Lycée Viette TSI 1 Electronique L'Amplificateur opérationnel I. L’amplificateur opérationnel idéal L’amplificateur opérationnel (A.O.) idéal est un composant électronique comportant deux entrées ( inverseuse - et non inverseuse + ) et une sortie. C’est un amplificateur différentiel de tension. Par l’adjonction de composants extérieurs ( résistances, condensateurs, … ), il permet de réaliser des opérations mathématiques. L’alimentation continue symétrique ( +15 V , -15 V ) n’est pas représentée, mais est présente Il faut d’abord alimenter l’A.O. avec cette alimentation , de même il faut l’éteindre en dernier. @∞ i+ + ε _ is ie+ vs e- Les courants entrée i+ et i- sont nulles, mais le courant de sortie is est possible. Les impédances d’entrée sont infinies, l’impédance de sortie est nulle. L’amplificateur opérationnel peut fonctionner selon deux régimes : • un régime linéaire avec ε = 0 et − Vsat < vs < + Vsat • un régime saturé ( non linéaire ) avec ε ≠ 0, si ε > 0 vs = Vsat et si ε < 0 vs = – Vsat • très souvent Vsat = 14 V dans les exercices La caractéristique de transfert de l’A.O. idéal ( en boucle ouverte ) est la suivante : vs régime linéaire + Vsat régime non linéaire ε - Vsat Rabeux Michel Page 1 Lycée Viette TSI 1 En régime linéaire, la modélisation de l'A.O. idéal est la suivante : + ε avec µ → ∞ et ε → 0 µ.ε _ II. L’amplificateur opérationnel réel Les amplificateurs opérationnels sont des C.I. constitués de dizaines de transistors, condensateurs, résistances… Les deux A.O. couramment utilisés en T.P. sont le 741 ( constitué de transistors bipolaires ) et de 081 ( constitué de transistors à effet de champ ). + VCC N.C. vs 5 N.C. non connecté 1 - + e- e+ - VCC Pour les A.O. réels : • les courants d’entrée i- et i+ ne sont pas nulles ( qq nA ) • le courant de sortie est limité à qq 10 mA • les impédances d’entrée ne sont pas infinies ( qq MΩ ) • l’impédance de sortie n’est pas nulle ( qq Ω ) • présence d’une tension de décalage ou tension d’offset ( si ε = 0 , vs ≠ 0 ) le tension d’offset est de l’ordre du qq mV ( cette tension peut être compensée à l’aide des bornes 1 et 5 ). • la caractéristique de transfert est la suivante : vs Voff Rabeux Michel ε Page 2 Lycée Viette • • TSI 1 en régime linéaire vs = µ.ε ( Voff compensée ) avec µ de l’ordre de qq 105 ( pour un A.O. idéal µ → ∞ ) de plus pour un A.O. réel, le coefficient d’amplification µ dépend de la fréquence µ0 l’A.O. réel peut être considéré comme un filtre passe-bas µ = ω 1 + j. ω0 -1 avec ω0 de l’ordre de qq 10 s et µ0 ( transmittance statique )de l’ordre de qq 105. dv 1 τ. S + vS = µ 0 .ε avec τ = dt ω0 la vitesse de balayage ( slew rate ) n’est pas infinie. Le temps de montée (ou de descente du signal de sortie n’est pas nul, mais de qq V / µs . dvs est la vitesse de dt balayage. ε(t) vS(t) t t Le schéma d’un A.O. réel est le suivant : @∞ Voff ε Ze + µ.ε is _ Zs e+ vs i+ e- i- Z+ Z- Ze impédance différentielle d’entrée Très souvent dans les montages la plupart des défauts sont négligés, le schéma équivalent simplifié devient : µ.ε ε Ze e- Zs vs + e+ Dans le cas d’un amplificateur de tension idéal : Ze → ∞ et Zs = 0 µ est indépendant de la fréquence Rabeux Michel Page 3