Chapitre 4 : amplificateurs opérationnels

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1 Chapire 4 : amplificaeurs opéraionnels I Amplificaeur opéraionnel 1. Présenaion 2. Modèle de l AO idéal 3. Défau 4. Récapiulaif II Amplificaeur opéraionnel en conre réacion 1. amplificaeur non inverseur 2. amplificaeur inverseur 3. suiveur III circui comparaeur 1. Comparaeur non inverseur a) comparaison à zéro b) comparaison à une référence 2. comparaeur inverseur a) comparaison à zéro b) comparaison à une référence 3. comparaeur à deux seuils M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 1 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

2 I Amplificaeur opéraionnel 1. Présenaion C es un amplificaeur différeniel inégré : il amplifie la différence de poeniel exisan enre deux poins d un circui. V d I I _ S V V V S V d = V V : ension différenielle d enrée V S : ension de sorie : enrée différenielle non inverseuse : enrée différenielle inverseuse 2 bornes d alimenaion V cc / V cc ( 15V / 15V), jamais représenées. V S = A d V d où A d es le coefficien d amplificaion différenielle. 2. Modèle de l AO idéal On considèrera, la plupar du emps, l amplificaeur opéraionnel comme parfai : résisance d enrée infinie donc les courans I e I son nuls : I = 0 I = 0 résisance de sorie nulle A d infinie 3. Défau M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 2 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

3 Si la ension différenielle d enrée V d devien rop imporane, la sorie saure. Alors on peu représener V S en foncion de V d de la façon suivane : V S V SAT V d V SAT Si V d rese nulle alors l AO ne saure pas e V SAT < V S < V SAT : l AO es en régime linéaire Si V d > 0 alors sauraion : V S = V SAT Si V d < 0 alors sauraion : V S = V SAT 4. Récapiulaif AO idéal I = I = 0 Si V d = 0 Linéarié Si V d 0 Sauraion II / Amplificaeur opéraionnel en conre réacion M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 3 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

4 Il y a conre réacion (ou réacion négaive) quand quand la sorie e l enrée inverseuse son reliées enre elles, direcemen ou par l inermédiaire d un composan On assure ainsi la linéarié du monage 1. amplificaeur non inverseur R 2 R 1 AO idéal : i = i = 0 donc R 1 e R 2 son raversées par le même couran i. AO en régime linéaire : v = v v d = 0 = [R 1 / (R 1 R 2 ) ]. = [ (R 1 R 2 ) / R 1 ]. = [ 1 R 2 / R 1 ]. (diviseur de ension) M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 4 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

5 2. amplificaeur inverseur R 2 R 1 V E V S AO idéal : i = i = 0 donc R 1 e R 2 son raversées par le même couran i. AO en régime linéaire : v = v v d = 0 = R 1.i e = R 2. i donc = [ R 2 / R 1 ]. (lois d Ohm) 3. suiveur AO en régime linéaire : v = v v d = 0 donc = v = v = Donc = A quoi ser le suiveur? AO a une impédance de sorie nulle, donc indépendane de ce que l on branche après l AO. M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 5 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

6 III / circui comparaeur L AO es uilisé : soi en boucle ouvere ( sorie reliée à aucune enrée ) soi avec une réacion posiive ( sorie reliée à une enrée noninverseuse) Le foncionnemen n es alors plus linéaire. : on a v d 0 e = a v d > 0 = V Sa v d < 0 = V Sa 1. Comparaeur non inverseur a) comparaison à zéro v d S v e v d = v e v e > 0 v d > 0 = V Sa v e < 0 v d < 0 = V Sa b) comparaison à une référence v d S v e E réf v d = v e E réf v e > E réf v d > 0 = V Sa v e < E réf v d < 0 = V Sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 6 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

7 Exemples : E réf V sa V sa V sa V sa 2. comparaeur inverseur a) comparaison à zéro v d S v e v d = v e v e > 0 v d < 0 = V Sa v e < 0 v d > 0 = V Sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 7 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

8 exemple : V sa V sa b) comparaison à une référence v e v d S E réf v d = E réf v e v e > E réf v d < 0 = V Sa v e < E réf v d > 0 = V Sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 8 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

9 exemple : E réf E réf V sa V sa V sa V sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 9 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

10 3. comparaeur à deux seuils : exercice v d v e R 1 Alimenaion 15/15V R 1 = 200Ω R 2 = 100Ω R 2 1. l AO es il linéaire? 2. exprimer v d en foncion de v e v e 3. exprimer v en foncion de v s 4. donner les deux valeurs que peu prendre v 5. racer v s pour v e riangulaire (voir ci dessous) V sa V sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 10 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

11 1. Pas de conre réacion mais réacion posiive donc : sauraion : = V Sa = 15 V 2. v d = v v = v v e 3. diviseur de ension : v = [ R 2 / ( R 1 R 2 ) ] v s on pose k = [ R 2 / ( R 1 R 2 ) ] = 1 / 3 4. on a vu que = 15 V donc v = 5V ou v = 5V 5. pour avoir = 15 V il fau v d > 0 v v e > 0 v > v e pour avoir = 15 V il fau v d < 0 v v e < 0 v < v e 5V 5V V sa = 15 V sa = 15 au débu, v e < 5 ie v e < v v d > 0 v s = V sa =15V e v = 5V de 0 à 1, v e < 5 ie v e < v v d > 0 v s = V sa =15V e v = 5V à 1, v e > 5 ie v e > v v d < 0 v s = V sa = 15V e v = 5V de 1 à 2, v e > 5 ie v e > v v d < 0 v s = V sa = 15V e v = 5V à 2, v e < 5 ie v e < v v d > 0 v s = V sa = 15V e v =5V M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 11 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

12 Docs élève M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 12 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

13 3. comparaeur à deux seuils : exercice v d v e R 1 Alimenaion 15/15V R 1 = 200Ω R 2 = 100Ω R 2 1. l AO es il linéaire? 2. exprimer v d en foncion de v e v e 3. exprimer v en foncion de v s 4. donner les deux valeurs que peu prendre v 5. racer v s pour v e riangulaire (voir ci dessous) V sa V sa M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 13 hp://maphysiqueappliquee.free.fr

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