Comparateurs à fenêtre
Commentaires :
Un comparateur à fenêtre est un dispositif qui ne délivre une tension de
sortie que si la tension d'entrée est comprise entre une limite basse et une
limite haute.
Dans les schémas, les amplificateurs opérationnels sont
supposés idéaux avec une alimentation symétrique (non représentée) entre +11
V et - 11 V.
Les tensions de saturation sont +Vsat = 10 V et -Vsat= -10
V.
Circuit 1 :
Ce montage utilise deux comparateurs. Ce
sont des amplificateurs opérationnels utilisés en boucle ouverte : Si la
tension de l'entrée non-inverseuse est supérieure à celle de l'entrée inverseuse,
la tension de sortie est + Vsat. Elle est égale à - Vsat dans le cas contraire.
La tension d'entrée (Ve) est appliquée sur l'entrée inverseuse d'un comparateur
et sur l'entrée non-inverseuse de l'autre. Les autres entrées des comparateurs
sont reliés à des potentiels continus réglables qui définissent les bornes de
la fenêtre.
Le programme impose que le seuil haut (SH) soit toujours
supérieur au seuil bas (SB).
Les sorties des comparateurs sont reliées à
une porte OU réalisées avec des diodes. La sortie de la porte est reliée à un
inverseur. L'ensemble constitue une porte NON-OU.
La tension de sortie n'est
non nulle que si SB < Ve < SH.
Circuit
2 :
Ce montage utilise un seul comparateur. Quand D1 est bloquée,
les résistances 2R et R constituent un diviseur de tension idéal (DTI). Avec
les valeurs indiquées le potentiel de l'entrée + est égal à 4 V.
De même
si D2 est bloquée, le potentiel de l'entrée - est égal à 3 V.
Si
Ve est nul, D1 est conductrice : V+ = Ve + Vd . (Vd = 0,6 V est la tension de
seuil de la diode). D2 est bloquée et V- = 3V : Donc Vs = -Vsat.
On fait
croître Ve. Pour Ve = 2,4 V , V+ = 3V : Le comparateur bascule est Vs = +Vsat.
Pour
Ve > 3,4 V, D1 se bloque et V+ = 4 V : Vs reste égal à +Vsat.
Pour
Ve > 3,6 V D2 devient passante mais Vs reste égal à +Vsat.
Par
contre quand Ve atteint 4,6 V on a V+ = 4V et V- = 4V : Le comparateur bascule
est Vs = -Vsat.
Dans ce montage les valeurs des limites de la fenêtre dépendent
des valeurs des résistances des DTI et de la tension appliquée à l'entrée de
ceux-ci.
Les comparateurs à fenêtre sont très utilisés dans les détecteurs électroniques de rayons X car ils permettent d'éliminer les photons de fluorescence dont l'énergie est différente de celle des photons incidents.
Utilisation.
Le corps des diodes
passantes est dessiné en rouge.
Circuit 1 :
Avec la souris, glisser
les curseurs pour modifier les valeurs de SH, Ve et SB.
Attention : Le
programme impose que le seuil haut (SH) soit toujours supérieur au seuil
bas (SB).
Contrôler le fonctionnement du circuit.
Circuit 2 :
Les
voltmètres indiquent les valeurs de la tension d'entrée (bleu), de l'entrée
non-inverseuse (vert), de l'entrée inverseuse (jaune) et de la sortie (rouge).
Avec
la souris, glisser
le curseur bleu pour modifier la valeurs de Ve et contrôler le fonctionnement
du circuit.