TP15.

1ère GEN 2007-2008
TP15.
TP n°15 :fonction amplification : amplificateur opérationnel
en régime linéaire.
Buts du TP : après avoir rappelé les deux modes de fonctionnement de l’AO, on étudie un montage en
régime linéaire : AO non-inverseur. On place d’abord à l’entrée une tension continue, puis sinusoïdale pour
mesurer la caractéristique de transfert. Enfin, on étudie ce montage en tant que filtre.
1°) - . rappels des deux modes de fonctionnement de l’AO.
+
d
V
E+

s
_
E-
Vs
Vs

Caractéristique de l’amplificateur opérationnel réel :
Vs

Caractéristique de l’amplificateur opérationnel idéal :
Condition de fonctionnement de l’amplificateur opérationnel idéal:
 Avec ces hypothèses nous ne serons en fonctionnement linéaire que si  = ………..
Dans ce cas la tension de sortie Vs est comprise entre : ……….. < Vs < …………..
Le montage fonctionne en régime linéaire si …………………………………………………………
 Nous serons en fonctionnement saturé si la tension  est différente de zéro.
Si  > 0 alors Vs = …………..
Si  < 0 alors Vs = ………….
Le montage fonctionne en régime saturé si ……………………………………………………….
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2°) - .étude du montage à AO en régime linéaire non-inverseur.
Montage :
-
Les composants sont les suivants : R1 = 1 k et R2 = 2,2 k.
Ve est la tension imposée à l’entrée : soit continue, soit sinusoïdale.
Préparation : La méthode d’analyse est toujours la même pour trouver la relation entre la sortie Vs et
l’entrée Ve (caractéristique de transfert) :
 exprimer E+
 exprimer E montrer que l’AO fonctionne en régime linéaire et écrire que  = 0, c’est à dire que E+ = E(puisque  = E+ - E-)
Que vaut E+ ici ?.
Montrer que le schéma comportant R1 et R2 peut être redessiné de la façon suivante :
R2
Vs
R1
I- = 0
E-
En déduire l’expression de E- en fonction de R1, R2 et Vs.
Montrer que l’AO fonctionne en régime linéaire. En déduire la valeur de  et montrer que E+ = EEn déduire d’après les questions précédentes que : Vs =
(R1 R2)
 Ve
R1
Tracer alors la caractéristique de transfert théorique : Vs = f(Ve) pour Ve variant entre +6 et –6 V
en tenant compte des valeurs numériques de R1 et R2.
Expérience : effectuer le montage avec les valeurs de composants données précédemment.
Placer pour Ve un générateur continu et faire varier Ve de – 6 V à + 6 V . Relever les valeurs de Vs
correspondantes et tracer la courbe Vs = f(Ve). Comparer avec la partie théorique.
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Mesurer le coefficient directeur de la partie linéaire : est-ce correct en tenant compte de la partie
théorique ?
Mesurer les deux valeurs de Vs dans la partie non-linéaire. A quoi correspondent ces deux valeurs ?
Remplacer Ve continu par Ve sinusoïdal de fréquence f = 1 kHz et d’amplitude 2 V.
Faire un schéma permettant de montrer les connexions de l’oscilloscope si on veut visualiser les deux
tensions Ve et Vs.
Faire le montage et imprimer les deux courbes Vs et Ve. Mesurer les amplitudes de Vs et de Ve et donner
le rapport entre ces deux grandeurs. Est-ce logique compte tenu de la partie théorique ?
Augmenter l’amplitude de Ve jusqu’à 5 V. La forme de Vs a-t-elle changée ? Pourquoi ?
3°) - étude du montage précédent en tant que filtre.
Un filtre est un montage à l’entrée duquel on place un signal sinusoïdal de fréquence variable et
d’amplitude fixe (par exemple 2V) . Ce montage donne un signal de sortie sinusoïdal de même fréquence
que le signal d’entrée mais l’amplitude de sortie varie en fonction de la fréquence f.
On reprend le montage précédent avec R1 = 1 k et R2 = 2,2 k et on garde pour le signal d’entrée Ve un
signal sinusoïdal d’amplitude 2 V et de fréquence variable f.
Faire varier rapidement f de f = 10 Hz jusqu’à f = 500 kHz et préciser vos observations sur l’amplitude de la
tension de sortie Vs.
On appelle :
filtre passe-bas : montage dont l’amplitude de sortie diminue lorsque f augmente (à partir d’une
certaine fréquence).
filtre passe-haut : montage dont l’amplitude de sortie augmente si f augmente (jusqu’à une certaine
fréquence où la tension de sortie reste constante).
Le montage amplificateur non-inverseur est-il un filtre passe-bas ou passe-haut ?
Reprendre des mesures de l’amplitude de sortie de manière intelligente (on prendra plus de points à
l’endroit où Vs change de valeur) et tracer la courbe Vs en fonction de la fréquence.
On appelle fréquence de coupure la fréquence pour laquelle la tension de sortie Vs vaut sa valeur maximale
divisée par 2. (On montre que cette fréquence est celle pour laquelle la puissance de sortie disponible est
égale à la moitié de la puissance de sortie maximale)
On choisit cette fréquence pour délimiter la bande de fréquence où le filtre est « passant » (bande
passante)
A partir de la courbe tracée précédemment, déterminer la valeur de la fréquence de coupure pour ce
montage.
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