TP4

teo_tp4(ADI linéaire).odt ­ Marie Pierrot – Lycée technologique du Rempart ­ 16/10/08

L’amplificateur opérationnel (ADI ) en fonctionnement linéaire. 

Les montages de base.

1. Amplificateur inverseur.

1.1. Préparation

a­ Déterminer la relation liant vS et vE ( On considère que l'ADI est  parfait )

b­ Calculer l’amplification A du montage en régime linéaire pour les  valeurs de R2 suivantes : R2 = 10 k  puis RΩ 2’ = 47 kΩ.

1.2. Manipulation

a­ Réaliser le montage ci­contre avec R1 = 1 k  et RΩ 2 = 10 k . Régler le G.B.F. pour avoir vΩ E triangulaire  d'amplitude 2,5 V et de fréquence 100 Hz. Visualiser vS et vE à l'oscilloscope.

b­ Caractéristique de transfert dynamique ( courbe vS en fonction de vE ). Elle se relève à l'oscilloscope  en mode XY ( Il faut recentrer l'origine en plaçant les deux voies sur GND, mettre les voies 1 et 2 en  position DC, vérifier que vS soit bien en Y –voie 2­ et vE en X –voie 1­ et choisir les calibres pour que la  courbe obtenue occupe la plus grande partie de l'écran ) 

­  Relever la caractéristique de transfert dynamique.

­  Noter les zones de fonctionnement en amplification et en saturation. Déterminer expérimentalement  l'amplification en tension du montage.

c­ vE est maintenant une tension sinusoïdale de 1 V d'amplitude et de fréquence 100 Hz. Relever les  chronogrammes de vS et de vE. Commenter l'allure des courbes ( déphasage, zones de saturation, etc.… )  dans les cas suivants : R2 = 10 k  puis RΩ ₂’ = 47 kΩ.

2. Amplificateur non inverseur.

2.1. Préparation.

a­ Déterminer la relation liant vS et vE. ( ADI parfait )

b­ Calculer l'amplification A du montage en régime linéaire avec R1 = 1  k  et RΩ ₂ = 10 k .Ω

2.2. Manipulation.

a­ Relever la caractéristique de transfert dynamique dans les mêmes conditions qu'au I.

b­ Relever les chronogrammes de vS et de vE. Commenter l'allure des courbes ( déphasage, zones de  saturation, etc.… ) dans les cas suivants : vE sinusoïdale de fréquence 1 kHz, d'amplitude 0,6 V puis  d'amplitude 2 V.

3. Etude du montage n°3.

3.1. Etude théorique.

a­ Montrer que vS = A1 v1 + A2 v2  avec  A1 = ­ R3 / R1   et   A2 = ­  R3 / R2 .

b­ On suppose que R1 = R2  et que R3 = k R1. Exprimer vS en  fonction de v1, v2 et k. Quel nom peut­on donner à la fonction  analogique réalisée par ce montage ?

c­ Application numérique : on donne k = 10 ; VSAT = 15 V et v2 = 0,5 V continu.

­  A partir de quelles valeurs de v1 , l'ADI sera saturé ?

­  Tracer le graphe de vS en fonction de v1 pour – 2,5 V ≤  v1  ≤ + 2,5 V

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∞

R₂ R₁

v

v

∞

R₃

R₁

v

R₂

v

v

∞

R₂ R₁

v_S v_E

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3.2. Etude expérimentale.

a­ Réaliser le montage avec R1 = R2 = 10 k , RΩ ₃ = 100 k  et vΩ ₂ = 0,5 V.

b­ Relever à l'oscilloscope la caractéristique vS = f ( v1 ) en indiquant le mode opératoire. Comparer avec  l'étude théorique.

c­ v1 est sinusoïdale d'amplitude 0,5 V et de fréquence 1000 Hz.

­  Relever en concordance de temps les oscillogrammes de v1, v2 et vS.

­  Justifier l'allure de vS à l'aide de l'étude théorique.

­  Mesurer la valeur moyenne de vS. Quelles remarques faites­vous sur cette valeur ?

d­ Sans changer v1, faire varier la tension continue v2 dans l'intervalle [ ­ 1,5 V ; + 1,5 V ] ; noter vos  remarques sur l'allure de vS.

4. Etude du montage n°4.

4.1. Etude théorique.

a­ Montrer que vS = A2 v2  ­ A1 v1     avec 

A1 =  R4 ( R1 + R2 ) / R1 ( R3 + R4 )  et   A2 =  R2 / R1  b­ dans le cas particulier où R3 = R1 et R4 = R2 .  Quel nom peut­on donner à ce montage ?

c­ Application numérique : on donne R3 = R1 = R4 = R2 et on  applique aux entrées du montage les tensions définies par les  graphes suivants :

4.2. Etude expérimentale.

a­ Réaliser le montage avec R3 = R1 = R4 = R2. b­ Visualiser vS dans les cas suivants : 

­  v1 = 6 sin ( 2000 π t ) et v2 = 0 .

­  v1 = 0 et v2 = 6 sin ( 2000 π t ) .

­  v1 = v2 = 6 sin ( 2000 π t ) .

c­ Dans chaque cas justifier l'allure de vS à l'aide de l'étude théorique.

d­ Réaliser le montage RC ci­contre, avec R = 2,2 k  et C = 47 nF. «Ω  e » est une tension carrée variant de 0 V  à 6 V et de fréquence 300 Hz.

­  Relever en concordance de temps e et uC .

­  Relier le circuit RC au montage n°4 de telle manière que v1 = uC et v2 = e. Relever le chronogramme de  vS synchronisé sur e. Que représente vS pour le circuit RC ?

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∞ R

R

v

R

R

v

v

6 V

0 T / 2 t

V₂

T

V₁

R

C

u

e