7 l ali lotfi

ELECTRONIQUE
Leçon : C1
Objectifs : - Identifier un montage à base d’A.L.I à partir d’un schéma structurel.
- Mettre en œuvre un montage à base d’A.LI.
I- Mise en situation :
On dispose souvent d’un signal électrique provenant par exemple d’une antenne (de radio, de télévision…),
d’une tête de lecture (d’un magnétophone, d’un microphone…), d’un capteur de mesure (de température,
de pression, d’humidité…).Ce signal est souvent de niveau faible. Pour le rendre exploitable, il faut
l’amplifier.
II- Présentation :
L’Amplificateur Linéaire Intégré (A.L.I) aussi appelé Amplificateur Opérationnel (A.OP) se présente
sous forme d’un circuit intégré à 8 ou 14 broches contenant un certain nombre de composants.
1- Symboles :
La présence de deux entrées permet d’envisager deux structures d’amplificateur suivant que les signaux
seront appliqués sur :
 L’entrée E¯ : On parle alors d’amplificateurs……………………………………..
Le signal de sortie sera ……………………………. par rapport au signal appliqué sur E¯.
 L’entrée E+ : On parle alors d’amplificateurs……………………………………..
Le signal de sortie sera …………………………… par rapport au signal appliqué sur E+.
2- Alimentation d’un AOP (polarisation) :
Tout amplificateur nécessite une alimentation (polarisation) par tension continue pour apporter l’énergie
indispensable à l’amplification.
Alimentation symétrique
Alimentation asymétrique
3- Caractéristiques d’un ALI idéal ou parfait:
N.L
Les amplificateurs linéaires intégrés « A.L.I »
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III- Les montages ALI en régime linéaire :
1- Condition de fonctionnement en régime linéaire :
Un moyen simple permettant de savoir si un ALI fonctionne ou non en régime linéaire consiste à vérifier si
’il y a bien réaction (par un composant ou un fil) de la sortie S vers l’entrée inverseuse E¯.
On parle alors de réaction négative ou contre réaction.
2- Méthodologie dans l’étude des montages à A.L.I en régime linéaire :
1
2
3
4
5
Nature de stabilité
- A.L.I en régime linéaire (Réaction négative)
Méthode de calcul
- Lois des mailles et/ou lois des nœuds
et/ou règle de diviseur de tension
Présentation du résultat
- Relations fondamentales : Vd = 0, i+ = i¯= 0
- Expression du potentiel en E+ et E¯
ou utilisation d’un système d’équations.
- Expression de la fonction de transfert Vs / Ve.
- Expression de la relation entrée – sortie Vs = f(Ve).
Vérification
- Signal d’entrée sur E+ : montages non inverseurs.
- Signal d’entrée sur E¯ : montages inverseurs.
Conduite du calcul
3- Les montages amplificateurs fondamentaux : (Rappel)
Relier chaque montage à sa fonction puis chaque fonction à l’expression de la tension de sortie
Montage
Fonction
Expression de Vs
Amplificateur
Sommateur
Inverseur
Vs 
R1  R2
.Ve
R1
Amplificateur
non Inverseur
Vs =Ve
Amplificateur
Suiveur de
tension
N.L
Les amplificateurs linéaires intégrés « A.L.I »
Vs   R.(
V 1 V2

)
R1 R 2
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Amplificateur
Sommateur
Vs 
non Inverseur
Amplificateur
Vs  (1 
Inverseur
 R2
.Ve
R1
R4 R2V1  R1V2
).(
)
R3
R1  R2
4- Amplificateur soustracteur ou différentiel :
R2
Exprimer Vs en fonction de V1, V2, R1, R2, R3 et R4.
R1
--
R3
+
V2
V1
Vs
R4
Exemple :
V2 (t) = 2 Sin(ωt) ; V1 = 3 V ; R1= R2 = R3 = R4 = R.
On obtient les oscillogrammes suivants :
V1
V2
t
N.L
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5- Montage dérivateur :
Exprimer Vs en fonction de Ve, R et C.
R
C
+
Ve
Vs
Tracer la courbe de Vs(t).
Ve
Ve
t
t
C
6- Montage intégrateur :
Exprimer Vs en fonction de Ve, R et C.
R
Ve
+
Vs
Tracer la courbe de Vs(t).
Ve
Ve
t
N.L
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t
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IV- Les montages ALI en régime saturé :
1- Condition de fonctionnement en régime saturé :
 L’ALI ne présente pas de réaction. Il donc monté en boucle ouverte (BO)
 L’ALI présente une réaction positive (bouclage de la sortie S sur l’entrée E+).
2- Méthodologie dans l’étude des montages à A.L.I en régime saturé :
1
Nature de stabilité
2
Méthode de calcul
3
Conduite du calcul
4
Présentation du résultat
5
Vérification
- A.L.I en régime saturé (Réaction positive ou BO)
- Lois des mailles et/ou lois des nœuds
et/ou règle de diviseur de tension
-
Relations fondamentales : Vd ≠ 0, i+ = i¯= 0
Expression de Vd en fonction de Ve et des composants.
Etude de signe de Vd.
Tracé de la caractéristique de transfert Vs / Ve.
Chronogrammes de Vs et Ve.
- Signal d’entrée sur E+ : montages non inverseurs.
- Signal d’entrée sur E¯ : montages inverseurs.
3- Fonctionnement en comparateurs :
a- Comparateurs simples (à un seuil) :
 Expression latérale de Vréf :
Comparateur simple seuil non inverseur
+Vcc
 Expression de Vd :
R1
+Vcc
Vd
 Etude de signe de Vd
R2
+
Vréf
Ve
Chronogramme de Vs(t)
Vs
- Vcc
Caractéristique de transfert
+Vcc
Vs
Ve
Vréf
0
Ve
t
Vréf
- Vcc
N.L
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Comparateur simple seuil inverseur
 Expression de Vd :
+Vcc
R
Vd
+
Ve
Vs
Vréf
 Etude de signe de Vd
Chronogramme de Vs(t)
Caractéristique de transfert
+Vcc
Vs
Ve
Ve
Vréf
t
0
Vréf
- Vcc
b- Comparateur à double seuils ou comparateur à hystérésis ou montage « trigger » :
Dans la pratique, les comparateurs à un seul seuil sont rarement utilisés car ces montages présentent
certains inconvénients qui peuvent provoquer des dysfonctionnements :
 des changements d'états de la sortie intempestifs sont possibles lorsque une tension d'entrée
parasitée varie autour de la tension de seuil.
 l'ALI peut fonctionner en régime linéaire si la tension d'entrée est très proche de la tension de seuil.
Dans ce cas de figure, la tension de sortie pourra ne pas être égale à la tension Vsat et être
incompatible avec un niveau logique.
Pour s'affranchir de ces problèmes, on utilisera de préférence des montages comparateurs dotés de deux
seuils de basculement : les comparateurs à hystérésis.
N.L
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Comparateur double seuils non inverseur
 Etablir l’expression de Vd :
R2
+Vcc
R1
+
-
Ve
- Vcc
Vs
 Déduire les expressions des tensions seuils de basculement VB et VH.
 Déterminer l'état de Vs en fonction de Ve, VH et VB.
Chronogramme de Vs(t)
Caractéristique de transfert
+Vcc
Vs
Ve
VB
VH
- Vcc
N.L
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Comparateur double seuils inverseur
 Etablir l’expression de Vd :
+Vcc
+
- Vcc
Ve
Vs
R2
R1
 Déduire les expressions des tensions seuils de basculement VB et VH.
 Déterminer l'état de Vs en fonction de Ve, VH et VB.
Chronogramme de Vs(t)
Caractéristique de transfert
+Vcc
Vs
Ve
VB
VH
- Vcc
N.L
Les amplificateurs linéaires intégrés « A.L.I »
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V- Application : montage « Multivibrateur astable »
1- Définition :
C’est un générateur autonome (qui ne comporte pas d’entrée), délivrant une tension de sortie rectangulaire,
périodique, évoluant entre deux états instables. Il est aussi appelé oscillateur à relaxation.
La durée des deux états de sortie est définie par un circuit RC.
Exemple d’utilisation :
 Variateur de vitesse par modulation de largeurs d’impulsion (MLI)
 Oscillateurs pour les microcontrôleurs
2- Multivibrateur astable symétrique à base d’ALI :
2-1- Fonctionnement :
D’après le montage On constate que :
Ve- = …….… ; Ve+ = …………………….…… ; D’où Vd = ……………………..…………………
L’AL.I fonctionne en régime saturé, deux cas peuvent se présenter:
1er cas : Si Ve+ > Ve-
Vd…...0
VS =….....
à t = 0, on suppose que le condensateur C est initialement déchargé, VC=….. et que la tension de sortie
Vs = ………… , donc Ve+ = VH =…………….le condensateur se ………...…à travers R.
Ve+ = VH >……………………..
2éme cas : Si Ve+< Ve-
Vd…...0
VS =…………...
Donc Ve+ = VL =………………..…le condensateur se …..............................… à travers R.
Ve+ = VL <……………………..
2-2- Détermination de la période du signal de sortie «T» :
On définit le rapport α tel que α =………...
; α est appelé rapport cyclique.
Le temps de charge du condensateur est donné par l’expression suivante :
TH =R.C ln (1+2. R1/R2) avec ln: fonction logarithme népérien;
Le signal de sortie Vs étant carré (………...)
D’où le rapport cyclique α = ………...
N.L
;
T =………...
; T = ………………………………….
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