Ampli op

T Ba date :
Ph. Georges Sciences 1/3
E-
E+
VS
AMPLIFICATEUR OPÉRATIONNEL
L'amplificateur opérationnel est un amplificateur à circuit intégré (ACI) constitué d'un grand nombre
de composants électroniques connectés dans un même boîtier.
Il est appelé "amplificateur opérationnel" car ses premières applications furent la réalisation
d'opérations mathématiques.
I- Amplification
Les signaux trop faibles ne peuvent être utilisés directement pour alimenter de nombreux appareils
(moteurs, haut-parleurs …) ; il est donc nécessaire pour disposer de signaux relativement intenses de
les amplifier.
Le signal de faible amplitude constitue l'entrée de l'amplificateur et le signal amplifié de sortie est
connecté a la charge (moteur, relais, …). Une source d'énergie fournit l'énergie et le rend apte à
amplifier.
Source d'énergie
Entrée
Amplificateur
opérationnel
Charge
On peut définir une amplification pour chacune des grandeurs électriques : tension, courant, puissance.
On définit par exemple l'amplification en tension.
L'amplification en tension AV est le rapport des tensions efficaces de sortie et d'entrée. AV =
Error!
Afin de réduire les chiffres décimaux et la taille des nombres, on considère le gain en tension GV
exprimé en décibels (dB) : GV = 20 log AV
II- Amplificateur opérationnel en régime linéaire
On considère un amplificateur opérationnel en régime linéaire ou ACIL.
Le symbole d'un ACIL ne laisse pas apparaître son alimentation
et le dispositif de réglage.
La structure interne d'un ACIL impose les spécificités suivantes :
 la tension différentielle est négligeable devant les autres tensions :
0VV -
EE 
 les courants qui entrent par les bornes E+ et E– sont pratiquement indécelables.
Les intensités de ces courants seront considérées comme nulles : i + = i – 0

2/3
R2
R1
vs
ve
i1
i2
iS
E+
E-
R2
R1
vs
ve
E+
E-
R'1
v'e
vs
ve
iS
E+
E-
Les relations établies s'appliquent quelle que soit la forme de la tension appliquée à l'entrée :
continue, sinusoïdale, carrée, triangulaire ou quelconque.
Les relations sont établies avec les valeurs instantanées et sont donc vraies avec les valeurs
efficaces dans le cas d'un régime sinusoïdal.
Ces relations supposent qu'il n'y a pas de saturation donc que les tensions d'entrée sont inférieures
aux tensions de saturation de l'A.C.I.L.
1- Amplificateur inverseur
Loi des nœuds i1 + i2 = 0 soit i1 = – i2
Loi des mailles
ve – R1 i1 = 0 soit ve = R1 i1
vs – R2 i2 = 0 soit vs = R2 i2
Gain en tension : Av =
Error!
d'où: Av = –
Error!
2- Montage suiveur
La tension d'entrée est appliquée à l'entrée E+. L'entrée E– est
directement reliée à la sortie de l'A.C.I.L. (la boucle de
contre-réaction est nulle). Son gain est unitaire.
Ce montage n'amplifie pas mais il présente une très très
grande résistance d'entrée, de l'ordre de 105 M, et une très
très petite résistance de sortie, de l'ordre de 1 m.
Il est utilisé comme "adaptateur d'impédance".
3- Amplificateur non-inverseur
L’expression du gain en tension est :
Av =
Error!
4- Sommateur inverseur
Les tensions d'entrée sont ve et v'e.
L'expression de la tension de sortie vs est :
vs = – R2 (
Error!
+
Error!
)
Si les résistors sont tel que R1 = R'1 alors :
vs = –
Error!
(ve + v'e)
Si les résistors sont tel que R1 = R'1= R2 alors :
vs = – (ve + v'e)
vs
ve
R2
R1
E+
E-

T Ba date :
Ph. Georges Sciences 3/3
vs
vd
+Vsat
–Vsat
Régime
linéaire
A
B
–Vsat
+Vsat
vr 4 V
vs
ve
R
R
2
R
1
C
III- Amplificateur opérationnel en régime de saturation
La caractéristique de transfert donne les variations de la tension de sortie vs en fonction des
variations de la tension différentielle vd.
Elle peut se décomposer en trois parties.
- Domaine linéaire entre A et B
Les tensions vs et vd sont proportionnelles.
vs = Ad.vd avec Ad de 104 à 105
(la tension vd est de l'ordre du mV alors que la tension vs est
105 plus grande)
- Domaines de saturation
La tension de sortie prend une des deux valeurs de
saturation positive ou négative –Vsat et +Vsat.
En régime de saturation, la tension de sortie de l'amplificateur ne peut prendre que deux valeurs en
général –Vsat et +Vsat. Parfois l'une de ces valeurs est remplacée par une tension nulle.
L'amplificateur remplit donc une fonction logique (oui-non, ouvert-fermé, blanc-noir).
1- Comparateur
Une tension de référence vr est appliquée sur l'entrée +.
La tension ve à comparer est appliquée sur l'entrée –.
Le système ne possède que deux états stables :
ve< vr vd > 0 vs = +Vsat
ve> vr vd < 0 vs = –Vsat
Si ve est constante, la comparaison est immédiate.
Remarque : Si la tension ve est variable, il y a basculement quand
elle "traversera" la tension de référence ;
Avec ve sinusoïdale, la tension vs sera rectangulaire.
2- Multivibrateur astable
Aucune tension extérieure n'est appliquée au montage à
l'exception, et c'est ce qui change tout, de l'alimentation
de l'amplificateur que l'on ne représente pas.