Monostable à AOP


Dans un comparateur de Schmitt à AOP on utilise une réaction positive entre la sortie et l'entrée +. Pour constituer un monostable, on ajoute une contre-réaction entre la sortie et l'entrée − avec une cellule RC. L'AOP fonctionne ici comme un comparateur.
On peut noter que la seule différence avec le circuit astable à AOP est la présence de la diode D1.

État stable
À cause de la réaction la tension de sortie est Vs = ± Vsat tension de saturation de l'AOP.
Un raisonnement par l'absurde montre que la tension de sortie est + Vsat.
Le potentiel de l'entrée + est donc V+ = β.Vsat avec β = R1 / (R1 + R2).
Le potentiel de l'entrée − est V = Vd tension de seuil de la diode D1.

État instable
On applique une impulsion négative sur l'entrée +. Le potentiel de l'entrée − devient supérieur à celui de l'entrée + : le comparateur change d'état. La tension de sortie devient − Vsat.
Le potentiel de l'entrée + devient V+ = − β.Vsat.
Le condensateur C se charge à travers la résistance R à partir de la tension de sortie Vs = − Vsat car la diode D1 est alors bloquée. Si on pose RC = τ, la tension aux bornes du condensateur est V = − Vsat + k exp(− t / τ). À l'instant initial t = 0, la tension aux bornes de la diode est Vd.
Finalement V = − Vsat + (Vd + Vsat).exp(− t / τ).
Quand la tension V devient inférieure à V+ = − β.Vsat, le système bascule et Vs = Vsat.
Le condensateur C se charge à travers la résistance R.
La tension aux bornes du condensateur devient en prenant comme origine des temps le moment du basculement.
V = Vsat + k exp(− t / τ). Comme en t = 0 V = − β.Vsat, il vient :
V = Vsat − Vsat.(1 + β). exp(− t / τ).
Quand V atteint la valeur Vd (au temps Tr) le système bascule à nouveau vers son état stable.

Calcul de la période.
Soit T la durée que passe le système dans son état instable.
La loi de variation de Vest V = − Vsat + (Vd + Vsat).exp(− t / τ).
En t = T, V = − β.Vsat.
En déduire que T = − τ. ln[ Vsat(1 − β) / (Vd + Vsat) ].
Si on fait l'hypothèse Vd= 0, il vient T = τ.ln [ 1 / (1 − β) ] = τ.ln [ 1 + R1 / R2 ]

Pour la commande du circuit, on utilise le circuit dérivateur (R3C2) qui permet d'obtenir une impulsion négative à flan raide.
Pour étudier le fonctionnement du circuit dérivateur consulter cette page ou celle-ci.

Remarques :
* Si on désire utiliser le monostable comme générateur d'impulsions de largeur T, il faut que la période du signal de commande soit supérieure à T + Tr.
* Pour des raisons de stabilité, il est préférable de régler T en jouant sur la valeur de τ plutôt que sur la valeur de β.
* Il existe des circuits digitaux monostables (74121, 74123, 4538 ...)

Valeurs utilisées : R = 150 kΩ, C = 1 µF. Vd = 0,7 V, Vsat = 10 V.