d’autres types de comparateurs : comparateur à fenêtre, détecteur de
passage par zéro,…
Ces comparateurs sont composés de plusieurs ALI, il faudra être capable d’étudier leur
fonctionnement.
VS(V)
VE1(V)
VSEUIL2
+VCC
VEE
VSAT+
VSAT-
VSEUIL1
+
_
∞
∞∞
∞
V
-
=VE1
VE2=VREF=Cte
VS
Il y a un rebouclage de
l’entrée + sur la sortie, donc
c’est un comparateur à deux
seuils.
La tension qui varie (VE1
) est
connectée sur l’entrée - donc
c’est un comparateur
inverseur.
R2 R1
H
Cycle
d’hystérésis

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III Méthode de calcul des montages à ALI
DEBUT
Y a-t-il un
rebouclage
de l’entrée –
sur la sortie ?
OUI NON
Le mode de
fonctionnement est le
régime linéaire
Le mode de
fonctionnement est le
régime non linéaire
ε
εε
ε
=0
Hyp : ALI est parfait,
I+=I-=0A
Travail à faire : il faut
calculer l’expression de
E
S
V
V
.
1) Déterminer
l’expression de V+
par la
méthode
du point milieu
ou de Milmann (si
nécessaire)
2) Déterminer
l’expression de V-
par la
méthode du point milieu
ou de Milmann (si
nécessaire)
1
ε
εε
ε≠
≠≠
≠0
La sortie ne peut p
rendre que
deux valeurs : VSAT+ ou VSAT-
Travail à faire : il faut :
déterminer la condition sur
Ve pour obtenir Vs=VSAT+,
déterminer la condition sur
Ve pour obtenir Vs=VSAT-.
1) Déterminer
l’expression de V+
par la
méthode du point milieu
ou de Milmann (si
nécessaire)
2) Déterminer
l’expression de V-
par la
méthode du point milieu
ou de Milmann (si
nécessaire)
2