16-Ampli Op1

Electronique analogique – La comparaison de tensions
I. Présentation de l'amplificateur opérationnel :
Un amplificateur opérationnel est
un composant électronique qui
sert à amplifier des tensions. Il se
présente sous la forme d'une
puce électronique à 8 pattes.
A+, A- alimentations +15 V, -15 V
E+ entrée non inverseuse
E- entrée inverseuse
S sortie
Symbole normalisé:
-: entrée E
-
+: entrée E
+
Les tensions
U
+
= tension entre l'entrée E+ et la masse
U
-
= tension entre l'entrée E- et la masse
U
S
= tension entre la sortie S et la masse
II. Alimentation de l'amplificateur opérationnel:
Pour pouvoir amplifier des tensions l'Ampli.Op. doit être alimenté.
* relier le +15 V de l'alimentation au +15V de l'A.O. (fil rouge)
* relier le -15 V de l'alimentation au -15V de l'A.O. (fil vert)
* relier la masse de l'alimentation à la masse de la plaquette (fil noir).
* mettre en fonctionnement l'alimentation.
ATTENTION: Sur les schémas de montages l'alimentation n'est jamais représentée.
Bien penser à relier toutes les masses entre elles.
III. Fonctionnement de l'A.O. en comparateur :
Réaliser le montage suivant: U
-
est une tension continue réglable (fournie par l’alimentation); U
+
est la tension aux
bornes d’une pile plate
Mesurer la tension U
+
aux bornes de la pile .
Puis utiliser le voltmètre pour mesurer U
-
.
(schématiser alors le voltmètre sur le dessin).
Mesurer aussi avec un autre voltmètre la tension U
S
(schématiser le 2
ème
voltmètre sur le dessin).
Faire varier U
-
dans un sens puis dans l'autre et observer les
variations de U
S
.
Tracer sommairement le graphe représentant U
S
= f(U
-
).
Faire une phrase de conclusion sur ce graphe.
IV. Réalisation d'une chaîne électronique comportant un amplificateur opérationnel :
Une chaîne électronique comporte les organes suivants:
- un capteur
- un dispositif électronique
- un dispositif d'utilisation
L'ensemble nécessite une ou plusieurs alimentations.
S
-
+
U
S
S
-
+
U
+
U
-
S
-
+
pile
U
-

Dans le cas de la chaîne conduisant à l'allumage d'un réverbère lorsque la nuit tombe,
- le capteur est un détecteur d'obscurité; rappeler le rôle d'un capteur et préciser sa fonction ici.
- le dispositif électronique est un Amplificateur Opérationnel monté en comparateur
- le circuit d'utilisation est un réverbère (en fait, une lampe).
1°) Montage du capteur :
Le circuit capteur comporte une photorésistance de résistance R
X
qui dépend de la luminosité.
Mesurer la valeur de R
X
à l’aide d'un ohmmètre: - à l'obscurité : R
X
=
- à la lumière : R
X
=
Etude théorique du montage capteur : (R
1
= 1 kΩ)
Comment se nomme ce type de montage ?
Exprimer I en fonction de U et (R
x
+ R
1
):
Exprimer I en fonction de U
1
et R
1
:
En déduire U
1
en fonction de U:
Comparer U
1
à l'obscurité et U
1
en pleine lumière:
2°) A.O en montage comparateur:
Réaliser le circuit suivant où L
1
et L
2
sont deux diodes
électroluminescentes (dans leur boîtier, elles sont associées à
une résistance R
P
de protection). On pourra reprendre le
premier montage réalisé avec l’amplificateur opérationnel.
On rappelle qu'une diode ne laisse passer le courant que dans
un sens (le sens passant) et qu'
une diode électroluminescente
brille lorsqu'elle est parcourue par un courant dans le sens
passant.
Représenter sur le schéma: U
+
; U
-
et U
s
.
Compléter le tableau suivant :
U
+
(V) U
-
(V) U = U
+
- U
-
U
s
(V) Etat des LED
L
1
L
2
Sens du courant I
s
6
3
3°) Montage final: l'allumeur de réverbère :
R
1
= 1 kΩ
Réaliser le montage puis faire varier la luminosité sur Rx.
Faites vérifier le fonctionnement de votre montage
Rappeler les valeurs de U
1
à l'obscurité et U
1
en pleine
lumière.
Quelle doit être la valeur de la tension U
pile
pour que le
comportement de l’AO s’inverse entre le jour et la nuit ?
Comparer U
pile
à U
1
quand Rx est éclairée
puis quand Rx est dans l'obscurité.
Préciser le sens du courant dans R
2
dans les 2 cas.
R
p
U
1
I
S

S
-
+
S
-
+
U
S
U
+
U
-
S
-
+
pile
R
p