Notes sur l`Amplificateur Linéaire Intégré

Notes sur l'amplificateur Linéaire Intégré
On utilise indifféremment l’appellation d’Amplificateur Opérationnel (AO ou AOP) ou
d’Amplificateur Linéaire Intégré (ALI) pour ce composant-fonction. Ce document constitue une
synthèse réduite des propriétés et des modes de mise en œuvre de l’ALI dans des applications.
L’essentiel des hypothèses réalisées pour l’étude des montages concerne le composant
seul dont le symbole et les notations des grandeurs apparaissent sur la Figure 1.
i
ved
v
–
i
v
+Vcc
–
Ad
-
+
+
+
–Vcc
vs
Figure 1 : Symbole et notations.
Le composant est alimenté par deux tensions symétriques ±Vcc de l’ordre de 10 à 20 V. Ces
tensions ne peuvent être dépassées en sortie du composant (l’étage de sortie ne peut donner plus de
tension que les sources qui l’alimentent).
Pour qualifier le fonctionnement, on utilise la caractéristique de transfert vs = f(ved) indiquée sur la
Figure 2. Son examen montre trois régions :
• Une zone de comportement linéaire où la tension de sortie est proportionnelle à la
tension différentielle d’entrée : vs = Ad·ved où Ad est le coefficient d’amplification, très
grand (∼105) et positif ;
• Deux zones où le comportement montre la saturation de l’étage de sortie (à
transistors). La tension vs de sortie est alors quasi constante vs = ±Vsat.
+Vcc
+Vsat
vs
Pente Ad
ved
0
–Vsat
–Vcc
Saturation
Linéaire
Saturation
Figure 2 : Caractéristique de transfert en tension vs = f(ved).
Notes sur l'Amplificateur Linéaire Intégré — page 1/2
Ce début d’analyse permet déjà quelques hypothèses importantes :
• Vu l’importance de l’amplification, dans la zone où le fonctionnement est linéaire,
la tension différentielle d’entrée est très faible (quelques microvolts). Ce constat
à pour conséquence qu’en fonctionnement linéaire la tension ved très inférieure à toutes
les autres tensions du montage. On fait alors l’hypothèse qu’en régime de
fonctionnement linéaire, la tension ved est nulle ;
• En comportement saturé, la qualité de l’étage de sortie permet des tensions ±Vsat très
proches de ±Vcc. En conséquence, on y estime que vs = ±Vcc. Le signe de vs est
déterminé par celui de ved grâce à la relation de proportionnalité entre ces tensions
L’observation des courants d’entrée montre qu’ils sont très faibles devant tous ceux qui
pourraient apparaître dans les montages standards : En conséquence, on considère qu’ils sont nuls.
En sortie, la tension vs est quasi constante et pratiquement indépendante du courant
circulant dans la charge pilotée. Si on se réfère au schéma de Thévenin équivalent, ceci signifie que
la résistance de sortie Rs est nulle.
On observe aussi l’apparition d’une tension non nulle en sortie si la tension d’entrée différentielle
ved est nulle. Cette différence provient de la tension de décalage en entrée. Cette tension est si
faible qu’elle est considérée le plus souvent nulle, mais les composants réels compensent ce
décalage.
En considérant ces hypothèses sur le seul composant, on dit de l’ALI qu’il est parfait.
0
Remarque : Si on considère de surcroît que l’amplification est infinie, on dit alors que l’ALI est
idéal. Il faut prendre garde à cette notion, car dans ce cas la tension différentielle
d’entrée est systématiquement nulle et fait disparaître toute notion de fonctionnement linéaire :
Cette hypothèse ne permet pas de décrire le transfert en tension.
Une fois ces constatations réalisées et posées les hypothèses qui en découlent, on
peut examiner le contexte dans lequel le composant est mis en œuvre.
Vu de « l’extérieur », c’est la manière de connecter les broches du composant qui permet de
savoir dans quelle situation de fonctionnement il se trouve :
• Si un composant (qui n’interrompt pas la liaison) assure la liaison entre l’entrée
négative à la sortie, le fonctionnement a lieu en zone linéaire. On estime alors que
ved ≈ 0 ;
• Si la liaison précédente n’existe pas (pas de lien ou lien entre la sortie et l’entrée
positive), la tension ved conduit rapidement la saturation. On a donc vs = ±Vsat suivant le
signe de ved.
Le fonctionnement de l’ALI est aussi simple que celui qui vient d’être décrit : Suivre ce mode de
raisonnement garantira la plupart du temps la réussite des études de montages mettant en jeu ce
composant.
Enfin, notons que l’AOP constitue partiellement un asservissement : Les deux entrées sont celles du
comparateur et l’amplification Ad est la chaîne directe. L’« asservissement » se termine par le circuit
extérieur qui assure la chaîne de retour.
Notes sur l'Amplificateur Linéaire Intégré — page 2/2