amplificateur opérationnel - ESPCI

ÉLECTRONIQUE
DES CIRCUITS INTÉGRÉS
CIRCUITS
EN TECHNOLOGIE BIPOLAIRE
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I. DÉFINITION
Définition
Un amplificateur opérationnel est un amplificateur différentiel (Figure 1) dont le gain diffé-
rentiel à vide en basse fréquence GAO, et le taux de réjection de mode commun, sont très
grands.
Ordre de grandeur à connaître par cœur : gain différentiel à vide de l’amplificateur opéra-
tionnel 741 à 10 Hz : environ 105 ; taux de réjection de mode commun : 90dB.
Figure 1
II. MODÈLE DE L’AMPLIFICATEUR OPÉRATIONNEL
POUR LES NULS
Propriétés
! Gain différentiel infini.
! Courants d’entrée nuls.
Fonctionnement en régime linéaire (Figure 2)
Si l’amplificateur est utilisé avec un circuit de contre-réaction linéaire, l’amplificateur fonc-
tionne en régime linéaire.
Dans ce cas, le modèle de l’A.O. pour les nuls prédit que la tension différentielle d’entrée est
nulle, puisque le gain est infini et que la tension de sortie est finie.
Figure 2

2
Fonctionnement en régime non linéaire
En l’absence de contre-réaction, la tension de sortie ne peut prendre que deux valeurs, infé-
rieures ou égales (en valeur absolue) aux tensions d’alimentation. Le fonctionnement n’est
donc pas linéaire, et la tension différentielle d’entrée n’est pas nulle.
III. CIRCUITS LINÉAIRES FONDAMENTAUX
1) Amplificateur inverseur
Voir Figure 3.
Figure 3
Analyse à l’aide du modèle pour les nuls
Gain de l’amplificateur :
G=−
R2
R
1
.
Résistance d’entrée : R1.
Résistance de sortie : nulle.
Ces résultats doivent être connus par cœur, et pouvoir être établis sans hésitation.
2) Amplificateur non inverseur
Voir Figure 4.
Figure 4

3
Analyse à l’aide du modèle pour les nuls
Gain de l’amplificateur :
G=1+
R2
R
1
.
Résistance d’entrée : infinie.
Résistance de sortie : nulle.
Ces résultats doivent être connus par cœur, et pouvoir être établis sans hésitation.
3) Suiveur
Voir Figure 5.
Figure 5
Analyse à l’aide du modèle pour les nuls
Gain de l’amplificateur : 1.
Résistance d’entrée : infinie.
Résistance de sortie : nulle.
Ces résultats doivent être connus par cœur, et pouvoir être établis sans hésitation.
L’amplificateur opérationnel monté en suiveur constitue donc un adaptateur
d’impédances « idéal ».
4) Sources de courant continu
Voir Figure 6.
Figure 6

4
Avantage
Le transistor bipolaire seul constitue une source de courant continu dont la valeur
dépend de la température (en raison de la présence de la température dans l’équation
d’Ebers-Moll). La présence de l’amplificateur opérationnel permet de diviser le
terme dépendant de la température par un facteur égal au gain à vide de l’A.O.
5) Amplificateurs différentiels et sommateurs
Voir Figure 7.
Fonction
Ces circuits permettaient de réaliser des opérations arithmétiques en électronique
analogique. Ils sont à l’origine du terme d’amplificateur « opérationnel » ; ils ont
permis de réaliser les premiers calculateurs électroniques.
Explication « ludique » des montages fondamentaux :
http://www.eas.asu.edu/~holbert/ece201/opamp.html
Figure 7
IV. EXEMPLE DE CIRCUITS NON LINÉAIRES : REDRES-
SEURS
Voir Figure 8.
Avantages
! La tension de sortie est exactement égale à la tension d’entrée lorsque la diode
est passante.
! Le circuit redresse des tensions d’amplitude inférieure à 0,6 Volts.