L`amplificateur opérationnel en régime saturé

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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) ;
E+ : borne d’entrée non inverseuse (ENI ou +) ;
E- : borne d’entrée inverseuse (EI ou -) ;
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 ci-
dessous. 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.
E+
E-
S

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U-
USM
U+
3
2
6
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.
 ..................................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................................
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,….
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 = ................................................
1 k
U

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V. Applications
A. Feux clignotants 1
 Réaliser le montage ci-dessous.
 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.
 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
U-
U+
USM
2
3
6
diode
bicolore
diode
bicolore
USM
6
U+
U-
2
3

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C. Chenillard
 Réaliser avec Crocodile Physics le montage suivant
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 ? ................................................
Partie 1
Partie 2
P
N
A
B
C
D
DEL 4
DEL 3
DEL 2
DEL 1
U+