EX_EC mai 2003.doc 06/06/03 12:06 3/3
5. Amplificateur opérationnel en régime linéaire
5.1. Ce montage fonctionne en régime linéaire. Cette
affirmation est-elle évidente quelque soient les valeurs des
différentes résistances ? Expliquer.
5.2. Écrire l’expression littérale de la tension vA en fonction
des tension vE et vS.
5.3. Écrire les expressions littérales de i5 = f(vE, vS). On
négligera le courant i2 devant le courant i5, on supposera donc
que iS = i5.
5.4. En déduire la relation à respecter entre les valeurs des résistances pour obtenir un courant de
sortie iS proportionnel à la tension d’entrée vE indépendamment de valeur de la tension de sortie vS.
Écrire dans ce cas l’expression du courant de sortie iS (cette expression est très simple !)
5.5. On choisi R5 = 200Ω. On souhaite obtenir un courant de sortie proportionnel à la tension
d’entrée en respectant la relation iS = k.vE avec k = 2 mA/V. En déduire le rapport à appliquer entre
R2 et R1. Proposer des valeurs numériques permettant de vérifier l’hypothèse précédente (i2
négligeable devant i5). Indiquer la valeur numérique de R4 (on fixe R3 = 100k Ω).
6. Comparateur en régime de commutation
Dans un variateur de vitesse de moteur à courant alternatif, un IGBT permet de limiter la tension du
bus continu (v1) dans le cas du fonctionnement en génératrice du moteur par une dissipation
d’énergie dans une résistance de puissance. Le dispositif de commande de cet IGBT agit selon les
tension de seuil de basculement suivantes :
- mise en conduction de l’IGBT (v2 = +15V) lorsque v1 atteint la tension de seuil haute
V1SH = +370V.
- blocage de l’IGBT (v2 = -15V) lorsque v1 atteint la tension de seuil basse V1SH = 340V.
6.1. Tracer la caractéristique décrivant la relation liant les tensions v1 et v2.
Le schéma retenu pour la réalisation de cette fonction
est représenté ci-contre. On suppose que la sortie de
l’amplificateur opérationnel utilisé sature à +/-Vcc.
6.2. Calculer les valeurs littérales des tensions de seuil
V1SH et V1SH.
6.3. La résistance R2 sert à protéger l’entrée + de
l’AOP contre l’application de tensions excessives. Déterminer R2 pour que la tension sur l’entrée +
de l’AOP ne dépasse pas 5V quand v1 = 500V (on négligera les courants dans R3 et R4 pour cette
question et on prendra R1 = 1M Ω.). Application numérique.
6.4. Déterminer les valeurs de R3 et R4 pour respecter les seuils de basculement demandés.
Application numérique (toujours avec R1 = 1MΩ).
6.5. Par quel type de composant peut-on avantageusement remplacer l'amplificateur opérationnel
utilisé ici ? Quels en seraient les avantages et pourquoi ? Le type de composant proposé, pourrait-il
être utilisé dans une application linéaire ? Justifier votre réponse.
+
-
R
1
v
E
ε
R
2
R
4
R
3
R
5
i
S
v
A
v
B
i
2
i
5
v
S
-
+
R
1
v
1
ε
v
2
R
2
R
4
-Vcc
R
3