DE L’AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

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Christian Dupaty pour l’ EMSE

APPLICATIONS

APPLICATIONS -- DEFAUTS DEFAUTS

DE L’AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

DE L’AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

Défauts et corrections

Source Amplificateur Charge

Av_i v_S R_L

v_e R_i

v_i

R₀ R_e

Ie+

Ie-

Voff

Voff : tension d’offset intrinsèque à l’AOP ie+,ie- : courants de polarisation (bias) ie+,ie- : courants de polarisation (bias)

Ri : résistance interne entrée (généralement >100MΩ) A : amplification en boucle ouverte (>10⁵)

Ro : resistance de sortie (généralement qq 10Ω)

L’amplification en BF est très petite devant l ’amplification en BO , A peut être considéré comme infini

Ro est généralement très petit devant la charge RL Vs ≈ Av_i

Ie+ et Ie- sont très pe4ts (qq nA) Si Ie+≠Ie-, il existe une tension Ri*(Ie+-Ie-) se superposant à Voff

Equilibrage des courants de polarisation

R₂

v_S -

+ v_e

R₁

R

On place sur les deux entrées

des impédances identiques (vues de l’entrée) R=R1//R2

Compensation de l’offset

La compensation de ce défaut dépend de la structure de l’AOP,

Cas des AOP sans broches de compensation :

On ajoute une tension continue au signal à amplifier. Le réglage se fait en faisant Ve=0 et en réglant P de manière R₂

- v

R₁

P

-Vcc +Vcc

faisant Ve=0 et en réglant P de manière à obtenir Vs=0.

v_S -

+ v_e

R

Compensation d’offset: cas d’un AOP équipé de broches de compensation

Le principe est le même que précédemment, les alimentations de compensation étant internes à l ’AOP

le constructeur a prévu des broches de compensation

L’inconvénient de ce procédé est la

« consommation » de

« consommation » de broches sur le boitier

EXERCICES

Montage astable

Vs 3

2

1

84 U1:A

R3

10k

-10v

R3(2)

Vs

(Vsat=VCC-1v)

Indiquer le mode de fonctionnement de l’AOP

Calculer ve+ si Vs=+Vsat et Vs=Vsat

TL072

R1

10k

R2

10k

C1

10nF

+10v

Tracer en correspondance Vs et VC1

TD : Montage astable

10

-10 VC1(V)

t

Vs=+Vsat ve+=4,5v Vs=-Vsat ve+=-4,5v

Le montage bascule pour ve+=ve-

Lors de la charge de C :

−t

-10

10

-10 VS (V)

t

1

) 1

.(

1

1 VC e VC

VC

t

+

−

∆

=

ΔVC1=9+4.5=13.5v VC1₀=-4.5v

Τ=RC

On recherche t pour VC1=4.5v On montre que :

Ici f=4,55kHz

) 3 ln(

. RC tl

th = =

Exemple d’application de la fonction monostable : conversion fréquence tension

Capteur F/U Passe bas CAN uC

Affichage Conversion fréquence tension :

Le rapport cyclique à la sortie du monostable est η=th/T, (T=th+tl). tl est constant (monostable), η est donc proportionnel à T.

La valeur moyenne du signal vaut Vm=Vmax. η

Capteur F/U

(monostable)

Passe bas CAN uC

Le capteur produit une fréquence proportionnelle à la vitesse du bateau

Le monostable produit une tension de valeur moyenne proportionnelle à la fréquence.

Le passe bas élimine les fréquences et ne laisse passer que la valeur moyenne

La tension résultante est convertie en un nombre puis affichée par un micro contrôleur

Montage monostable

3 2

1

84

U1:A

TL072 -10v

VS Ve

VE

V+

Vsat=VCC-1,5v VF (D1)=0.6v

On suppose Vs=+Vsat et VE=0, indiquer après la charge de C1, la valeur de V+ et celle de VC1

On place sur VE une impulsion positive (0-10v) de durée 2mS.

Tracer les chronogrammes de Ve,Vs,V+

+10v

R1

2.2k

R2

1k

C1

1000nF

D1

1N914

R3

1k

t

VS=+VSAT (C est chargé, iC=0) donc V+=0,6v, (VC=Vsat-V+=7,9v) Impulsion sur VE :

Vs passe de +8,5v à -8,5v (v+<v-)

V+=-4,57v

V+ tend vers VF=0,6v (C se charge vers VC =-8,5-0.6=-9,1v)

Lorsque V+ atteint 0v (V+=Ve) L’amplificateur bascule, Vs passe

2 1

1 6 , 0 2 ) 6 , 0 17 (

R R

R V R

+ + +

= − +

t

t

L’amplificateur bascule, Vs passe de -8,5v à +8,5v.

2 0 1

2 . 1

. =

+

= +

+ R R

R V R V VF

V=-041v, le condensateur transmet la variation de +17v.V passe à -0,41+17=16,59v. V+

passe à 5,56v.

Calcul de t:

Le condensateur se charge vers Vsat-VF .

V+ tends vers VF=0,6v, on cherche t pour V+=0.

mS

t = 2 , 15 . τ = 7 . 1

3 2

1

84

U1:A

TL082

5 6

7

84

U1:B

TL082

R1

100k

R2

100k

R3

10k

C1

10n VS1

-12v VS2 +12v

Générateur de fonctions

i

+12v -12v

Quel sont les modes de fonctionnement de U1A et de U1B, justifier ?

Tracer la caractéristique de transfert VS1=f(VS2) (on tiendra compte des tensions de saturation des amplificateurs)

Donner la fonction de transfert Vs2=f(Vs1)

Que devient cette relation si VS1 est constant ?

Compléter les chronogrammes (à t=0s, VS1=+Vsat, Vs2=0v)

Proposer une solution permettant de modifier le rapport cyclique de VS1

VS2 VS1

2 3

1 . 2 3

. 1

R R

R VS R

V VS

+

= + +

V+=0 si R v VS R

VS 1,1

100 . 10 2 11

. 3 1

2 = = ± = ±

1,1v -1,1v

VS1=f(VS2)

dt C dVS

i 2

− 1

= VS 1 = R 1 . i

dt dVS C

R

VS 2

1 . 1

1 =

−

− ∫

= VS dt

C

VS R 1 .

1 1

2 1

.

1 1 .

1

2 1 VS t V

C

VS = − R +

VS2 est une rampe de tension

Gestion d’une serre horticole

R1

R2

R3

D1

1N914

Q1

2N2222

RL1

G2R-1E-DC12

R4 R6

3 2

1

84

U1:A

TL082

5 6

7

84

U1:B

TL082

3 2

1

84

U2:A

TL082

R4

HOS201

+VCC

Ve

VS1

VS2

VP

VS

D2

Capteur d’humidité

R2

68k

R5

TL082 HOS201

H (%)

t(S) 90

85

Ve(V)

6

VS1(V)12

t(S)

80 100

90% Ve=5.9v 85% Ve=6v 80% Ve=6.1v

6,1 5,9

10

ΔVS2/ΔVE=-(8/0.2)=-40 (Ampli inverseur)

R1=-R2/Av=1,7kΩ

Petit devant Rth nécessité d’un adaptateur d’impédances

0

12

0 VS2(V)

t(S)

t(S)

12

0 VCE(Q1)(V)

t(S) 6

2

adaptateur d’impédances Ve=6.1 VS1=10v

Ve=5.9 VS1=2v

Bon courage pour la suite de vos études