A PRÉSENTATION B MONTAGES COMPARATEURS DE TENSIONS À ALI III RÉGIME DE FONCTIONNEMENT D'UN ALI I SYMBOLE ET DESCRIPTION DES ALI

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1 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 1 / 6 A PRÉSENTATION Les amplificaeurs linéaires inégrés (ALI), aussi appelés amplificaeurs opéraionnels (AO) son uilisés pour effecuer des opéraions linéaires sur des signaux élecriques : - Addiion, sousracion, muliplicaion... - Amplificaion de ension ou de couran. Ils doiven leur nom (ALI ou AO) à ces applicaions, mais ils son aussi uilisés pour des opéraions non linéaires comme la comparaison de ensions. I SYMBOLE ET DESCRIPTION DES ALI Un amplificaeur linéaire inégré compore (au moins) : - Une enrée inverseuse, E- symbolisée par le - - Une enrée non inverseuse, E+ symbolisée par le + - Une sorie repérée S. L'alimenaion du composan nécessie deux ensions + e -. En général ces ensions coninues son symériques (+15V e -15V par ex.). Les bornes d'alimenaion du circui ne son généralemen pas représenées. II MODÈLE ÉQUIVALENT À L'AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ IDÉAL Remarque préliminaire : le modèle suivan, bien que rès simplifié, sera adapé pour les calculs dans la plupar des applicaions. L'ALI es un amplificaeur de différence de ension. En foncionnemen linéaire : = Ad. [(V+) - (V-)] = Ad. Vu des bornes d'enrée E+ e E-, l'amplificaeur se compore comme un circui ouver : les courans d'enrées I+ e I- son nuls (la résisance enre les enrées es infinie). Vu des bornes de sorie, il se compore comme une source de ension idéale = Ad. (Ad infini si < a, la ension es donc nulle). e+ V+ I+ = 0 I- = 0 e- V- S S = Ad. La ension de sorie es limiée par deux valeurs +a e -a (appelées respecivemen ension de sauraion posiive e négaive) : - Pour l'ali parfai, on considère +a e -a son égales aux ensions d'alimenaion + e -. - Pour un ALI réel la ension de sauraion a es égale à la ension d'alimenaion moins une ension die ension de déche ( V) comprise enre quelques dixièmes de V e quelques V selon les ALI. (+ a = + - V; - a = - + V). III RÉGIME DE FONCTIONNEMENT D'UN ALI La caracérisique de ransfer me en évidence les deux modes de foncionnemen possibles pour l'ali : - Le foncionnemen en régime linéaire qui s'obien en réalisan une conre-réacion (rebouclage de la sorie sur l'enrée e- direc ou par une résisance pour limier l'amplificaion). -a < < +a = Le foncionnemen en régime de sauraion qui s'obien sans conre-réacion. ou avec un rebouclage de la sorie sur l'enrée + Si V+ < V- = Si V+ > V- = B MONTAGES COMPARATEURS DE TENSIONS À ALI I PRÉSENTATION +a Les monages comparaeurs réalisen la comparaison enre une ension d'enrée variable au cours du emps e une ension de référence consane ou seuil (). La ension de sorie ne peu prendre que deux valeurs (+a ou -a). Dans ce mode de foncionnemen il n'es pas possible d'exprimer en foncion de. On pourra uniquemen : - Calculer les seuils de basculemen, -Traduire le foncionnemen par la caracérisique de ransfer graphique = f(). Linéaire Sauraion Sauraion -a Cee foncion es réalisée par des ALI foncionnan en régime de sauraion.

2 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 2 / 6 II COMPARATEURS SIMPLES (À UN SEUIL) Dans les exemples qui suiven les ALI seron supposés parfais e alimenés enre +/- 10V. 2 COMPARATEUR INVERSEUR À UN SEUIL La ension d'enrée es appliquée sur l'enrée 1 COMPARATEUR NON INVERSEUR À UN SEUIL La ension d'enrée es appliquée sur l'enrée (V) +a (V) Expression liérale de : -a = si > = si < = Expression liérale de : (V) +a (V) -a = si > = si < = (V) Applicaion numérique : = = 10 KΩ = 10 V = (V) (V) Applicaion numérique : = 4.7 KΩ = 2.2 KΩ = 10 V = (V)

3 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 3 / 6 III COMPARATEURS À HYSTÉRÉSIS (À DEUX SEUILS) 2 COMPARATEUR À HYSTÉRÉSIS NON INVERSEUR 1 COMPARATEUR À HYSTÉRÉSIS INVERSEUR (V) +a (V) +a (V) Expression liérale de : (V) Expression liérale de : -a -a Si << 0 < 0 = -a = Si = - > 0 = +a = Vh = passera à - a quand augmenera jusqu'à dépasser Vh Si = + < 0 = -a = Vb = passera à + a quand diminuera jusqu'à Vb Applicaion numérique : = = 10 KΩ (V) Vh = passera à +a quand = 0 = Vh = Si >> 0 > 0 = +a = passera à -a quand = 0 = Vb = Applicaion numérique : = 2. = 10 KΩ (V) Vh = Vb = (V) Vb = (V)

4 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 4 / 6 C MONTAGES AMPLIFICATEURS II MONTAGE AMPLIFICATEUR INVERSEUR Le foncionnemen en régime linéaire s'obien en réalisan une conre-réacion de la sorie sur l'enrée -. Dans ce mode de foncionnemen la ension es considérée comme nulle. CALCUL DE L'AMPLIFICATION : A = / I MONTAGE AMPLIFICATEUR NON INVERSEUR CALCUL DE L'AMPLIFICATION : A = / Applicaion numérique : = 1 KΩ = 5 KΩ (V) +1 A = Applicaion numérique : = 1 KΩ = 4 KΩ A = max = (V) +1-1 max = min = -1 (V) +5 min = (V) +5 Remarque : le foncionnemen n'es linéaire que si la ension d'enrée es comprise dans l'inervalle [-a/a, +a/a] -5-5 Remarque : le foncionnemen n'es linéaire que si la ension d'enrée es comprise dans l'inervalle [-a/a, +a/a]

5 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 5 / 6 III MONTAGE ADDITIONNEUR NON INVERSEUR IV MONTAGE SOUSTRACTEUR EXPRESSION DE VS EN FONCTION DE VE1 ET VE2 EXPRESSION DE VS EN FONCTION DE VE1 ET VE Applicaion numérique : = = = = 10 KΩ 1 (V) Applicaion numérique : = = = = 10 KΩ 1 (V) = = max = 2 (V) max = 2 (V) 0 min = (V) +4 min = (V) 0 0

6 1 ELN : COURS D' ÉLECTRONIQUE AMPLIFICATEUR LINÉAIRE INTÉGRÉ (ALI) page 6 / 6 D SYNTHÈSE Compléer le ableau suivan en donnan pour chacun des monages son nom e l'expression liérale de la ension de sorie en foncion de la ension d'enrée. 2 1 Si les résisances son égales : Si les résisances son égales : 2 1

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