Essi - Fiches d`électronique (J.P. Stromboni, Nov 1999) Autre

Essi - Fiches d’électronique (J.P. Stromboni, Nov 1999)
- 1 -
Amplificateur Opérationnel
Pour bien comprendre l’amplificateur opérationnel AO, il
faut noter que :
 La tension différentielle
  VV
est fortement
amplifiée, soit
)(   VVAVs
, avec
1A
.
 Deplus,
s
V
ne peut pas dépasser les tensions
d’alimentation,
  alsal VVV
D’où la définition du fonctionnement linéaire de l’AO et
ses conséquences :
 Régime linéaire si
  alsal VVV
, d’où
0
car
1A
, donc
 VV
.
 Régime non linéaire si
alsVV
ou
al
V
, saturation,
et
0
,
 VV
.
D’autre part, pour ce qui concerne les courants, noter que
ce sont les alimentations qui fournissent le courant de
sortie
s
i
, car les courants différentiels sont négligeables
0 i
,
0 i
Loi des noeuds :
  IIiiIIis
Application : régime linéaire, régime non linéaire
al
V
al
V
I
I
s
V
V
V
i
i
s
i
-
+
On représente plus simplement
-
+
Le montage ci-dessous est
nécessairement en régime non linéaire,
c’est le principe du comparateur
électronique qui donne le signe d’une
différence de tension. En effet,
alsVV
si
12 VV 
et
alsVV
si
12 VV 
, le cas
12 VV 
est peu
probable.
2
V
e
V
s
V
Le montage suiveur ci-après fonctionne en
régime linéaire Il utilise une contre réaction
de la sortie
s
V
vers l’entrée
V
. En effet
)( ses VVAV 
est alors possible si
AVAV es  )1(
soit
ees VV
A
A
V 1
,
donc
es VV 
et
0
.
s
V
1
V

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- 2 -
Autre application :
le gain énorme
6
10A
d’un AO peut transformer une diode réelle avec un seuil
d
v
et une résistance
dynamique
d
R
en une diode idéale:
Il faut considérer deux cas :
Premier cas, la diode conduit, c’est à dire
0i
et donc
d
vv 
, dans quelles conditions est ce
possible?
s
d
ddddss v
R
RR
viRRvdRiiRvvvv   )('
Il faut également
)(' ses vvAv 
, avec
1A
et
alsVv'
, donc
),(ses
d
dvvAv
R
RR
v
soit
de
d
svAv
R
RR
Av  )(
, d’où
e
d
d
e
d
sv
R
RR
A
v
v
R
RR
A
A
v
C’est donc possible, en régime linéaire, mais pour
0 es vv
.
Second cas, la diode ne conduit pas, elle est bloquée,
d
vvi  ,0
. Donc,
0
s
v
, c’est aussi
0 v
et
ds vvv '
implique que
0
e
v
plus précisément
de vAvvvA   )(
. Dés que
0
e
v
, on a
0'  alsVv
.
En définitive, si on reprend la discussion pour les deux cas, on se rend compte que
ess vvv  '
si
0
e
v
, et
0
s
v
si
0
e
v
, un schéma équivalent avec une diode idéale (
0,0  dd Rv
) est le
suivant :
i
v
d
R/1
d
v
e
v
s
v'
v
i
0 i
0 i
s
v
R
i
e
v

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- 3 -
Soustracteur et redresseur double alternance
Le montage ci-dessous sépare les alternances d’une tension d’entrée
)(tve
alternative sinusoïdale,
selon leur signe. On s’efforcera de la montrer. En lui ajoutant le second montage on réalise une
soustraction des alternances négatives aux alternances positives, c’est un redressement double
alternance:
Soit
)sin()( tVtv ee
.
Quand
0)( tve
, le courant
)(ti
est positif puisque
0 V
, seule
1
D
peut l’assurer, et
2
D
est alors
bloquée. Cet état est il possible ? Oui, on voit un montage inverseur avec la branche qui contient
1
D
,
s
V
est négative et
V
étant nulle,
2
D
est bien bloquée. Inversement, quand
0)( tve
, c’est
2
D
qui
conduit
0)( ti
, et
1
D
est bloquée.
Les diodes étant idéales ( sans seuil de conduction ),
1s
V
alternance positive de
)(tve
et
2s
V
alternance négative. La soustraction des deux tensions
12 ss VV 
aboutit au redressement
double alternance de
)(tve
, soit
)()( tvtV e
.
R
R
R
R
1s
V
2s
V
V
R
R
R
1s
V
s
V
2s
V
)(tve
1
D
2
D
)(ti