Définition : Un détecteur op-amp qui a la capacité de détecter le passage d’un niveau positif à un niveau négatif ou négatif à un niveau positif d’une forme d’onde sinusoïdale est connu sous le nom de détecteur de passage à zéro. Plus précisément, on peut dire qu’il détecte le passage par zéro du signal alternatif appliqué.
C’est essentiellement un comparateur de tension dont la sortie change lorsque le signal d’entrée passe par le zéro du niveau de tension de référence. Il est donc nommé ainsi.
Il est également connu pour être un générateur d’ondes carrées car le signal d’entrée appliqué est converti en une onde carrée par le détecteur de passage par zéro.
Circuit du détecteur de passage à zéro
La figure ci-dessous représente le circuit d’un détecteur de passage à zéro utilisant un ampli-op inverseur:
Ici, le signal d’entrée Vi est fourni à la borne inverseuse de l’ampli-op tandis que la borne non inverseuse est mise à la terre en faisant usage de deux résistances R1 et R2.
Comme nous pouvons le voir, le signal d’entrée analogique est fourni à la borne inverseuse de l’ampli-op. Ainsi, la forme d’onde du signal à la sortie tiendra la polarité inverse. Ceci, nous le discuterons sous le fonctionnement du détecteur.
Fonctionnement du détecteur de passage à zéro
Comme nous l’avons déjà discuté, il détecte le point où le signal d’entrée traverse le zéro du niveau de tension de référence. Pour chaque croisement, le niveau de saturation du signal de sortie change de l’un à l’autre.
Regardons le circuit donné ci-dessus afin de comprendre le fonctionnement.
Comme nous l’avons déjà mentionné que le niveau de référence est fixé à 0 et appliqué à la borne non-inverseuse de l’ampli-op. L’onde sinusoïdale appliquée à la borne inverseuse de l’ampli-op est comparée au niveau de référence chaque fois que la phase de l’onde change soit de positive à négative ou de négative à positive.
D’abord, lorsque la moitié positive du signal sinusoïdal apparaît à l’entrée. Puis le comparateur op-amp compare le niveau de tension de référence avec le niveau de crête du signal appliqué
Et nous savons que le niveau de référence est 0, donc
Donc, nous aurons
Deuxièmement, dans le cas de la moitié négative du signal sinusoïdal, le comparateur op-amp compare à nouveau le niveau de tension de référence avec le pic du signal appliqué.
Comme cette fois le circuit traite la moitié négative du signal, le pic aura donc une polarité négative.
Encore
Donc,
On obtient
De cette façon, le détecteur de passage par zéro détecte le changement du niveau du signal appliqué.
Forme d’onde d’entrée et de sortie
Dès le début, nous mentionnons qu’un détecteur de passage à zéro est également connu pour être un générateur d’ondes carrées. Comme la sortie du comparateur à fenêtre n’est rien d’autre qu’une onde carrée.
Regardons maintenant la forme d’onde d’entrée et de sortie d’un détecteur de passage à zéro :
Comme nous avons récemment discuté que V0 pour la moitié positive du signal appliqué est – Vsat,
C’est la raison pour laquelle nous avons obtenu la moitié négative de l’onde carrée à la sortie lorsque la moitié positive du signal sinusoïdal est appliquée. Alors que V0 pour la moitié négative du signal sinusoïdal est + Vsat,
C’est ainsi que l’on obtient la moitié positive de l’onde carrée à la sortie pour la moitié négative du signal sinusoïdal. Ceci est clairement montré dans la représentation de la forme d’onde.
Donc, en observant la forme d’onde de sortie, nous pouvons dire que la sortie reflète la présence du signal d’entrée au-dessus ou en dessous du niveau de référence c’est-à-dire 0 volt.
Applications du détecteur de passage à zéro
Les détecteurs de passage à zéro trouvent largement des applications dans les circuits électroniques principalement à des fins de commutation et dans la boucle à verrouillage de phase. Aussi, ils sont utilisés dans les compteurs de fréquence et dans les phasemètres.
Ils peuvent également être utilisés comme phasemètres, car ils permettent de mesurer l’angle de phase entre deux tensions appliquées à leurs bornes.