Comparateur : inférieur, égal, supérieur
Une tension qui prend une décision
Un comparateur compare deux tensions et choisit une sortie haute ou basse. La référence est la tension de comparaison ; le seuil est le niveau d’entrée auquel la décision change.
TABLE D’EXPÉRIENCES
Modifie les réglages du circuit, prédis les mesures puis vérifie un défi. Ce sont des modèles pédagogiques ; chaque leçon explique leurs hypothèses.
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Pourquoi cela fonctionne
Comparaison idéale non inverseuse, sorties 0 V et 5 V. L’égalité donne volontairement la sortie basse. Décalage, bruit, retard et charge de sortie sont omis ; ce n’est pas un composant précis.
Vin est la tension d’entrée, Vref la référence et Vout la sortie. L’entrée + reçoit Vin et l’entrée − reçoit Vref ; ces signes décrivent la comparaison, pas des charges électriques. Si Vin > Vref, Vout = 5 V ; sinon Vout = 0 V. La différence ΔV = Vin − Vref choisit l’état, mais n’est pas la tension de sortie.
Difficulté
Construis · Construis le circuit
Mets sous tension avec entrée 2 V et référence 2.5 V. Lis une sortie basse de 0 V.
Besoin d’un indice ?
Vin = 2 V; Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Explore · Explore la limite
Garde la référence 2.5 V et règle l’entrée exactement à 2.5 V. Découvre la règle d’égalité du modèle : sortie 0 V.
Besoin d’un indice ?
Vin = Vref = 2.5 V → Vout = 0 V
Résous · Relève le défi
Garde la référence 2.5 V et règle l’entrée à 3 V. Fais passer la sortie au niveau haut de 5 V.
Besoin d’un indice ?
Vin = 3 V; Vref = 2.5 V → Vout = 5 V
Lectures complémentaires et fiches de circuits
Une tension qui prend une décision
Imagine un capteur de réservoir dont la tension augmente avec l’eau. Un comparateur transforme « combien ? » en « au-dessus de la limite choisie ? ». Déplacer la référence choisit cette limite sans changer le capteur. Le réservoir est une analogie ; l’expérience compare uniquement des tensions.
ΔV = Vin − Vref; Vin > Vref → Vout = 5 V; Vin ≤ Vref → Vout = 0 V
L’alimentation fixe de 5 V fournit l’énergie de sortie. Les entrées choisissent seulement un état : une petite différence peut donc sélectionner un changement de sortie bien plus grand.
Une règle utile
Des entrées de 2.6 V et 4 V donnent la même sortie 5 V avec une référence 2.5 V. Le comparateur indique le côté de la frontière, pas la distance.
Au-delà du modèle
Une vraie entrée qui oscille autour du seuil peut provoquer des changements répétés de sortie. Bruit et petits décalages comptent à l’égalité ; le prochain cours donne une mémoire à la décision.
Un piège à éviter
À entrées égales, le modèle donne 0 V par convention. Ce n’est ni une garantie pour un vrai comparateur ni « la moitié de l’alimentation ».
L’entrée reste à 3 V tandis que la référence passe de 2.5 V à 3.5 V. La sortie…
- reste à 5 V
- passe à 0 V
- devient 3 V
Pour aller plus loin
L’entrée est passée d’au-dessus de la référence à en dessous ; la comparaison change sa décision.
Construis le circuit
Règle entrée 2 V et référence 2.5 V, puis alimente. La différence négative choisit 0 V.
Vout = 0 V
Explore la limite
Règle entrée 3 V et référence 2.5 V, puis alimente. Une différence positive de 0.5 V choisit toute la sortie 5 V.
Vout = 5 V
Change une grandeur
Garde l’entrée à 3 V. Fais varier seulement la référence de 2 V à 4 V en passant par 3 V. Trouve la frontière puis reviens : ce comparateur n’a pas de mémoire.