Electronique Electronique L`Amplificateur opérationnel

Lycée Viette TSI 1
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Electronique
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L'Amplificateur opérationnel
L'Amplificateur opérationnel L'Amplificateur opérationnel
L'Amplificateur opérationnel
I. L’amplificateur opérationnel idéal
L’amplificateur opérationnel (A.O.) idéal est un composant électronique comportant deux
entrées ( inverseuse - et non inverseuse + ) et une sortie. C’est un amplificateur différentiel de
tension. Par l’adjonction de composants extérieurs ( résistances, condensateurs, … ), il permet
de réaliser des opérations mathématiques.
L’alimentation continue symétrique ( +15 V , -15 V ) n’est pas représentée, mais est présente
Il faut d’abord alimenter l’A.O. avec cette alimentation , de même il faut l’éteindre en dernier.
i
+
@ ∞
+
ε
_ i
s
i
-
e
+
v
s
e
-
Les courants entrée i
+
et i
-
sont nulles, mais le courant de sortie i
s
est possible.
Les impédances d’entrée sont infinies, l’impédance de sortie est nulle.
L’amplificateur opérationnel peut fonctionner selon deux régimes :
• un régime linéaire avec ε = 0 et
sat
V
− < v
s
<
sat
V
+
• un régime saturé ( non linéaire ) avec ε ≠ 0, si ε > 0 v
s
= V
sat
et si ε < 0 v
s
= – V
sat
• très souvent V
sat
= 14 V dans les exercices
La caractéristique de transfert de l’A.O. idéal ( en boucle ouverte ) est la suivante :
v
s
régime linéaire + V
sat
régime non linéaire
ε
- V
sat

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En régime linéaire, la modélisation de l'A.O. idéal est la suivante :
+
ε µ.ε avec µ → ∞ et ε → 0
_
II. L’amplificateur opérationnel réel
Les amplificateurs opérationnels sont des C.I. constitués de dizaines de transistors, conden-
sateurs, résistances… Les deux A.O. couramment utilisés en T.P. sont le 741 ( constitué de
transistors bipolaires ) et de 081 ( constitué de transistors à effet de champ ).
+ V
CC
N.C. v
s
5
N.C. non connecté
- +
1 e
-
e
+
- V
CC
Pour les A.O. réels :
• les courants d’entrée i
-
et i
+
ne sont pas nulles ( qq nA )
• le courant de sortie est limité à qq 10 mA
• les impédances d’entrée ne sont pas infinies ( qq MΩ )
• l’impédance de sortie n’est pas nulle ( qq Ω )
• présence d’une tension de décalage ou tension d’offset ( si ε = 0 , v
s
≠ 0 ) le tension
d’offset est de l’ordre du qq mV ( cette tension peut être compensée à l’aide des
bornes 1 et 5 ).
• la caractéristique de transfert est la suivante :
v
s
V
off
ε

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• en régime linéaire εµ= .v s ( V
off
compensée ) avec µ de l’ordre de qq 10
5
( pour un A.O. idéal µ → ∞ )
de plus pour un A.O. réel, le coefficient d’amplification µ dépend de la fréquence
l’A.O. réel peut être considéré comme un filtre passe-bas
0
0
1 j.
µ
µ =
ω
+
ω
avec ω
0
de l’ordre de qq 10 s
-1
et µ
0
( transmittance statique )de l’ordre de qq 10
5
.
S
S 0
dv
. v .
dt
τ + =µ ε
avec
0
1
τ =
ω
• la vitesse de balayage ( slew rate ) n’est pas infinie. Le temps de montée (ou de des-
cente du signal de sortie n’est pas nul, mais de qq V / µs .
dt
dv s
est la vitesse de
balayage.
ε(t) v
S
(t)
t t
Le schéma d’un A.O. réel est le suivant :
@ ∞
+
V
off
Z
e
ε µ.ε i
s
_
Z
s
e
+
v
s
e
-
i
+
i
-
Z
+
Z
-
Z
e
impédance différentielle d’entrée
Très souvent dans les montages la plupart des défauts sont négligés, le schéma équivalent
simplifié devient :
-
µ.ε
ε Z
e
e
-
Z
s
v
s
+
e
+
Dans le cas d’un amplificateur de tension idéal : Z
e
→ ∞ et Z
s
= 0
µ est indépendant de la fréquence