Amplificateur Linéaire Intégré. L`amplificateur est considéré

Amplificateur Linéaire Intégré.
L’amplificateur est considéré comme parfait ce qui implique :
V
Un coefficient d’amplification A = s avec A très grand (A  ).
Vd
+
Des courants d’entrée I = I = 0.
Une résistance de sortie nulle.
En règle générale, l’amplificateur est alimenté par des tensions symétriques Vcc+ et Vcc-. La
variation de la tension de sortie Vs peut donc se faire entre ces deux valeurs.
Vs
Vcc+
saturation positive
régime linéaire
Vd
saturation négative
Vcc-
Fonctionnement en régime linéaire.
L’amplificateur intégré linéaire fonctionne en régime linéaire si la sortie est bouclée sur l’entrée
négative, on réalise une rétroaction négative ou contre réaction.
Amplificateur inverseur.
La sortie est bouclée sur l’entrée négative par la
résistance R2, il fonctionne en régime linéaire
V+ = V- ; Vd = 0
L’amplificateur est parfait I+ = I- = 0
Le courant dans la résistance R1 est
égal au courant dans la résistance R2
Calculons la valeur du courant I dans R1 puis dans R2 :
Ve + Vd
Dans R1 : I =
R1
-Vd - Vs
Dans R2 : I =
R2
Ve + Vd -Vd - Vs
Ve
- Vs
soit :
or Vd = 0 ; donc
.
=
=
R1
R2
R1
R2
La fonction de transfert (relation entre la tension de sortie et la tension d’entrée du montage)
s’écrit :
Vs
R2
=Ve
R1
Variante du montage précédent :
Le courant I+ est égal à 0, la différence de
potentiels aux bornes de la résistance R3 est nulle.
La fonction de transfert est donc :
Vs
R2
=Ve
R1
Amplificateur non inverseur.
La sortie est bouclée sur l’entrée négative par la
résistance R2, il fonctionne en régime linéaire
V+ = V- ; Vd = 0
L’amplificateur est parfait I+ = I- = 0
Le courant dans la résistance R1 est
égal au courant dans la résistance R2
Calculons la valeur du courant I dans R1 puis dans R2 :
Vd - Ve
Dans R1 : Ve – Vd + R1 I = 0
I=
R1
Ve - Vs -Vd
Dans R2 : Vs + R2 I + Vd – Ve = 0
I=
R2
Ve - Vs - Vd Vd - Ve
- Vs + Ve - Ve
soit :
or Vd = 0 ; donc
=
=
R2
R1
R2
R1
Vs Ve Ve
.
=
+
R2 R2 R1
La fonction de transfert s’écrit :
Vs
R2
=1+
Ve
R1
Fonctionnement en régime non linéaire (montage comparateur).
L’amplificateur intégré linéaire fonctionne sans réaction négative (pas de retour de la sortie
sur l’entrée inverseuse).
Deux montages sont possibles : un montage de type inverseur, un montage de type non inverseur.
Montage inverseur.
+
Vs
Vcc+
Ve
+
Vref
Vref
Vs
-
Si Ve < Vref V > V
Vd > 0 donc Vs =
Vcc+.
+
Si Ve > Vref V < V
Vd < 0 donc Vs =
Vcc-.
La commutation se produit lorsque Vd = 0
Ve
c’est à dire lorsque Ve = Vref
Vcc-
Montage non inverseur.
Si Ve > Vref V+ > V- Vd > 0 donc Vs =
Vcc+.
Si Ve < Vref V+ < V- Vd < 0 donc Vs =
Vcc-.
La commutation se produit lorsque Vd = 0
Ve
c’est à dire lorsque Ve = Vref
Vs
Vcc
+
Vref
+
Ve
Vref
Vs
Vcc-
Fonctionnement en régime non linéaire avec deux seuils de commutation (montage comparateur
avec hystérésis).
Le montage présente une réaction positive (retour de la sortie sur l’entrée non inverseuse.
Montage inverseur :
Ve
Vs
Vcc+
+
Vs
R1
Vref
R3
Vseuilmin
Vseuilmax
Ve
R2
Vcc-
Si le potentiel Ve croissant est inférieur à Vseuilmax alors V+ est supérieur à V-, le potentiel Vd est
positif, le potentiel Vs est égal à Vcc+.
Si le potentiel Ve décroissant est supérieur à Vseuilmin alors V+ est inférieur à V-, le potentiel Vd est
négatif, le potentiel Vs est égal à Vcc-.
+
-
La commutation a lieu lorsque V = V , c’est à dire lorsque Ve = Vseuilmax ou lorsque Ve = Vseuilmin. Nous
pouvons dans les deux cas calculer la valeur Vseuil.
Soit I1 le courant dans R1, I2 le courant dans R2, I3 le
courant dans R3. On montre que :
Vseuil max =
Vref × R2 × R3
Vcc × R1 × R2
+
R1 × R2 + R1 × R3 + R2 × R3 R1 × R2 + R1 × R3 + R2 × R3
Vseuil min =
Vref × R2 × R3
Vcc × R1 × R2
R1 × R2 + R1 × R3 + R2 × R3 R1 × R2 + R1 × R3 + R2 × R3
Montage non inverseur :
Vs
+Vcc
-
∞
Vref
+
R1
V seuil min
V seuil max
Ve
R2
Ve
Vs
R3
-Vcc
Dans le cas de cette structure, la tension Vref est fixe et indépendante de la tension de sortie Vs. Il
faut ici rechercher la valeur de la différence de potentiels Ve qui pour les deux valeurs de Vs (Vs =
+Vcc et Vs= – Vcc) conduit à une différence de potentiels V+ égale à Vref cette égalité provoquant le
basculement de la sortie. La structure sur V+ conduit au schéma suivant :
I1=
+
+
Ve-V +
, I2= Vs-V , I3= V ;
R2
R1
R3
I3=I1+I2
Il vient :
Ve-V + Vs-V + V +
lorsque V+ = V– = Vref, la tension de sortie bascule soit :
+
=
R1
R2
R3
+
+
+
+
+
Ve V
Vs V
V+
ou encore Ve = V + V + V - Vs
+
=
R1 R1 R2 R3 R2
R1 R1 R2 R2 R3
Ve=Vref×(1+
R1 R1
R1 , les deux seuils sont donnés en remplaçant Vs par +Vcc puis par – Vcc
+
)-Vs×
R2 R3
R2