Transcript Cours : Séance 4
N° 1 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Séance 4
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Amplificateurs opérationnels en Régime linéaire (Suite) • multiplieur - ampli logarithmique - ampli exponentiel - multiplieur • Détection • Détection de Crête • Détection d'enveloppe
N° 2 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Séance 4
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Amplificateurs opérationnels en Régime non linéaire • Montages Non linéaires • Comparateurs • Multivibrateurs • Bistable • Astable • Monostable
N° 3 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Systèmes non-linéaires
•
Fonction de transfert
I nl
f
nl
ou
V nl
f
1
nl
Ve
I nl V nl
NL _ + R
Vs
RI nl
R
f
nl
R
f
Vs Ve R
I nl V nl
NL _ +
Vs
V nl
f
1
nl
f
1
Ve R
Vs
© ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020 N° 4
Modules logarithmiques
•
Configuration de base avec pour la diode
I qVd
I
0
e kT
ou
Vd
kT q
ln
I I
0 Ve
Vs
Vd
kT q
ln
I I
0
kT q
ln
Ve RI
0 V T ln
Ve RI
0 • R
module exponentielle
D _ Ve + Vs R _ +
Vs
RI
RI
0
e q kT Ve
D Vs
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Réalisation des modules logarithmiques
•
Réalisation à base de transistors
T T R Ve _ +
montage transdiode
•
Limitation
–
fonctionne que pour Ve > 0
Vs Ve R _ +
transistor monté en diode
Vs
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Réalisations pratiques
•
Le montage pratique est un peu différent :
–
Pour des raisons de stabilité, on ajoute
»
une capacité dans le montage pratique,
–
Pour la protection, on ajoute (si le signal d’entrée est de signe opposé à la normale, le T en contre réaction serait bloqué, la tension de polarisation inverse appliquée à la jonction EB risque de la détruire)
»
une diode
»
une résistance
T Vs R _ + Ve
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Multiplieurs
• • •
La grandeur de sortie est proportionnelle au produit des signaux d’entrée
Vs
k
V x
V y
Propriétés
– – –
Multiplieur 4 quadrants si les deux entrées et la sortie peuvent avoir une polarité quelconque Multiplieur 2 quadrants si une deux entrées et la sortie peut avoir une polarité quelconque Multiplieur 1 quadrant si tous les signaux en peuvent avoir qu signe donné ’un Réalisation classique
A ln A S exp A.B
B ln B
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Exercice
•
Exprimer Vs en fonction de Vx, Vy et Vref et des éléments du montage (transistors identiques et même température)
T1 R Rx _ + I _ + Vs Vx T3 V T4 T2 Rr Ry _ + _ + Vref Vy
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Détecteur de Crêtes
v e v s = défauts : • impédance variable • non détection des crêtes inférieurs à la tension seuil de la diode • crêtes diminuées de la tension seuil de la diode v e + + v s v s v e t
N° 10 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Détection d'enveloppe
v e v s = défauts : • impédance variable • non détection des crêtes inférieurs à la tension seuil de la diode • crêtes diminuées de la tension seuil de la diode v e + C R + v s v s t v e dv e dt << S max vitesse de balayage de l'ampli-Op
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Comparateur : Principe
LV LV v e v ref + + v ref
+
v V V ref + v ref
+
LV + A d LV A d v s v e v s LV + fonctionnement Ampli Op idéal v e v ref LV Pas de Contre réaction = v s = A d ( v ref - v e ) point de basculement : tension différentielle qui provoque un basculement de la sortie (LV + - LV ) A d
N° 12 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Ampli Op comme Comparateurs
• LV + et LV = sont souvent de l'ordre de +/-13 Volts problème d'interfaçage avec les circuits logiques (5 V) • Vitesse de balayage limitée car : la capacité interne de compensation fait décroître le gain de 20 dB/ décade = pente maximale de la tension de sortie non optimale = délai de propagation important Il existe des C.I spécifiques appelés Comparateurs
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Comparateurs Spécifiques
N° 13
Comparateurs spécifiques : • Sortie en Collecteur Ouvert = = interfaçage facile avec circuits logiques • pas de capacité de compensation temps de réponse réduite = grande vitesse v e + 5 V v s
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Comparateur : Fonctionnement
V + v e v ref + v s 0 V mais problème de bruits V 0 V les perturbations en entrée = fluctuations sur la sortie Solution = contre réaction positive v e 5 V v s
N° 15 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Bistable (Trigger de Schmitt)
v e R v d ° 0 e + e + v s • Contre-réaction positive = fonctionnement en régime non linéaire (saturation) = v d non nulle • Montage Inverseur • v s : 2 états stables LV + et LV R1 R2 v ref v s = LV + = e + = V bs = v ref + R1 (LV + - v ref ) R1 + R2 v s v p = LV = = e + = R2 R1 + R2 v bi = v ref + (LV - v ref ) v ref et R1 R1 + R2 2R1 MB = LV R1+R2 si LV + v bi LV = - LV v p LV v + bs v e cycle d'hystérésis
N° 16 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Insensibilité aux bruits
Cas Idéal bruit Avec un comparateur spécifique avec une bascule de Schmitt marge de bruit
N° 17 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Bistable : montage non-inverseur
V + R3 R4 v ref v d ° 0 e + e + R2 v s R1 v p = (1 + R2 ) v ref R4 v ref = R3 + R4 V + LV + R1 v e v s = LV + = v s = LV = v v bi = v p bs = v p R1 LV + R1 R2 LV R2 v bi v p LV v bs v e
N° 18 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Multivibrateur Astable
Principe : obliger un multivibrateur bistable à changer d'état périodiquement v e b v s LV + LV v bs v bi contre réaction v bs = b LV + v bi = b LV -
N° 19 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Multivibrateur Astable
R2 R1 + v s C R t = RC LV + bLV + bLV LV b = R1 R1+R2 LV = LV + = T 1 T 1 = T 2 = tln 1+b 1-b T 2 t
N° 20 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Générateur de fonctions
T 1 T 2 t R C + t = RC • Amplitude des signaux triangulaires : v bi • Amplitude des signaux carrés : LV + et LV et v bs du bistable T 1 = t (v bs - v bi ) LV + T 2 = t (v bi - v bs ) LV -
N° 21 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Monostable
v e v e C e v v ref < 0 v + + R v c 1 seul état stable : • v = v ref • v + = 0 • v s = LV + ou LV suivant le signe opposé de v ref C v s v s LV + état stable LV + |v ref | LV LV + = - LV = T T= RC Ln 2 LV + |v ref | t = RC
N° 22 © ESIM EII-ISMEA1994 cours électronique analogique 1 - imprimé le 01/05/2020
Monostable
v e v ref C e v < 0 v + + R v c C v s 2LV+v ref LV v ref -LV- v ref - LV -2 LV v c v + ?
?
v + v c Problème de re déclenchement du Monostable : solution : 1 diode en parallèle sur R