L`amplificateur opérationnel 1. Notion d`amplification

L’amplificateur opérationnel
1. Notion d’amplification…………………………………….…2
2. L’amplificateur Linéaire Intègre…………………………...2
2.1. L’amplificateur idéal...............................................................…..............................…...3
2.2. L’amplificateur réel...................................................................…………...............…….3
3. Symboles……………………..………………………………..3
4. Alimentation des A.L.I.………..……………………………..3
5. Caractéristique de transfert .……………………………….4
6. Mode de fonctionnement.………..………………………….4
7. Montage Linéaire…………..………………………………….5
7.1. Montage en amplificateur non-inverseur..…..................................................................5
7.2. Montage en amplificateur inverseur.......................…....................................................6
7.3. Montage en amplificateur suiveur .........................….....................................................7
7.4. Montage additionneur inverseur…………………………………………………………….8
7.5. Montage en soustracteur…………………………………………………………………….9
8. Montage Non Linéaire…………...…………………………..10
8.1 Montage comparateur a 1 seuil.......................................................................................10
8.1.1. Comparateur à un seuil non inverseur.........................................................................10
8.1.2. Comparateur à un seuil inverseur…………………………………………………………10
8.2. Comparateur à hystérésis ..........................................................................………..…...11
8.3. Montage Astable……………………………………………………………………………….12
Objectif : Appréhender les connaissances sur l’A.O.P
Connaître son fonctionnement
Reconnaître un montage linéaire d’un montage non-lineaire
Savoir mettre en œuvre les différents montages
Savoir calculer les fonctions de transfert des différents montages
1. Notion d’amplification:
On appelle amplificateur tout montage qui délivre à sa sortie un signal de même
nature et de même fréquence que le signal appliqué à son entrée et dont
l’amplitude et la phase peuvent être différentes.
Ve
Signal
d’entrée
continue
Vs = A. Ve
Signal de
sortie
continue
Amplification
A
 A =
Vs
Ve
2. L’Amplificateur Linéaire Intégré :
Un amplificateur linéaire intégré ( A.L.I ) est constitué d’un ensemble de
composants électroniques ( Transistors ), connectés les uns aux autres dans un
même boîtier.
Il est aussi appelé Amplificateur Opérationnel ( A.O.P ) car ses premières
applications ont été la réalisation d’opérations mathématiques.
Aujourd’hui, les domaines d’applications des amplificateurs linéaires intégrés
sont étendus à tous les domaines de l’électronique.
+ Alimentation
+ Alimentation
continue
continue
e-

Entrées
e+
Ve-
Ve+

+
Sortie
+
Vs
e+ : entrée non inverseuse.
e - : entrée inverseuse.
 : Tension différentielle.
: Symbole de l’amplification.
 : Infini
- Alimentation
continue
L’amplificateur opérationnel
Amplifie la différence de potentiel
 = Ve+ - Ve-
Vs = A . 
N’a pas de courant d’entrées
Ie+ = Ie- = 0A
M HISETTE
TB6
2
2.1 L’amplificateur
idéal.
Ie
Ze =  => Ie = 0
Zs = 0
A=
Zs
Ze
Vs=A.
Ve-
V’s
Ve+
2.2 L’amplificateur
réel.
Ie
Ze = 109 => Ie  0
Zs = Quelques ohms.
A = 105
Zs
Ze
Vs=A.
Ve-
V’s
Ve+
3. Symboles
Ancienne norme
Nouvelle norme
+Vcc
E+
+
+
E-
-Vcc
signification des symboles :
S

S

E-
E+
+Vcc
-Vcc
: circuit amplificateur
: coefficient amplification très grande
4. Alimentation des ALI :
 L’A.L.I est un composant actif, il a donc besoin d’une alimentation continue
externe.
- Alimentation externe symétrique  Valim (  15V,  5V, ....... )
- Alimentation externe simple + Valim ( +15V, + 5V, ....... )
M HISETTE
TB6
3
5. Caractéristique de transfert Vs = f (  ).
Vs
+Valim
Vs = A . 
( Avec  = Ve+ - Ve- )

-Valim
Saturation
Linéaire
Saturation
6. Mode de fonctionnement :
MODE LINEAIRE
MODE NON LINEAIRE
 Condition de câblage :
Il existe obligatoirement une liaison
électrique entre la sortie et l’entrée
inverseurse e -.
On parle alors de contre réaction
négative ou de rétroaction négative.
Cette liaison peut-être un fil, une
résistance, ...
 Condition de câblage :
Il n’existe pas de liaison électrique entre la
sortie et l’entrée inverseurse e -.
 On parle alors de boucle ouverte.
Mais il peut y avoir une liaison entre la
sortie et l’entrée non inverseuse e+.
 On parle alors de rétroaction positive.
 Exemple :
 Exemple :
_ 
+
+
R2
R1
_ 
+
+
 Propriété :
Dans ces cas on considère pour effectuer
les calculs que  est négligeable devant les
autres tensions.
=
M HISETTE
0V
 Propriété :
Dans ces cas  peut prendre toutes les
valeurs :  n’est pas négligeable devant les
autres tensions.

0V
Si  >0 alors Vs = +Valim.
Si  <0 alors Vs = - Valim.
TB6
4
7. Montage Linéaire :
7.1 . Montage amplificateur non-inverseur
Pour avoir un fonctionnement
en régime linéaire, la contre
réaction se fait sur l’entrée
inverseuse
En appliquant le diviseur
de tension, déterminer
Vs = f ( Ve )
Effectuez vos calculs ci-dessous
Exercice d’application :
En sachant que :
1.
2.
3.
Vcc =12V
-Vcc = -12V
R1 = 1KΩ
R2 = 2KΩ
Déterminer Av = Vs / Ve
Ve = 3V Vs = ?
Ve = -5V Vs = ?
M HISETTE
TB6
5
7.2 . Montage amplificateur inverseur
Pour avoir un fonctionnement
en régime linéaire, la contre
réaction se fait sur l’entrée
inverseuse
Après avoir indiqué les
grandeurs électriques du
montage , appliquez la
loi d’ohm et déterminez
Vs = f ( Ve )
Effectuez vos calculs ci-dessous
Exercice d’application :
En sachant que :
Vcc = 12V
-Vcc = 0V
R1 = 1KΩ
R2 = 2KΩ
1. Determiner Av = Vs / Ve
2. Ve = 3V
Vs = ?
3. Ve = -5V
Vs = ?
M HISETTE
TB6
6
7.3 . Montage suiveur
Ce montage en amplification
suiveur peut aussi s’appeler
amplificateur en courant
ou adaptateur d’impédance
(à gain unitaire)
Après avoir indiqué les
grandeurs électriques du
montage, déterminer
Vs = f ( Ve )
Effectuez vos calculs ci-dessous
Exercice d’application :
En sachant que :
Vcc = 12V
-Vcc = -12V
R1 = 1KΩ
R2 = 2KΩ
1. Determiner Av = Vs / Ve
2. Ve = 3V
Vs = ?
3. Ve = -5V
Vs = ?
M HISETTE
TB6
7
7.4 . Montage additionneur inverseur
R2
Ce montage va permettre
d’additionner 2 tensions
+Vcc
11
R1
2
1
3
R1
Ve1
Ve2
4
Vs
-Vcc
Après avoir indiqué les
grandeurs électriques du
montage, appliquez la loi
d’ohm et la loi des
nœuds déterminez
Vs = f ( Ve1 , Ve2 )
Effectuez vos calculs ci-dessous
Exercice d’application :
En sachant que :
1. Ve1 = 3V
2. Ve2= -8V
M HISETTE
Vcc = 12V
-Vcc = -12V
R1 = 1KΩ
R2 = 2KΩ
Ve2 = -2V Vs = ?
Ve2 = -7V Vs = ?
TB6
8
7.5 . Montage soustracteur ( amplificateur de différences )
Ce montage va permettre de
soustraire 2 tensions
R2
+Vcc
11
R1
2
1
3
R1
4
R2
Ve1
Ve2
-Vcc
Vs
Après avoir indiqué les
grandeurs électriques
du montage, appliquez
la loi d’ohm et
déterminez
Vs = f ( Ve1 , Ve2 )
Effectuez vos calculs ci-dessous
Exercice d’application :
En sachant que :
1. Ve1 = 3V
2. Ve = -8V
M HISETTE
Vcc = 12V
-Vcc = -12V
R1 = 1KΩ
R2 = 2KΩ
Ve2 = -2V Vs = ?
Ve2 = -7V Vs = ?
TB6
9
8. Montage Non-Linéaire :
La sortie ne peut prendre que 2 états stables dépendant du signe de
Si  > 0
Si  < 0
donc V+> Vdonc V+< V-
alors
alors
= V+
- V-
Vs = +Vcc
Vs = -Vcc
8.1 . Comparateur à 1 seuil (Sans réaction positive)
8.1.1 Comparateur non-inverseurr
Basculement :
Si Ue > Uréf
Si Ue < Uréf
alors Us =
alors Us =
Caractéristique de transfert Us = f ( Ue )
8.1.2
Comparateur inverseur
Basculement :
Si Ue < Uréf
Si Ue > Uréf
alors Us =
alors Us =
Caractéristique de transfert Us = f ( Ue )
M HISETTE
TB6
10
8.2 . Comparateur à hystérésis
(Avec réaction positive)
Ce comparateur se nomme aussi comparateur à deux seuils, trigger de Schmitt,
bascules de Schmitt
Ce montage va permettre de
comparer la tension d’entrée par
rapport à 2 seuils inverses
(Grace au changement d’état de Vs )
+Vcc
11
2
1
3
4
Ue
R1
-Vcc
R2
Us
Useuil
En appliquant le diviseur de
tension et en sachant que Vs peut
prendre 2 états, déterminer les 2
tensions de seuils :
+Useuil
-Useuil
Effectuez vos calculs ci-dessous :
Caractéristique de transfert Us = f ( Ue )
M HISETTE
TB6
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2
. Montage Astable
Il découle du Trigger de Schmitt
Ce montage comme son nom l’indique
n’a pas d’état stable ; Sa sortie va
passer inlassablement de +Vcc à -Vcc
R
+Vcc
Uc
11
2
1
3
C
R1
4
-Vcc
Vs
R2
En appliquant le diviseur de tension
et en sachant que Vs peut prendre
2 états, déterminer les 2 tensions
de seuils : +Useuil
-Useuil
Useuil
Effectuez vos calculs ci-dessous :
Caractéristique de transfert Uc = f ( t ) et Us = f ( t )
M HISETTE
TB6
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