Un autre problème c'est que la sortie du redresseur de Graetz n'est pas référencé à la masse. La plupart des appareils de mesure ne peuvent faire une mesure que par rapport à un niveau zéro.

Porteurs majoritaires et porteurs minoritaires

La diode 1N4148 is bien adaptée: c'est une diode à commutation rapide et l'a-op élimine la chute de tension. Une diode 1N5818 est encore plus rapide, car la conduction se fait uniquement avec des porteurs majoritaires. Cela nous mènerait trop loin d'expliquer ce que sont ces porteurs, mais signalons simplement que les porteurs majoritaires sont des électrons qui se déplacent rapidement. Une diode schottky n'a pas de porteurs minoritaires (les trous laissés par les électrons dans la structure du cristal).

Le circuit montré ici est souvent utilisé, une petite description de ses inconvénients est nécessaire.

Tout va bien quand une tension positive par rapport à la masse doit être redressée, l'a-op a une sortie positive, la diode entre en conduction et la boucle de contre réaction se ferme. Le circuit compense la chute de tension sur la diode: la sortie suit parfaitement le signal à l'entrée. La courbe rouge montre le signal à la sortie de l'a-op.

La sortie de l'a-op devient négative quand une tension négative est mesurée. la diode est hors conduction et la résistance de charge maintient la tension à 0V. La sortie ne suit plus l'entrée et pour tenter de compenser cela, la sortie de l'a-op devient complètement négative.

Cela a deux inconvénients que la sortie aille au -∞:

• L'a-op n'aime pas travailler en dehors de sa zone linéaire (boucle de contre réaction fermée). Quand la boucle de contre réaction se referme (parce que la tension devient à nouveau positive) le a-op peut produire un overshoot ou des petites oscillations parasites qui faussent la mesure.

• La diode n'est pas fan non plus:
  • Une diode au silicium ne passe pas immédiatement hors conduction. Quand la tension devient inverse, la diode laisse encore passer un peu de courant. C'est encore plus valable ici, car la tension passe d'un coup à la tension la plus négative. On obtient des petits pics négatifs en sortie à chaque fois que la tension à mesurer devient négative.

  • Cette tension négative n'est pas bonne pour la diode schottky non plus: la diode passe pratiquement immédiatement hors conduction (on parle de nanosecondes ici), mais une diode schottky n'est pas un isolant parfait et il y a toujours un courant de fuite quand la diode est polarisée inversément.

  Nous devons donc résoudre le problème du redresseur simple onde "plus ou moins parfait" avant de pouvoir aller plus loin.

Le montage suivant ne résoud absolument pas le problème, mais c'est un point de passage obligé. Les deus résistances doivent avoir une valeur identique, on prendra par exemple 1kΩ pour les faibles tensions (1V) et 10kΩ pour les tensions plus élevées (10V).

Quand la tension à mesurer est négative la sortie de l'a-op est positive, la diode est en conduction, la boucle est fermée et tout le monde est content.

Quand la tension est positive, la diode n'est plus conductrice, mais la tension peut arriver à la sortie via les deux résistances. L'impédance de l'a-op est élevée et n'influence que très peu le signal. Nous avons un redresseur double alternance, mais il n'est pas optimal.

Nous n'avons pas résolu le problème de la boucle ouverte et la sortie est trop asymmétrique. Dès qu'une charge est branchée à la sortie, les périodes positives sont atténuées. Il faut un étage tampon en sortie, mais cela n'élimine pas le premier problème du montage.

Mais nous sommes sur le bon chemin et le circuit suivant corrige le défaut. Nous avons ajouté une diode et dessiné la résistance de charge. Il est recommande de toujours utiliser une résistance de charge dans un circuit pratique: cela stabilise bien le fonctionnement du circuit.

Quand la tension est négative, il n'y a rien qui change à la situation: la sortie de l'ampli devient positive, la diode en sortie est en conduction, la boucle de contre réaction est fermée et l'entrée négative de l'a-op est à 0V. Nous avons 1.6V à la sortie de l'a-op pour compenser la chute de tension dans la diode. La seconde diode n'est pas en conduction.

Avec une tension positive nous avons l'a-op qui a sa sortie négative. La diode en sortie est hors conduction mais la seconde diode entre en conduction pour tirer l'entrée nagative de l'a-op vers le négatif. La tension en sortie de l'a-op est de -0.6V pour avoir 0V à l'entrée de l'a-op. La boucle de contre réaction reste fermée et nous avons 0V en sortie.

Nous avons maintenant un redresseur simple alternance parfait, il suffit d'en faire un redresseur double alternance. On trouve de nombreuses solutions avec deux a-op au total, mais moi je vais vous montrer une solution qui est parfaitement symmétrique.

Redresseur parfait double alternance
avec trois a-ops

Avec un signal positif à l'entrée nous avons un signal positif en sortie du redresseur supérieur et avec un signal négatif c'est le redresseur inférieur qui laisse passer le signal.

En cas de tension positive, le signal passe par le redresseur supérieur puis est réduit à 50% par le diviseur de tension. La sortie du redresseur inférieur est de 0V ce qui fait fonctionner l'a-op en sortie comme ampli 2×. La tension à la sortie du redresseur négatif ne peut pas devenir positive. Nous avons +2V en sortie.

En cas de signal négatif nous avons +2V en sortie du redresseur inférieur. L'amplificateur en sortie fonctionne maintenant en ampli -1× car l'entrée positive de l'a-op est à 0V.

Le montage que nous avons ajouté est un montage électronique standard "ground referencing a differential signal". C'est un circuit qui transforme un signal différentiel en un signal référencé à la masse. La masse ne doit même pas être le 0V, mais peut être toute tension de référence.

Les circuits intégrés ont un, deux ou quatre a-ops dans le boitier, jamais trois a-ops. Vous pouvez utiliser le quatrième comme étage tampon à l'entrée pour attaquer les deux résistances à l'entrée des redresseur simple alternance.

Il existe d'autres circuits qui utilisent seulement deux a-ops. Ce circuit a comme avantage d'être parfaitement symmétrique et d'utiliser des résistances de valeur identique. La précision du redresseur dépend grandement de la précision des résistances utilisées et il faut de préférence mesurer soi-même les résistances qu'on va utiliser ou de prendre des résistances à 0.1% de tolérance.