l`amplificateur operationnel integre en regime lineaire

Génie Electronique – 2ième année de formation Amplificateur Intégré Linéaire
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L’AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL INTEGRE EN
REGIME LINEAIRE
1°) Rappel du modèle physique
a) Caractéristiques idéalisées
· Impédance d’entrée infinie : ce qui entraine que les courants de polarisation sur les entrées
sont nuls
· Amplification en tension infinie en boucle ouverte quelle que soit la fréquence des
signaux d’entrée
e
Vs
VS/e = ¥
e-
¥
►
s
e+
e-
¥
►
s
e+

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2) Caractéristique réelle d’un amplificateur opérationnel
CARACTERISTIQUE SIGLE Unité
Tension de décalage
d’entrée (offset)
mV
Courant de décalage
d’entrée
nA
Résistance d’entrée Zi Mohm
Gain en boucle ouverte Go V/mV
Bande de gain unitéMHz
Vitesse de balayage
(Slew rate)
V/µs
Taux de réjection en
mode commun
TRMC ou CMRR Db
Séparation des canaux Db
Puissance consomméePsupply MW
a) Signification des différentes caractéristiques
Tension de décalage d’entrée
Cette tension est un phénomène parasite due à la disparité des courants de
polarisation d’entrée. Elle se traduit par le fait que lorsque la tension d’entrée
différentielle d’entrée est égale à 0, la tension de sortie peut présenter jusqu’à
plusieurs millivolts d’erreur ; Cette caractéristique donne donc la précision du circuit
utilisé et il est important de choisir des circuits dit de précision ou la tension de
décalage et de l’ordre de quelques µv lorsque l’on veut obtenir la meilleure précision
possible.

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Courant de décalage d’entrée
Les courants sur chaque entrée ne sont pas de valeur nulle mais présente une valeur
pouvant aller de quelques dizaines de pA à quelques nA selon la technologie utilisée
La différence entre ces courants de polarisation des étages d’entrée. donne naissance
à la tension de décalage d’entrée
Impédance d’entrée
Cette caractéristique est liée à la technologie utilisée et peut varier de l’ordre du
mégohm à 1015 ohm . Elle permet de fixer la valeur des courants de polarisation
d’entrée et plus sa valeur est élevée plus on se rapproche du modèle physique.
Gain en boucle ouverte
Il s’agit de la caractéristique d’amplification en tension VS/e lorsque
l’amplificateur est en boucle ouverte (pas de rebouclage de la sortie sur l’entrée -)
Elle est de l’ordre de 105 et s’exprime en V/mV.
Bande de gain unité
Cette donnée traduit le comportement en fréquence de la caractéristique précédente.
Le gain en boucle ouverte diminue avec la fréquence et la valeur de fréquence du
signal d’entrée donnant un gain unité définit la bande de fréquence de gain unité.
105Gain
1 continu Haute fréquence
Bande de gain unité
Vitesse de balayage
Cette donnée caractérise la vitesse de réponse du circuit utilisé.
Elle s’exprime en V/µs

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Taux de réjection en mode commun
détermine l’immunité au bruit de l’amplificateur
Mode commun : concerne un signal que l’on applique simultanément sur les
deux entrées différentielles e+ et e- comme par exemple le bruit (signal parasite)
Mode différentiel : concerne un signal que l’on applique sur une seule des deux
entrées différentielles e+ ou e- l’autre étant reliée à la masse
Il y a perturbation de mode commun lorsqu'un parasite apparaît identique sur
chacun des conducteurs du signal; dans ce cas, le parasite ne fait que décaler par
rapport à la référence, la masse par exemple, la différence de potentiel qu'est le
signal.
Il y a perturbation différentielle ou de mode série lorsque le parasite apparaît
comme différence de potentiel entre les conducteurs du signal : il est alors en série
avec la source du signal.
Soient deux conducteurs (1 et 2) soumis par rapport à leur référence à des
Tensions parasites vp1, et vp2.
Par définition :
la tension parasite de mode commun est
Vmcp = (Vpl + Vp2)/2
la tension parasite différentielle ou de mode série est
Vdp= Vp2 - Vpl Vdp= 0 lorsque vp1 = Vp2-
En conclusion, lorsque les parasites sont identiques sur les deux conducteurs du
signal, la perturbation est uniquement de mode commun.
TRMC : Taux de réjection en mode commun ou CMRR common mode réjection
TRMC = amplification différentielle / amplification en mode commun.

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Séparation des canaux
Uniquement lorsque l’on a plusieurs amplificateur dans le même boîtier du circuit
intégré cette caractéristique précise l’influence d’une voie sur les autres . Cette
caractéristique est donnée en dB.
Puissance dissipée
Cette caractéristique donne la puissance absorbée pour le fonctionnement du circuit
3°) Fonctionnement en mode linéaire
Pour que l’amplificateur fonctionne en mode linéaire, il faut que tout ou partie de la tension
de sortie soit ramenée sur l’entrée - .
La tension de sortie évolue linéairement entre les tensions de saturation +Vsat et –Vsat.
Pour les calculs d’amplification, on utilisera l’hypothèse Ve+= Ve-.
Dans la suite on trouvera un ensemble de montages utilisant l’amplificateur en mode linéaire.
Exemple : montage inverseur
Av = -R2/R1
4°) Fonctionnement en mode commutation
Lorsque l’amplificateur n’est pas rebouclé ou lorsque l’on reboucle une partie de la tension de
sortie sur l’entrée + , on réalise la fonction comparateur, le circuit fonctionnant alors en mode
commutation. Dans ce cas , la sortie ne peut prendre que deux valeurs +Vsat et –Vsat
Si la tension e = Ve+-Ve- est positive, Vs = +vsat et sinon Vs = -Vsat
Exemple : comparateur inverseur
+VCC
-VCC
Ve
Vs
U1A
TL082
+
-
3
2
1
8 4
R1
1 2
R2
1 2
+VCC
-VCC
Ve
Vs
U?A
LM393
+
-
3
2
1
8 4