Exercice VI : Amplification

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UNIVERSITE D’ANGERS
EXERCICE I
On dispose du datasheet de l’amplificateur LM101 (voir document joint en annexe) :
a) Rappeler les caractéristiques d’un amplificateur idéal.
L’ALI idéal à une résistance d’entrée infinie ce qui se traduit par des courants
d’entrée i+ et i- nuls.
L’amplification en boucle ouverts AV0 est infinie.
La résistance de sortie est nulle
La tension de sortie sature aux tensions d’alimentations.
b) Que faut-il pour qu’un amplificateur ne soit pas saturé ?
La règle est que : V+ = V- pour qu’un ALI ne soit pas saturé
c) Expliquer le rôle de chaque connexion par rapport aux signaux envoyés :
Réponse :
- Broches V+ et V- : Alimentation. Les ALI sont pour la plupart destinés à être
alimentés par des sources symétriques de ±5v à ±35V. Entrée et sortie du montage
sont référencées par rapport à la masse de l’alimentation.
- Entrée inverseuse : Le signal de sortie sera déphasé de 180° par rapport au signal
appliqué à cette entrée
- Entrée non inverseuse : Le signal de sortie sera en phase par rapport au signal
appliqué à cette entrée
- Compensation de la tension de décalage (offset null) : ces entrées permettent de
compenser le décalage des entrées + et – afin d’obtenir Vs= 0V si V+ = V- .
- Compensation en fréquence : pour améliorer la courbe de réponse d’un ALI, on
utilise une capacité de compensation. Cette capacité peut être à l’extérieur du
boîtier de l’amplificateur ou intégrée.
Exercice II

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On dispose dans une salle de travaux pratiques d’un pont de Wheatstone qui nous permettra de
déterminer la valeur d’une résistance.
On réalise le montage en pont complet représenté sur la figure ci-dessous :
a) Que vaut UCD à l’équilibre du pont ?
A l’équilibre UCD=0V
b) Donnez l’expression littérale de UCB = f (E, R1 et R2)
En appliquant la loi du pont diviseur de tension : UCB = (E* R2)/ (R1+R2)
c) Donnez l’expression littérale de UDB = f (E, R3 et RD)
En appliquant la loi du pont diviseur de tension : UDB = (E* RD)/ (R3+ RD)
d) Donnez l’expression littérale de UCD = f (E, R1, R2, R3, RD)
En appliquant la loi des mailles : UCB = UCD + UDB
UCD = UCB - UDB
d’où UCD = ((E* R2)/ (R1+R2) - (E* RD)/ (R3+ RD))
UCD = E*[ R2/ (R1+R2) - RD/ (R3+ RD)]
R1
R3
V
R2
RD
A
B
C
D
E
E= 9V
R1= 10 K ¼ W
R2= 3.3 K ¼ W
R3= 4.7 K ¼ W

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e) A l’équilibre , donner l’expression de RD= f (R1, R2, R3)
A l’équilibre UCD=0V d’où E*[ R2/ (R1+R2) - RD/ (R3+ RD)] =0
[ R2/ (R1+R2) - RD/ (R3+ RD)] =0
R2/ (R1+R2) = RD/ (R3+ RD)
d’où R2* (R3+ RD) = RD * (R1+R2)
R2* R3 + R2* RD = RD * R1 + RD * R2
Soit : RD = R2* R3 / R1
f) Application numérique: à l’équilibre du pont, calculer RD
RD = R2* R3 / R1 = (3.3k* 4.7 k / 10k ) = 15.51k ¼ W
Exercice III
On veut déterminer la résistance R d’un conducteur ohmique à partir de sa caractéristique
U=f(I).
On dispose d’un générateur E de tension continue réglable, d’un rhéostat et de deux
multimètres.
I) Proposez un montage expérimental qui permet de relever la tension U aux bornes de
ce conducteur pour différentes valeurs de I le traversant. Précisez le sens du courant,
les bornes d’entrées et de sorties des différents appareils utilisés.
Réponse
II) Quel est le rôle du rhéostat ?
Le rhéostat set à modifier la valeur de l’intensité du courant dans le circuit
A
V
A
COM
V
COM
I
R
Rh
E

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III) Soit le tableau de mesures suivant :
U (V)
0
0, 3
0,4
0,55
0,65
1
I (mA)
0
8,1
10,8
14,85
17,55
27
a) Donner le mode opératoire pour réaliser ces mesures
On place un ampèremètre en série avec les dipôles du circuit. Le voltmètre est branché
aux bornes de la résistance. On obtient la caractéristique en agissant sur le rhéostat ou
sur la tension du générateur
b) tracer la caractéristique U= f(I) de ce dipôle
Réponse
c) en déduire la valeur de R
C’est le cœfficient directeur de la droite, R=ΔU/ ΔI = 1 / (27 mA) = 37 
d) Le constructeur indique Pmax = 0,25 . Quelle est l’intensité maximale à ne pas dépasser
avec ce conducteur ohmique ?
Caractéristique du dipole
0
5
10
15
20
25
30
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
i (mA)
U (V)
Série1

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Pmax = R* I2
Imax = ( Pmax / R) ½ = 0,082 A soit 82 mA
On conserve la structure du montage mais le générateur fournit maintenant une tension
constante de 24V. On lit sur le conducteur ohmique 1W et les bagues sont de couleurs
(Jaune, Violet, Marron) rouge en extrémité. Le rhéostat a pour valeur 1K, et son courant
max est de 0,1A.
Donnez la valeur ohmique de la résistance et déterminer sa valeur max et min en fonction de
la précision de celle-ci.
La valeur de la résistance est de 470  et la précision est de 2%
Soit Rmin = 470 – (470* 2%)= 460,6 et Rmax = 470 +(470* 2%)= 479,4
D’où 460.6< R () < 479,4
Exprimer littéralement la valeur de I en fonction de E, R et Rh
I= E/(R+ Rh)
Entre quelles valeurs l’intensité I est-elle comprise en tenant compte de Rnom?
Pour Rh=0 I=0,051 A
Pour Rh=1000 I=0,016 A
Montrer que R peut-être endommagée si on manipule imprudemment le rhéostat
Si on ramène le rhéostat à zéro, l’intensité du courant est I=0,051 A, la puissance reçue par la
résistance R vaut :
Pmax = R* I2= 470*0,0512= 1,22W
Soit 22% en plus de sa valeur nominale. Conséquence, elle va chauffer anormalement et à la
longue « griller »
Exercice IV
Soit le filtre du premier ordre :
Ve
Vs
R
C
R= 50K, ¼ W
C= 1 nF