Amplificateur opérationnel A.O

Amplificateur opérationnel A.O

L’amplificateur opérationnel est un circuit intégré. Il est composé de différents éléments parmi lesquels des transistors, des diodes ou des résistances. Il possède deux entrées, une sortie et deux bornes nécessaires à son alimentation.

1 - Description de l’amplificateur opérationnel A.O

1 2 3 4

8 7 6 5 off - set

E-

E+

-VCC off - set S ^CC +V N.C

Les bornes de l’A.O 8

- non connectée

2 - l’entrée inverseuse E

-

6 - la sortie S

E+

E- S

Symbole de l’A.O

4et7- l’alimentation de l’A.O 3 - l’entrée non inverseuse E

-

E+

E-

S -V = -15VCC

+V = +15VCC

G1

G2

M

V = 0VM

i-

i+



La masse 1et5- Réglage Offset

+Vcc et –Vcc correspondent aux deux tensions d’alimentation de l’amplificateur opérationnel

i⁺ et i^- Sont les courants d'entrée

ɛ

2 - Régimes de fonctionnement d’un amplificateur opérationnel

E-

S

Ue

R2

R1 

+  E

US

M

V = 0VM

V2

V1

i-

i+



100kΩ

On réalise le montage suivant : 10kΩ

On applique une tension U_e à

l’entrée E⁺, et on mesure la tension de sortie U_S ; on obtient le tableau suivant :^{Ue(V) -2} -1,5 -1,3 -1,2 -1 -0,5

U_S(V) -14,1 -14,1 -14,1 -13,2 -11 -5,5

On trace la caractéristique de transfert U_S=f(U_e) Suivante :

U (V)S

U (V)e

Régime de saturation +Usat

-Usat

Régime linéaire

caractéristique de transfert de l'amplificateur non inverseur Il existe deux régimes de

fonctionnement de l’A.O :

Régime de saturation U_e(V) 0 0,5 1 1,2 1,3 2

U_S(V) 0 5,5 11 13,2 14,1 14,1

1-2 -

Montage amplificateur non inverseur

-1,3V ≤ U_e ≤ +1,3V la tension U_S est une fonction linéaire de la tension U_e : U = G.U^{S e}

Où G est le coefficient directeur du montage . G est le coefficient directeur de la portion de droite

a-régime linéaire

-en régime linéaire la différence de potentiel ε entre les entrées E^- et E⁺ est nulle :

Le modèle de l'AO idéal comporte:

- Une résistance d'entrée infinie, ce qui implique

passant par l’origine . b-régime de saturation

Pour U_e > 1,3V ou (U_e < -1,3V) la tension de sortie de l‘A.O prend une des valeurs limites +U_sat ou -U_sat , on dit que l‘A.O est saturé, U_sat est appelée tension de saturation de l'AO-2-2

l’amplificateur opérationnel idéal

.

i = i = 0^{- +}

E E- +

ε = U = V - V = 0E- E+

E- - S

+ +

E US

M i-

i+



E-

V

E+

V

-

3 - Montages électroniques comportant un A.O

1-3 -

Montage amplificateur non inverseur -Soit le montage suivant :

L'A.O. est considéré idéal

(parfait) et fonctionne en régime linéaire .

E-

S

Ue

R2

R1 

+  E

US

M i-

i+



I1

I2

On applique la loi d'additivité des

tensions pour déterminer l'expression de U_e : U = U_{e E M}⁺ = UE E+ - +UE M-

0

- 1 1

UE M = R .I U = R .I_{e 1 1}

0

D'après la loi d'Ohm donc (1)

D'autre part U = U = U + U^{S SM} SE- E M-

2 2 1 1

= R .I + R .I

D’après la loi des nœuds , au nœud E^- : ^{I = I + i2 1 - I = I2 1}

S 2 1 1 1

U = R .I + R .I ^{= R + R .I}





(2)

On obtient le facteur d’amplification du montage :

2 1

G = 1 + R R

S e

G = U U





1 1

R + R .I

= R .I

1-3 -

Montage amplificateur inverseur

E-

S Ue

R2

R1 

+  E

US

M i-

i+



I1

I2

Le montage suivant est constitué d'un

amplificateur idéal , deux résistances R₁ et R₂ ; la tension d’entrée U_e est appliquée sur l’entrée inverseuse E1-On appliquons la Loi d'additivité des ^- .

tensions et la Loi d’Ohm, trouver

l’expression du facteur d’amplification G en fonction de R₁ et R₂ .

2-Discuter selon les valeurs de R₁ et R₂ le rôle du montage.