Brevet FR2246113A1 — publié le 19750425

La-présente invention concerne un dispositif permettant de limiter le signal de sortie d'un amplificateur opérationnel. En électronique, on a souvent besoin d'amplificateurs dont le signal de sortie doit etre limité à une seule polarité. Or, les amplificateurs oper-ationnels sont, généralement, capables de présenter à leur sortie les deux signes de tension, tandis qu'en l'absence de charge, la valeur de la tension de sortie maximale correspond sensiblement à la tension d'alimentation de l'am- plificateur opérationnel. Dans l'ouvrage "Schaltungen der Analogrechentechnik" de Werner Ammon, 1966, chapitre 12, sont décrits deux montages lb et lc de limitation de la tension de sortie d'un amplificateur opérationnel, dont le principe est reproduit sur les figures la et 2a des dessins accompagnant la présente description.Le montage lb de L'ouvrage ci-dessus cité, dont le -prin- cipe-est reproduit sur la figure la, présente, en parallèle avec l'amplificateur opérationnel 1, une diode 2 et entrée est précédée d'une résistance 4. Pour une tension d'entrée Ue positive appliquée à l'amplificateur 1, celui-ci fournit à sa sortie une tension négative, la diode de contre-réaction devient conductrice et connecte l'entrée de l'amplificateur opérationnel 1 à laquelle, bien entendu, le potentiel est égal à zéro,-à la sortie, de sorte que la -tension de sortie est égale Bla chute de tension dans la diode.Pour une tension d'entrée Ue négative, l'amplificateur opérationnel 1 fournit à sa sortie une tension positive, la diode en parallèle 2 est bloquée et la tension de sortie U est e fonction du gain de l'amplificateur. On obtient avec ce montage, par des moyens simples, une limitation approximative de la tension de sortie à une seule polarité. Toutefois, dans ce montage, en raison de la tension de conduction de la diode, la tension de sortie U de l'amplificateur n'est pas limitée à zéro a dans la gamme de limitation et il subsiste une tension résiduelle. Get effet est toujours genant lorsque le dispositif monté à la suite due l'amplificateur ne se prete qu'à une commande d'une seule polarité.Avec ce montage, on obtient une caractéristique représentée sur la figure lb qui, dans la gamme de limitation, présente encore la tension résiduelle résultant du montage. L'inconvénient d'une tension résiduelle dans la gamme de limitation peut etre évité au moyen du montage représenté sur la figure 2a. L'amplificateur opérationnel 1 reçoit, par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 4, une tension d'entrée Use. Si la tension d'entrée U est positive, alors apparatt e e å la sortie de l'amplificateur opérationnel I une tension négatives la diode en parallèle 2 devient conductrice et relie l'entrée de l'amplificateur opérationnel 1 à laquelle le potentiel est égal à zéro avec sa sortie. La tension de sortie U a est dond nulle.En raison de la présence de la diode 3 dont les pales sont orientés dans le sens du blocage, il n'apparait, en outre, à la sortie aucune tension résiduelle qui, comme dans le cas du montage de la figure la, serait susceptible d'avoir un effet perturbateur sur le dispositif utilisateur monté à la suite. Pour une tension d'entrée U négative, la tension apparaissant à e la sortie de l'amplificateur opérationnel est positive, la diode 3 est conductrice, la diode en parallèle 2 est bloquée et, par conséquent, il apparaît une tension de sortie U qui est fonction de la résistance d'entrée 4, de la a résistance en parallèle 8, de la résistance de polarisation 9 et de la tension de polarisation U.Le condensateur d'environ 100 pF monté en parallèle avee la diode shunt 2 dans la représentation de l'ouvrage ci-dessus cité sert nécessairement de condensateur de découplage pour les parasites haute fréquence. Ce montage assure donc la limitation désirée de la tension de sortie U d'une a manière qui correspond à la caractéristique représentée sur la figure 2b. Pour une tension de polarisation U = O, un signal d'entrée Ue positif fournit un signal de sortie U = O et pour un signal d'entrée U négatif, on obtient-un a e signal de sortie qui est fonction du rapport entre la résistance en parallèle 8 et la résistance d'entrée 4. En appLiquant une tension de polarisation positive ou négative U t O, on peut décaler le coude de la caractéristique sur l'axe des abscisses.Tant que seuls des dispositifs d'utilisation purement passifs, c'est-à-dire des dispositifs d'utilisation sans effet d'accumulation sont branchés à la sortie du montage, celui-ci remplit d'une manière idéale les fonctions qui lui sont confiées. Grace à l'effet directionnel des diodes, un courant ne peut passer que vers le dispositif d'utilisation et un retour de courant vers l'amplificateur est impossible. Si, par exemple, on branche un condensateur comme dispositif d'utilisation, un reflux de l'énergie accumulée dans ce condensateur vers l'amplificateur opérationnel est exclu. Dans les amplificateurs comportant des condensateurs comme dispositifs d'utilisation dans la contreréaction, comme par exemple cela est souvent nécessaire dans les amplificateurs régulateurs, un tel reflux doit, toutefois, être possible.Dans-le montage en série d'un condensateur avec une résistance dans la contre-réaction de l'amplificateur opérationnel 1, comme représenté sur la figure 2a en trait interrompu, un reflux de l'énergie accumulée dans le condensateur vers l'amplificateur est impossible en raison de la présence de la diode 3 dont les pales sont orientés dans le sens du blocage. L'invention a pour objet un montage particulier d'un amplificateur opérationnel à limitation de la tension de sortie, quelle que soit la polarité de la tension d'entrée, dans lequel une réalimentation, à partir du dispositif d'utilisation accumulateur d'énergie, de la sortie de l'amplificateur opéfationnel est possible et dans lequel, dans la gamme de limitation, une limitation à zéro de la tension de sortie de lsamplificateur opérationnel est assurée. Ce but est atteint suivant l'invention grace à un montage carac tersé en ce quten parallèle avec ltamplificateur opérationnel sont montées deux diodes, dont les polos sont orienté de telle manière qu'elles présentent des sens passants opposés et en ce qu'entre le point de jonction des deux diodes et un potentiel de référence négatif ou positif, selon la gamme de limitation choisie, est branchée une résistance. D'autres caractéristiques et avantages del'invention seront mieux compris à la lecture de la description détaillée qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé sur lequel, indé pendamment des figures la, lb, 2a, 2b déjà décrites - la figure 3a représente un exemple d'exécution du dispositif suivant ltinvention, et - la figure 3b représente la caractéristique du montage suivant l'invention. L'exemple d'exécution de l'invention représenté sur la figure 3a a pour but d'expliquer de façon plus détaillée -le principe de base de llinven- tion. A l'amplificateur opérationnel 1 est appliquée, par l'intermédiaire d'une résistance d'entrée 4, la tension d'entrée Ue. Comme dispositif d'utilisation est prévu, dans la contre-réaction de l'amplificateur 1, le montage en série d'un condensateur accumulateur d'énergie 7 avec une résistance de commutation 6. La sortie de l'amplificateur opérationnel I est reliée, par ilintermédiåire d'une diode 3 et d'une résistance 5, à une tension qui, dans cet exemple, a été choisie négative, avantageusement à la tension d'alimentation de l'amplifi ~cafteur opérationnel 1. Le potentiel du point de jonction entre la diode 3 et la résistance 5 est ainsi toujours inférieur, dans une mesure égale à la chute de tension à travers la diode 3, au potentiel de la sortie de l'amplificateur à laquelle la tension de sortie limitée U peut etre recueillie. Une diode de a contre-réaction 2 n'est plus connectée directement, comme dans le montage des figures la et 2a, à la sortie de l'amplificateur opérationnel 1, mais bien à la cathode de la diode 3. Gracie à ce mode de montage, la chute de tension à travers la diode de contre-réaction 2 est compensée par la chute de tension à travers la diode 3. Pour un signal d'entrée U positif, le potentiel de sortie U e ne s'écarte d'un potentiel nul que dans la mesure où une différence de tension apparatt entre les diodes 2 et 3. La tension de conduction d'une diode comprend une composante constante, la tension de seuil, et une composante fonction du courant, à savoir la chute de tension à travers la résistance interne de la diode.Pour des diodes de meme type, les tensions de seuil et les résistances internes sont sensiblement identiques. Comme la composante fonction du courant de la tension de conduction dépend de l'amplitude de la tension d'entrée par l'intermédiaire de la résistance d'entrée 4 et ne peut subir aucune autre influence, les diodes 2 et 3 devraient avoir une résistance interne aussi faible que possible. L'un des buts de l'invention, à savoir l'obtention d'un potentiel nul à la sortie de l'amplificateur opérationnel 1 dans la gamme de limitation est ainsi atteint. L'autre but de l'invention, à savoir de permettre une réinjection dans l'amplificateur 1, est également assuré par le montage suivant l'invention.Une tension d'entrée U négative fait apparaître à la sortie de l'amplificateur opérationnel 1 une tension de sortie U positive et a par conséquent, provoque la charge du condensateur 7 accumulateur d'énergie représenté dans la branche de contre-réaction avec la polarité appliquée. En meme temps, en raison du potentiel positif du point de jonction entre les deux diodes 2 et 3, la diode de contre-réaction 2 est bloquée. Lors d'une transition à une tension d'entrée U positive, la diode de contre-raction 2 devient con e ductrice, la diode 3 étant de son côté toujours maintenue conductrice par l'intermédiaire de la résistance 5. Un reflux de courant dans l'amplificateur opérationnel 1 est donc parfaitement possible. Un décalage du coude de la caractéristique représentésur la figure 3b du montage suivant l'invention est possible, comme dans le montage connu de la figure 2a, par application d'une tension de polarisation à l'amplificateur opérationnel 1 ainsi qu'une inversion de la polarité positive de la gamme de limitation. Par inversion des piles des deux diodes 2 et 3 et changement de polarité de la tension de référence (qui au lieu d'entre négative devient alors positive) la gamme de limitation peut etre placée dans la région des signaux d'entrée U négatifs. e REVENDICATIONS 1. Dispositif permettant de limiter le signal de sortie d'un ampli ficateur opérationnel, caractérisé en ce quWen parallèle avec l'amplificateur opérationnel sont montées deux diodes dont les pales sont orientés de telle manière qu'elles présentent des sens passants opposés et en ce qu'entre le point de jonction des deux diodes et un potentiel de référence négatif ou positif, selon la gamme de limitation choisie, est branchée une résistance. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiel de référence est la tension d'alimentation de l'amplificateur opérationnel.