MPI L'AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME SATURE Chap.7 Le but de ce TP est de voir les propriétés et les applications d’un amplificateur opérationnel en régime saturé. I. Description de l’amplificateur opérationnel Un amplificateur opérationnel (A.O.) est aussi appelé circuit intégré linéaire (C.I.L.) Il possède 8 bornes mais 5 bornes sont généralement utilisées et notées : tension positive d’alimentation + 15 V (en général) ; tension négative d’alimentation - 15 V (en général) ; ES E+ : borne d’entrée non inverseuse (ENI ou +) ; E- : borne d’entrée inverseuse (EI ou -) ; E+ S : borne de sortie Symbole de l’amplificateur opérationnel : l’alimentation n’est pas toujours représentée mais elle est indispensable. L'amplificateur opérationnel peut être utilisé dans un grand nombre de montages pour, comme son nom l'indique, amplifier et/ou faire des opérations mathématiques (addition, soustraction, .. ). L’amplificateur opérationnel est placé dans le composant suivant TL081 dont le brochage est donné cidessous. Les tensions de décalage (bornes 1 et 5) ne sont pas utilisées. Avant toute utilisation, ce composant doit être alimenté par deux tensions continues : +15V et –15V. Les tensions étant mesurées par rapport à la masse de l’alimentation. Alimentation de l’amplificateur opérationnel : l’alimentation de l’amplificateur opérationnel est symétrique et à point milieu nommé masse M qui, par convention, sert de référence pour toutes les tensions. Il faut mettre en marche l’alimentation de l’amplificateur opérationnel avant d’appliquer une tension aux entrées de l’amplificateur opérationnel. Il faut éteindre en dernier l’alimentation de l’amplificateur opérationnel. II. Caractéristiques de l’amplificateur opérationnel En régime linéaire : Les intensités I+ et I- qui entrent par E+ et E- sont pratiquement nulles. La tension (epsilon) entre E+ et E- est nulle. Préliminaires : Brancher la borne - 15 V de l’alimentation à la borne - de l’amplificateur opérationnel Brancher la borne + 15 V de l’alimentation à la borne + de l’amplificateur opérationnel Brancher la borne 0 (masse) de l’alimentation sur une borne de la platine de câblage. 16/04/2017 769794226 1/4 III. Préliminaires Pour visualiser l’état de sortie des montages à AO, on pourra utiliser une DEL (Diode ElectroLuminescente) bicolore. Manipulation : réaliser le montage suivant (avec une seule diode), observer la couleur de la diode suivant la tension du générateur. 1 k U .................................................................................................................................................................. ............................................................................................................................. ..................................... IV. Montage comparateur simple A. Cas où les deux tensions appliquées sont continues U– est une tension continue fixe d’une pile ronde ou plate. Mesurer à l’aide du voltmètre la tension U- = .........………... V U+ est une tension continue réglable. Réaliser le montage ci-contre, puis mesurer US pour les différentes valeurs de U+. U+ (V) -5,… 0,…. 1,…. 2,…. 2 6 3 UUSM U+ 3,…. 4,…. 5,…. 6,…. 7,…. USM mesurée (V) (V) B. Propriétés de l’amplificateur opérationnel en régime saturé 1) Indiquer sur le schéma la tension = U+ - U-. Calculer la tension . 2) Le montage peut-il fonctionner en régime linéaire ? ................................................................................................ 3) Quelles sont les deux seules valeurs (approchées) possibles de USM ? USM = ……………… et USM = ……………… A retenir : Si U+ > U- alors ............ 0 et USM = ................................................ Si U+ < U- alors ............ 0 et USM = ................................................ 16/04/2017 769794226 2/4 V. Applications A. Feux clignotants 1 Réaliser le montage ci-dessous. 2 6 3 UU+ diode bicolore USM U+ est une tension triangulaire, symétrique, sans offset, d’amplitude 8 V et de fréquence 0,1 Hz. 1) Noter vos observations. Signe de Valeur de uSM Couleur de la diode B. Feux clignotants 2 En modifiant le montage ci-dessus : U- est une tension continue délivrée par une pile de 1,5 V. 2 U- 6 3 diode bicolore U+ USM U+ est toujours une tension triangulaire, symétrique, sans offset, d’amplitude 4,0 V et de fréquence 1,0 Hz. Application : En réglant la valeur de U-, on règle la durée de l’état haut. Ce montage est parfois utilisé dans la réalisation d’une commande de vitesse d’un moteur à courant continu (commande d'un hacheur). Signe de Valeur de uSM Couleur de la diode 16/04/2017 769794226 3/4 C. Chenillard Réaliser avec Crocodile Physics le montage suivant P DEL 4 D DEL 3 C DEL 2 B A DEL 1 N U+ Partie 1 Partie 2 2) Pourquoi est -il appelé «chenillard» ? Etude de la Partie 1 : 3) Le point N est relié à la masse M. Quel est son potentiel électrique V(N) ? V(N) = ............ 4) Comment s’appelle le montage réalisé dans la Partie 1 ? ................................................ 5) En déduire les potentiels des différents points : V(A) = ............ ; V(B) = ............ ; V(C) = ............ ; V(D) = ............ ; 6) Quelles sont les conditions sur la tension U+ pour : que toutes les DEL soient éteintes ? ................................................ que seule la DEL 1 soit allumée ? ................................................ que la DEL 2 s’allume ? ................................................ que la DEL 3 s’allume ? ................................................ que la DEL 4 s’allume ? ................................................ 16/04/2017 769794226 4/4