Dans ce billet, nous allons parler de l’ampli-op comme comparateur.Nous avons déjà abordé d’autres applications de l’ampli-op dans les circuits de générateur de forme d’onde rectangulaire comme les multivibrateurs astables (ou free-running), les multivibrateurs monostables (ou one-shot) et les multivibrateurs bistables (ou flip-flops).
Pour mieux comprendre les amplificateurs opérationnels, cliquez ici :- Amplificateurs opérationnels (Op-amp)
Comparateur Op-amp
Un comparateur trouve son importance dans les circuits où il faut comparer deux signaux de tension et distinguer lequel est le plus fort. Un comparateur est également un circuit important dans la conception de générateurs de formes d’ondes non sinusoïdales comme les oscillateurs de relaxation.
Dans un ampli-op à configuration en boucle ouverte avec un signal différentiel ou à entrée unique a une valeur supérieure à 0, le gain élevé qui va à l’infini conduit la sortie de l’ampli-op à la saturation. Ainsi, un ampli-op fonctionnant en configuration boucle ouverte aura une sortie qui passe à un niveau de saturation positif ou négatif ou qui bascule entre les niveaux de saturation positif et négatif et écrête ainsi la sortie au-dessus de ces niveaux. Ce principe est utilisé dans un circuit comparateur avec deux entrées et une sortie. Les 2 entrées, dont l’une est une tension de référence (Vref), sont comparées entre elles.
Fonctionnement du circuit comparateur à amplificateur opérationnel 741 IC
Circuit comparateur à amplificateur opérationnel 741 IC non inverseur
Un circuit comparateur à amplificateur opérationnel 741 IC non inverseur est représenté sur la figure ci-dessous. Il est appelé circuit comparateur non-inverseur car le signal d’entrée sinusoïdal Vin est appliqué à la borne non-inverseuse. La tension de référence fixe Vref est donnée à la borne inverseuse (-) de l’ampli-op.
Lorsque la valeur de la tension d’entrée Vin est supérieure à la tension de référence Vref, la tension de sortie Vo passe en saturation positive. Cela est dû au fait que la tension à l’entrée non inverseuse est supérieure à la tension à l’entrée inverseuse.
Circuit comparateur non inverseur 741 IC
Lorsque la valeur de la tension d’entrée Vin est inférieure à la tension de référence Vref, la tension de sortie Vo passe en saturation négative. Ceci est dû au fait que la tension à l’entrée non-inverseuse est plus petite que la tension à l’entrée inverseuse. Ainsi, la tension de sortie Vo passe du point de saturation positif au point de saturation négatif chaque fois que la différence entre Vin et Vref change. Ceci est illustré dans la forme d’onde ci-dessous. Le comparateur peut être appelé un détecteur de niveau de tension, car pour une valeur fixe de Vref, le niveau de tension de Vin peut être détecté.
Le schéma du circuit montre les diodes D1et D2. Ces deux diodes sont utilisées pour protéger l’op-amp des dommages dus à l’augmentation de la tension d’entrée. Ces diodes sont appelées diodes de blocage car elles bloquent les tensions d’entrée différentielles à 0,7V ou -0,7V. La plupart des amplificateurs opérationnels n’ont pas besoin de diodes de blocage car la plupart d’entre eux ont déjà une protection intégrée. La résistance R1 est connectée en série avec la tension d’entrée Vin et R est connectée entre l’entrée inverseuse et la tension de référence Vref. R1 limite le courant à travers les diodes de pince et R réduit le problème d’offset.
Forme d’onde du comparateur non-inverseur 741 IC Op-Amp Circuit de comparateur inverseur 741 IC Op-.amp circuit comparateur
Un circuit comparateur inverseur à ampli-op 741 IC est illustré dans la figure ci-dessous. Il est appelé circuit comparateur inverseur car le signal d’entrée sinusoïdal Vin est appliqué à la borne inverseuse. La tension de référence fixe Vref est appliquée à la borne non inverseuse (+) de l’amplificateur opérationnel. Un potentiomètre est utilisé comme circuit diviseur de tension pour obtenir la tension de référence sur la borne d’entrée non inverseuse. Les deux extrémités du potentiomètre sont connectées à la tension d’alimentation continue +VCC et -VEE. Le curseur est connecté à la borne d’entrée non inverseuse. Lorsque le curseur est tourné vers une valeur proche de +VCC, Vref devient plus positif, et lorsque le curseur est tourné vers -VEE, la valeur de Vref devient plus négative. Les formes d’onde sont présentées ci-dessous.
Op-amp 741 IC Inverting Comparator Circuit 
741 IC Op-Amp Inverting Comparator Waveform Comparator Characteristics
1. Operation Speed – According to change of conditions in the input, a comparator circuit switches at a good speed beween the saturation levels and the response is instantaneous.
2. Accuracy – Accuracy of the comparator circuit causes the following characteristics:-
(a) High Voltage Gain – The comparator circuit is said to have a high voltage gain characteristic that results in the requirement of smaller hysteresis voltage. Par conséquent, la tension de sortie du comparateur commute entre les niveaux de saturation supérieur et inférieur.
(b) Rapport de rejet en mode commun élevé (CMRR) – Les paramètres de tension d’entrée en mode commun, tels que le bruit, sont rejetés à l’aide d’un CMRR élevé.
(c) Courant de décalage d’entrée et tension de décalage d’entrée très faibles – Une quantité négligeable de courant de décalage d’entrée et de tension de décalage d’entrée entraîne une quantité moindre de problèmes de décalage. Pour réduire davantage les problèmes de décalage, des réseaux de compensation de tension de décalage et des résistances de minimisation de décalage peuvent être utilisés.
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