Révision activité expérimentale PT Lycée Jules Ferry
TP n ◦ 4 : L’amplificateur linéaire intégré : du modèle à la réalité.
Objectifs :Retrouver les caractéristiques d’un amplificateur linéaire intégréT L081.
Prendre du recul sur le modèle de l’ALI idéal.
Matériel :
•Oscilloscope numérique •Carte SYSAM
•Boite de résistances à décade •Boite de condensateurs à décade.
•GBF •ALI TL081
•Plaque de prototypage •Composants électroniques divers.
•Multimèter Capacités :
•Etablir et mettre en oeuvre un protocole.
•Réaliser un montage correct d’électrocinétique.
•Evaluer et comparer des ordres de grandeur.
•Représenter l’évolution d’une grandeur physique et commenter cette évolution.
•Analyser une mesure physique.
•Evaluer une incertitude.
On se propose dans cette activité expérimentale d’étudier deux montages d’électrocinétique simple et classique contenant un amplificateur linéaire intégré : l’amplificateur non inverseur et le comparateur à hystérésis. Nous com- mencerons par l’étude des défauts de l’ALI : tension de décalage, limitation du courant de sortie, slew-rate... Puis nous analyserons quelques limites du montage amplificateur non inverseur et terminerons par l’étude du comparateur à hystérésis.
A- Mise en évidence de quelques imperfections de l’ALI
1- Elément de notice de l’ALI TL081
2- Caractéristiques sans rétroaction
A.1.S’approprier Dans le cas d’un ALI en régime linéaire exprimer la tension de sortie lorsque les deux entrées sont reliées à la masse.
A.2.S’approprier Exprimer la tension de sortie de l’ALI en fonction de sa tension différentielle d’entréeen régime statique.
Manipulation 1 : tension de décalage
-
+ s(t)
Considérons le montage ci-contre dans lequel l’ALI fonctionne en régime linéaire. Un ALI réelle possède une tension de décalage entre ses entrées inverseuse et non-inverseuseUd due à la fabrication interne du composant.
En vous appuyant sur le schéma proposez un protocole permettant de mesurer cette tension de décalage. Vous devez justifier le choix des instruments de mesure.
A.3.S’approprier On noteUd cette tension de décalage. Donner une nouvelle expression de la tension de sortie de l’ALI.
A.4.Analyser En utilisant des éléments de la notice de l’ALI TL 081 déduire de vos mesure la valeur de la tensionUd. Commenter.
A.5.S’approprierReprésenter la caractéristique de transfert d’un ALI idéal. Donner les hypothèses du modèle de l’ALI idéal.
Manipulation 2 : caractéristique statique de l’ALI
En réalisant le montage ci-contre, choisir (et justifier) le choix de la tension d’entrée : établir un protocole permettant d’observer la caractéristique de transfert d’un ALI TL 081.
-
+ s(t)
e(t)
A.6.Réaliser Réaliser une mesure de la durée de commutation de la sorties(t)de l’ALI. La comparer au slew-rate. Commenter.
A.7. Analyser A l’aide de la caractéristique de transfert déduire le gain différentiel statique de l’ALI. Commenter.
3- Rétroaction simple
Manipulation 3 : effet d’une rétroaction sur l’entrée inverseuse
Reprendre le montage de lamanipulation 1. Tout en gardant l’entrée non-inverseuse (+) branchée sur la masse, reliée l’entrée inverseuse à la sortie.
A.9.Analyser Identifier le montage ainsi réalisé. Notez vos observations.
A.10.Communiquer Conclure : comment expliquer ces observations. Est-ce en accord avec ce que vous avez appris.
Commenter.
Grâce à lamanipulation 2 nous voyons que la tension de sortie de l’ALI sature avec une valeur haute+Vsat et une valeur basse −Vsat. Nous pouvons mettre en évidence également que le courant de sortie de l’ALI atteint une valeur de saturation.
Manipulation 4 : mesure du courant de sortie.
- +
e(t) RC s(t)
Réaliser le montage schématisé ci-contre. On choisira la tension d’entrée e= 5V. Etablir un protocole permettant de mettre en évidence que le courant de sortie de l’ALI présente une saturation. Représenter le grapheis=f(Rc).
A.11.Analyser Donner la valeur du courant de saturation de l’ALI, comparer avec la valeur de la notice. Commenter.
A.12.Réaliser Cette valeur dépend-elle de la tension d’entrée de l’ALI ? Commenter.
A.13.S’approprier Extraire de la notice des données sur : le temps caractéristique de l’ALI, le produit gain bande- passante, la valeur du slew-rate.
Nous avons vu en cours que la réponse harmonique d’un ALI, pouvait en première approximation, être modélisé par une fonction de transfert passe-bas d’ordre 1.
Manipulation 5 : réponse harmonique d’un ALI.
Etablir un protocole permettant de montrer que sur une large bande de fréquence le modèle de la fonction de transfert passe-bas d’ordre 1 est bien valable. Comparer les grandeurs caractéristiques extraites à celles de la notice.
Le slew-rate ou vitesse limite de balayage est une limitation non linéaire de l’amplificateur linéaire intégré.
A.14.S’approprier Extraire de la notice la valeur du slew-rate.
A.15.Analyser Donner une interprétation pratique du slew-rate.
Manipulation 6 : mesure du slew-rate
Etablir un protocole permettant de mesurer la valeur du slew-rate pour un ALI TL 081. Comparer la valeur mesurée à la valeur tabulée. Vous prendrez un soin particulier à discuter l’origine des erreurs de mesure.
