GT2 AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL EN REGIME LINEAIRE

L’amplificateur en régime de saturation
TP n°13
But : Comprendre le principe de fonctionnement de l’ampli-op en régime saturé de façon à montrer que celui-ci peut se comporter
comme un opérateur logique. D’autre part nous réaliserons une application : l’allumeur de réverbère.
Introduction : Dans tous les montages précédents l’A.O.P était un opérateur analogique parce qu’il réalisait des opérations sur des
tensions : la tension de sortie variait de façon continue avec la tension d’entrée. Dans les montages qui vont suivre nous allons
montrer que l’A.O.P peut être considéré comme un opérateur logique, c'est-à-dire que la tension de sortie pourra prendre que deux
états de fonctionnements (+Usaturation=état haut et –Usaturation=état bas).
I°) Notions sur l’ampli-op en régime saturé :
L’ampli-op va être utilisé sans liaison (rétroaction) entre la sortie (S) et la borne - (E-) comme indiqué sur le schéma ci-dessous :
L’A.O.P sans rétroaction a toujours les propriétés suivantes :
i+ (courant à la borne + de l’ampli)=i-(courant à la borne – de l’ampli)=0A
 Par contre V E+ est différent VE
Remarque : le courant de sortie is ne doit pas dépasser 10 mA pour le TL 081.
E-
ii
ve-
+
iS

ve+
E+
S
vS
M
Donne les expressions de U E+M , U E-M, U SM et  =U E+E- en terme de potentiel.
II°) Caractéristique Vs=f()
L’entrée E+ est alimenté par un générateur
de tension réglable de –10 V à +10 V.
L’entrée E- est alimenté par un pont
diviseur de tension.
+ 15 V
R1
R1=3,9 k
R2=1 k
ES
E 
+
ve-
R2
ve+
vS
M
Montage :
 Vérifier que l’interface PRIMO est branché sur l’ordinateur puis lancer l’atelier scientifique de JEULIN (Mode généraliste
puis sélectionner l’interface PRIMO). Utiliser les voies 5 , 6 et 7 avec 3 COMS de façon à visualiser la tension V e+ sur
la voie 5 , la tension Ve- sur la voie 6 et VS sur la voie 7
 Paramétrer l’atelier scientifique avec les voies 5 ,6 et 7 en ordonnées (calibre +20V, -20 V) et le mode manuel (clavier) en
abscisse.
 Lancer l’acquisition (point vert) puis cliquer sur le tableau pour faire apparaître les valeurs.
 Faire varier Ve+ de –10 V à + 10 V par pas de 1V (prendre un point juste avant le basculement et un point juste après).
 Copier, puis coller dans Excel.
 Créer une colonne  (V) sachant que  =Ve+ - Ve- ( : E en minuscule avec la police Symbol).
 Tracer la courbe VS=f().
 Tracer aussi la courbe Vs =f (Ve+) sur le même graphique.
 Réaliser le circuit ci-dessus avec Crocodile Clips. Faire varier la tension Ve+ et vérifier le fonctionnement du montage en
plaçant correctement un voltmètre (faire deux circuits pour les deux valeurs de V S).
 Coller le montage dans Excel.
 Faire la mise en page puis imprimer.
Compte rendu :
1°) Quelles sont les deux valeurs possible pour Vs ?
2°) Quelle est la condition sur  puis sur Ve+ pour que l’A.O.P affiche l’état haut (+ Vsat) ou bas (-Vsat) en sortie.
3°) On dit que l’A.O.P fonctionne en comparateur. Expliquer pourquoi ?
4°) Pourquoi ce montage remplit une fonction logique.
Démonstration (faite par les élèves) :
But : retrouver théoriquement la valeur de Ve- puis le potentiel de bascule de Ve+.
1°) Placer les flèches du courant et de la tension dans le montage (rappel : i+= i-= 0A)
2°) Trouver la résistance équivalente pour R1 et R2.
3°) Appliquer la loi d’ohm pour l’ensemble R1 et R2.
4°) En déduire l’expression de l’intensité du courant dans R 2.
5°) Appliquer la loi d’ohm aux bornes de R2 en utilisant l’expression précédente.
6°) Donner la valeur de Ve7°) Pour quelle valeur de Ve+,  est positif (>0). Que vaut Vs dans ce cas.
8°) Pour quelle valeur de Ve+,  est négatif (< 0). Que vaut Vs dans ce cas.
9°) La théorie confirme –t- elle la pratique ?
III°) Application de l’A.O.P en comparateur : montage allumeur de réverbère :
Le capteur utilisé est une photorésistance ou LDR (light dépendant résistance) de symbole :
RP
 Mesurer Rp à l’obscurité et à la lumière
Montage :
+ 15 V
+ 15 V
R
2,2 k
ES
E+

1 k
ve-
R
vS
Rp
ve+
diode
DEL
 Réaliser le montage et vérifier qu’il fonctionne en réalisant l’obscurité puis la lumière.
 Ce montage constitue -t –il un allumeur de réverbère (Explique) ?
 Faire le schéma du montage avec Crocodile Clips (prendre la photorésistance avec la lampe ainsi qu’une diode
électroluminescente que vous aurez rendu indestructible (option)).
 Faire varier l’éclairement sur la photorésistance et regarder l’état de la diode électroluminescente.
Théorie :
1°) Calculer la valeur de Ve- dans le montage ci-dessus (utiliser la démonstration du II°).
2°) Calculer la valeur de Ve+ dans l’obscurité puis à la lumière (utiliser la démonstration du II° et les valeurs de Rp dans les
deux cas).
3°) Donner le signe de  dans l’obscurité puis à la lumière.
4°) En déduire la valeur de Vs dans chaque cas ainsi que l’état de la DEL (diode électroluminescente).