1) le montage 2) Les défauts de non linéarité

Etude des défauts de l’amplificateur opérationnel idéal en régime linéaire sur
le montage non inverseur. TPAO2
1) le montage
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Réaliser le montage expérimental avec R1 = 1 kΩ et R2 = 10 kΩ ( On utilisera
pour R2 une résistance variable). Sélectionner sur le G.B.F un signal sinusoïdal
d’amplitude 100mV dont on réglera l’ offset à 0 avec précision. Visualiser la
sortie. Commentaires.
™
Retrouver théoriquement le gain H0 = vs / ve en fonction de R1 et R2 si le
régime est linéaire et si l'A.O est parfait en régime linéaire.
2) Les défauts de non linéarité
2a) Saturation en tension
Augmenter l'amplitude de ve(t). Que se passe-t-il? Noter les deux valeurs de saturation et comparer à V+sat et V-sat.
Obtenir sur l'oscilloscope le graphe vs = f(ve). Interpréter les différentes parties. Reconnaître les zones de
fonctionnement linéaire et non linéaire de l'A.O.
Conclusion : Il existe une saturation en tension de l’AO :celui-ci ne peut délivrer une tension supérieure à Vsat.
2b) Saturation en courant
Prendre pour Ru une boîte 1000 × 100×10 Ω avec encore un gain de l'ordre de 10.
Alimenter par un signal sinusoïdal d'amplitude telle que le signal de sortie soit compris entre 5 et 10 V.
Faire décroître Ru à partir de 104 Ω sans descendre en dessous de 100 Ω. Pour une certaine valeur de Ru, le signal de sortie
commence à présenter une saturation. Relever le niveau de cette saturation par rapport au niveau zéro des tensions. En
déduire l'amplitude Is du courant de sortie correspondant (courant dans Ru). Cette valeur de Is représente le "courant de
saturation" pour l'ensemble {entrée-montage amplificateur}. De façon générale pour les montages à A.O , il est de l'ordre
de 10-20 mA.
Conclusion : Il existe aussi une saturation en courant de l’AO :celui-ci ne peut délivrer un courant supérieur à Is.
2c) Vitesse de balayage ou "slew rate".
La variation temporelle de la tension de sortie vs(t) est limitée c'est à dire que
dv s
dt
≤ σ , où σ, appelée vitesse de balayage
maximale, est de l'ordre de 13 V/ µs pour l'AO TLO81. (On ne peut donc avoir en sortie de l’AO un signal de pente infinie
sans déformation.)
Conséquence:
- pour un signal de sortie théorique de forme "carré", on observera un signal déformé:
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Sélectionner sur le GBF des signaux carrés de grande fréquence (≈ 100 kHz),et d'amplitude très grande (sans aller
évidemment jusqu'à la saturation de l'A.O). Visualiser le slew-rate et calculer σ. On effectue le calcul de σ sur une portion
de 80 % de montée (ou descente).
C’est un autre défaut des AO lié à la réponse « trop lente » de leurs composants qui ne peuvent « suivre » une
fréquence trop élevée.
3) La réponse en fréquence
a-
Réaliser le montage expérimental avec R1 = 1 kΩ et R2 = 10 kΩ ( On utilisera pour R2 une résistance variable).
Sélectionner sur le G.B.F un signal sinusoïdal d’amplitude 100mV dont on réglera l’ offset à 0 avec précision. Explorer
ve(t) , vs (t) qualitativement pour des fréquences allant d'environ 500 Hz à 2106 Hz . Quelle est la nature du filtre ?
b- Etude de la bande passante : La valeur maximale du gain Hmax=H0 de ces filtres étant obtenue à fréquence nulle ,
expérimentalement, relever cette valeur et déterminer expérimentalement la bande passante de chacun des filtres.
Calculer H0 fc obtenu.
c-
Evaluer la pente en décibel par décade en utilisant les fréquences 106 et 2*106 pour les deux filtres.
d- Recommencer les questions b et c pour R2 = 100 kΩ.
e-
Interprétation théorique
Conclusion : La théorie que nous avons développée dans le cours sur les AO n’est plus valable à haute fréquence car
les composants de ceux-ci ont une « réponse » limitée en fréquence. Ils se comportent comme des passe-bas .
4- Stabilité de l'amplificateur :
Reprendre le montage précédent en permutant les deux entrées avec R2 = 10 kΩ et à fréquence raisonnable.
Le gain théorique H0 est a priori le même .
Faire la mesure expérimentale correspondante. Conclure quant à la stabilité de cet amplificateur.
Interprétation théorique.
Conclusion : Un amplificateur opérationnel ne peut fonctionner en régime linéaire que s’il possède une contre réaction
sur la borne - .
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