APPLICATIONS LINEAIRES D UN AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL

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1 INTITUT UPEIEU DE ETUDE TECHNOLOGIQUE DE NABEUL IET de Nabeul Campus Universitaire 8000 Nabeul Tel : Fax : T.P N 2 APPLICATION LINEAIE D UN APLIFICATEU OPEATIONNEL I. OBJECTIF Etudier des applications simples à base d amplificateur opérationnel qui fonctionne dans la zone linéaire de la caractéristique de transfert (sommateur et différentiateur). Vérifier le fonctionnement des montages intégrateur et dérivateur. II. CITEE D EVALUATION Branchement correct et identification des montages. éthode de travail. Exactitude des résultats. Interprétations et conclusions. III. ATEIEL Alimentation stabilisée. Générateur de fonctions "GBF". Oscilloscope à mémoire numérique. Voltmètre de précision. IET DE NABEUL (2014) 8 oez HAJJI

2 IV. TAVAIL A EFFECTUE A ontage sommateur : La figure 2.1 représente un montage sommateur inverseur à trois tensions d entrées V 1, V 2 et V 3. Pour simplifier l étude on choisit = 1 = 2 = 3 = 100 kω. E 1 V 1 E 2 E V 2 V 3 C Figure 2.1 : ontage sommateur 1 ) Déterminer l expression de la tension de sortie V s en fonction de V 1, V 2 et V 3. Justifier le choix de la résistance c de compensation statique du courant de polarisation. Calculer la résistance d entrée du montage. 2 ) Alimenter le montage sous V et 15 V puis ajuster le réglage d offset pour avoir V s = 0 lorsque les bornes E 1, E 2 et E 3 sont reliées à la masse. esurer V 1, V 2 et V 3 à partir des ponts diviseurs et ajuster pour avoir les tensions désirées. esurer la tension de sortie V s et remplir le tableau suivant : omme V 1 V 2 V 1 V 3 V 2 V 3 V s pratique V s théorique 3 ) Comparer les résultats. Interprétations et conclusions. B Amplificateur de différence : oit le schéma d un amplificateur différentiel de la figure 2.2 Ce montage présente deux tensions d entrées V 1 et V 2. On donne 1 = 2 = 10 kω et 3 = 100 kω. IET DE NABEUL (2014) 9 oez HAJJI

3 3 E 1 E V 1 V 2 4 P Figure 2.2 : ontage différentiateur 1 ) Déterminer l expression de V s en fonction de V 1 et V 2 et des différentes résistances. Calculer la résistance c de compensation statique des courants d entrées I d et I d. Déterminer la résistance d entrée du montage e = V e /I e. 2 ) Alimenter le montage sous V et 15 V puis faire le réglage d offset pour avoir V s = 0 lorsque les deux bornes d entrées E 1 et E 2 sont reliées à la masse. Compenser les courants de polarisation en appliquant une tension de mode commun de quelques volts (2 à 3 volts) sur les entrées E 1 et E 2. Ajuster le potentiomètre P pour avoir V s = 0. 3 ) Appliquer les tensions d entrées V 1 et V 2 à partir des ponts diviseurs. esurer la tension de sortie V s. Ajuster le pont diviseur pour mesurer V 1 = V 2 et vérifier en conséquence que V s s annule. 4 ) Interpréter et conclure. C ontage intégrateur : L inconvénient majeur d un montage intégrateur est que, même en absence du signal d entrée, la tension de sortie évolue vers la saturation. Cela est dû aux imperfections statiques de l amplificateur opérationnel (tension d offset et courants d entrées). Une solution consiste à mettre en parallèle avec le condensateur C une résistance de valeur élevée (1 Ω) pour diminuer la dérive de V s. Pour annuler les courants statiques, on utilise un diviseur potentiométrique qui applique une tension réglable sur l entrée non inverseuse de l amplificateur opérationnel. Une intégration optimale est obtenue pour les signaux de période très supérieure à la constante de temps C. 1 ) Déterminer l expression de la tension de sortie V s (t), lorsque V e (t) est une onde sinusoïdale, puis V e (t) est un signal rectangulaire tel que V emax = 3 V et F = 1 khz. Calculer la résistance c de compensation statique du courant de polarisation. IET DE NABEUL (2014) 10 oez HAJJI

4 V e E C r r P Figure 2.3 : Intégrateur 2 ) Alimenter le montage sous 15 V et 15 V et régler l offset. elever pour les deux cas de la tension d entrée, V e (t) et V s (t) puis régler le potentiomètre P pour avoir une valeur moyenne nulle de la tension de sortie (V smoy = 0). Varier la fréquence du signal sinusoïdal d entrée V e (t) = 3 sin(2 ft) et relever l amplitude et le déphasage de V s par rapport à V e. F (khz) V smax (V) φ ( ) 3 ) Interprétations et conclusions. D ontage dérivateur : La figure 2.4 représente un montage dérivateur. On donne = 1 Ω et C = 0,1 μf. E C V e C Figure 2.4 : Dérivateur IET DE NABEUL (2014) 11 oez HAJJI

5 1 ) Déterminer l expression de la tension de sortie V s (t), lorsque V e (t) est une onde sinusoïdale, puis V e (t) est un signal rectangulaire tel que V emax = 3 V et F = 1 khz. Donner également la valeur maximale de V s ainsi que son déphasage. Calculer la résistance c de compensation statique des courants d entrées. 2 ) Alimenter le montage sous V et 15 V, puis faire le réglage d offset. Pour une tension d entrée sinusoïdale d amplitude 3 V, relever V e (t) et V s (t). Varier la fréquence de V e et relever dans un tableau de valeurs, V smax ainsi que le déphasage entre l'entrée V e et la sortie V s. F (khz) V smax (V) φ ( ) 3 ) Comment évolue V s (t) lorsque la fréquence croit? Interpréter et conclure. IET DE NABEUL (2014) 12 oez HAJJI