Redresseur double alternance sans seuil ni diode à ampli op

Aussi étonnant que cela puisse paraître, il est possible de réaliser un redresseur sans diode (et sans seuil). Le schéma et le principe de fonctionnement de ce redresseur sans diode sont détaillés dans cet article. La tension de sortie est donc la valeur absolue de la tension d'entrée, à un facteur près.

Voici un redresseur sans diode et sans seuil très simple. Sur le schéma, un seul ampli op tel que le LM358 et 4 résistances créent un redresseur double alternance. La tension de sortie vaut 1/3 de la valeur absolue du signal d'entrée.

Schéma du redresseur sans diode et sans seuil

Voici le surprenant schéma du redresseur sans diode :

Schéma du redresseur à ampli op sans diode

Fonctionnement du redresseur à ampli op sans diode

En vert (LM358 avec R1 et R2), le montage inverseur classique. Le circuit se comporte différemment selon le signe de la tension d'entrée Ve.

Choix de l'ampli op

Pour le redresseur sans diode, il faut un ampli op dont la plage de tension d'entrée s'étend jusqu'à son alimentation négative (potentiel le plus bas). La plage de tension d'entrée du LM358 convient pour cette application de : de -0,3 V à +Vcc quand il est alimenté entre 0V et +Vcc (pas d'alimentation négative). Par ailleurs, sa tension de sortie saturée (Vsat) basse doit être proche de l'alimentation négative, ici la masse : 20 mV maximum (pour 1 A de courant de sortie), ce qui est très faible. C'est une tension Vce sat (saturation du transistor bipolaire de sortie).

Tension positive à l'entrée du redresseur

Expliquons le fonctionnement du montage lorsque la tension d'entrée est positive

Schéma du redresseur sans diode lorsque la tension d'entrée est positive

Lorsque la tension d'entrée est positive, l'ampli op est saturé. Sa tension de sortie (V1) est donc nulle. Vs est le résultat de Ve atténuée par le pont diviseur R3 et R4. La valeur de R4 doit être le double de celle de R3.

On obtient donc Vs = 1/3.Ve

Tension négative à l'entrée du redresseur

Le fonctionnement du montage lorsque la tension d'entrée est négative :

Schéma du redresseur à ampli op sans diode lorsque la tension d'entrée Ve est négative

L'ampli op fonctionne en inverseur. Son gain est défini par le rapport -R2/R1 et vaut -1. Vs est une moyenne pondérée de V1 (qui vaut -Ve) et de Ve. La tension de sortie est une moyenne pondérée de V1 et de Ve par le théorème de Millman.

Etant donné que R4 = 2.R3, la pondération s'écrit :

Vs = 2/3.V1 + 1/3.Ve

Vs = -2/3.Ve + 1/3.Ve (car V1 = -Ve)

Vs = -1/3.Ve

On peut résumer les 2 cas (Ve > 0 et Ve < 0) en écrivant une valeur absolue. Il s'agit donc d'un montage redresseur double alternance sans seuil :

Vs = 1/3.|Ve|

Fonction de transfert du redresseur double alternance

Plage de fonctionnement du redresseur sans diode et sans seuil

Pour éviter que l'ampli en fonctionnement inverseur sature, on limitera la tension d'entrée à -12 V. La limite supérieure pour Ve dépend de la tension différentielle maximale que les entrées du LM358 supportent.

La plage idéale de tension est donc -10 V < Ve < +10 V.

Limites du montage

La tension de sortie est un peu faussée par Vsat qui n'est pas tout à fait nulle.

L'impédance de sortie du montage est élevée (R3//R4).

Conclusion

Les résistances peuvent être choisies librement mais avec les contraintes :

R2 = R1

R4 = 2.R3 (c'est l'astuce du montage !)

Dans ce cas, la tension de sortie Vs vaut :

Vs = 1/3.|Ve|

C'est un redresseur double alternance qui a l'avantage d'avoir la même référence des potentiels que la tension d'entrée, contrairement à un pont à 4 diodes.

Applications possibles du redresseur sans diode ni seuil

• Création de signal d'erreur si le signal s'écarte trop de zéro
• Lecture du courant dans un shunt et détection de surintensité
• Doublement de fréquence
• Fonction valeur absolue