Dans les montages suivants à AO, il y a une rétroaction négative, l

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TP COURS ELECTROCINETIQUE R.Duperray Lycée F.BUISSON PTSI
AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL: MONTAGES SUIVEURS
Dans les montages suivants à AO, il y a une rétroaction négative, l’AO
fonctionne donc en régime linéaire.
1) L’amplificateur opérationnel, Brochage du TL 081
L'amplificateur opérationnel est un composant actif: il doit être polarisé par des tensions
symétriques
± Vcc
(Valeur typique:
Vcc =15 V
) :
2: entrée inverseuse
V
!
3: entrée non inverseuse
V
+
4:
! Vcc
6: sortie
Vs
7:
+ Vcc
Le tableau suivant donne les caractéristiques d’un AO réel typique et celui d’un AO idéal.
Modèle idéal
AO réel
(valeurs typiques)
Amplification différentielle µ
+!
200 V.mV-1
Résistance de sortie Rs
0
très petite
Résistance différentielle
d'entrée
+!
2 MΩ

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2) Montage suiveur
Le montage suiveur que nous allons étudier à pour intérêt de transformer un générateur
de tension réel en un générateur de tension idéal. Ce montage est un adaptateur
d’impédance : son impédance d’entrée est quasiment infinie et son impédance de sortie
est quasiment nulle
Le montage suiveur correspond au cas particulier du montage amplificateur non
inverseur dans le cas où
R
1
est infinie et
R
2
nulle (voir schémas ci-dessous).
Montage amplificateur non inverseur Montage suiveur
2-1) Montage équivalent
Re
est l’impédance d’entrée et
RS
l’impédance de sortie.
2-2) Mesure
Le GBF fournit une tension sinusoïdale de fréquence
f !1kHz
et d’amplitude
!1 V
.

3
2-3) Impédance d’entrée
Visualiser constamment à l'oscilloscope les signaux d'entrée et de sortie, afin de vérifier
que le fonctionnement de l'amplificateur opérationnel est bien linéaire.
Dans le montage équivalent, exprimer
vSt
( )
en fonction de
e
0
t
( )
sans
R
puis avec
R
qui est une résistance réglable.
Il faut comparer les tensions de sortie
vSt
( )
et non les tensions
ve
+
t
( )
sans
R
et
avec
R
. Pourquoi ?
Visualiser les tensions
vSt
( )
et
e
0
t
( )
. Montrer que :
•
Le montage est suiveur.
•
La résistance d’entrée est supérieure à 1MΩ.
2-4) Impédance de sortie
Désormais, le montage ne fonctionne plus en sortie ouverte mais en sortie fermée. La
sortie est connecté sur
Ru
appelée résistance de charge.
Dans le montage équivalent, exprimer
vSt
( )
en fonction de
e
0
t
( )
sans
Ru
puis avec
Ru
, résistance réglable. Lorsque
vSt
( )
= e
0
t
( )
/2
, que vaut
Ru
?
En pratique, il faut bien prendre garde que la sortie ne soit pas saturée en courant.
Sinon, diminuer l’amplitude de l’entrée.
Donner une limite supérieure à
RS
.

4
3) Montages amplificateurs de tension
Réaliser successivement les deux montages amplificateurs de tension suivants:
Amplificateur non inverseur
Amplificateur inverseur
+ -
+
R1
veR0vs
R2
+ -
+
R1
veR0vs
R2
Pour chaque mesure, prendre
R
1,
R
2
( )
=10 kΩ, 50 kΩ
( )
. On placera éventuellement une
résistance
R
0=
R
1
R
2
R
1+
R
2
sur l'entrée non inverseuse pour limiter la valeur de
i
+
qui
n’est pas absolument nulle (défaut de l’AO qui ne peut-être parfait).
Pour chacun des deux montages :
Calculer l'amplification en tension
H ! Vms Vme
.
On prend un signal d'entrée sinusoïdal, de fréquence 1 kHz. Interpréter le signal de
sortie.
Mesurer l'amplification en tension pour la fréquence à 1 kHz. Comparer à la théorie.
Constater que l’amplification n’a plus la valeur prévue au-delà d’une certaine
fréquence. Déterminer la fréquence de coupure à - 3 dB (On rappelle qu’il s’agit de la
fréquence, notée
fc
, pour laquelle
G f = fc
( )
= G
max 2 ou
GdB f = fc
( )
= GdB
max !3dB
)

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ANNEXE : COMPLEMENTS DE COURS
1) Montage suiveur
•
Avec AO :
i
+=0
et
ve
+
t
( )
= e
0
t
( )
. Comme
! =0
alors
ve
+
t
( )
= ve
!
t
( )
et
ve
!
t
( )
= vst
( )
. Au
final
vst
( )
= e
0
t
( )
.
•
Sans AO :
On a un pont diviseur :
vst
( )
=
Ru
Ru + R
0
. La tension aux bornes de
Ru
dépend de
R
0
sauf si
R
0!
Ru
.
Intérêt du montage suiveur :
Il transforme un générateur « réel » en générateur « idéal » ; c’est l’adaptation
d’impédances pour le transfert de tension.
2) Mesure
2.1) Impédance d’entrée
•
Sans
R
!
vs = ve
+=
e
0
•
Avec
R
!
vs = ve
+=
Re
Re + R
e
0
Avec
R =1 M!
, on a
vs ! e
0
donc
Re ! R
soit
Re !1 M!
.
Il faut comparer les tensions de sortie
vs
car si on compare
ve
+
(avec et sans
R
), les
résultats sont faussés par le multimètre.
Rmulti < Re
, on mesure
Rmulti
.
2.2) Impédance de sortie
•
Sans
Ru
!
vs = e
0
car
Rmulti > Rs
•
Avec
Ru
!
vs =
Ru
Ru + Rs
e
0
Quand
vs =1
2
e
0
, on a
Ru = Rs
, on passe de
Ru
de
1 k!
à
10 !
environ pour avoir
vs =1
2
e
0
, donc
Ru = Rs =10 !
.
Il faut que le courant de sortie ne soit pas trop important si non il y a saturation. Si c’est
le cas, il faut diminuer l’amplitude de
e
0
.