L'amplificateur opérationnel

Résumé du document

L'amplificateur opérationnel (AO) est un circuit intégré à part entière, mais il est devenu tellement courant et bon marché, et sa mise en oeuvre est tellement simple qu'il serait dommage de s'en priver.

L'amplificateur comporte une sortie et deux entrées, l'entrée + (entrée non inverseuse) et l'entrée - (entrée inverseuse). Il dispose également d'une alimentation (VA), mais qui est rarement représentée (...)

Extraits

[...] Caractéristiques I.1 Présentation L'amplificateur opérationnel est un circuit intégré à part entière, mais il est devenu tellement courant et bon marché, et sa mise en oeuvre est tellement simple qu'il serait dommage de s'en priver. Fig : Représentation d'un amplificateur opérationnel L'amplificateur comporte une sortie et deux entrées, l'entrée + (entrée non inverseuse) et l'entrée - (entrée inverseuse). Il dispose également d'une alimentation mais qui est rarement représentée. I.2 Gain en tension Par constitution, l'AO est un amplificateur différentiel, c'est à dire que sa tension de sortie Us est proportionnelle à la différence de potentiel Ue entre ses deux entrées. [...]

[...] Cette qualité est très importante car elle permet de ne pas perturber la source connectée à l'entrée, ce qui est particulièrement utile lorsque l'on souhaite réaliser des mesures. Impédance de sortie L'impédance de sortie Zs s'apparente à la résistance interne d'un générateur. On peut la représenter comme une résistance en série avec la charge branchée à la sortie, et forme alors avec celle-ci un diviseur de tension, diminuant le gain en tension de l'AO, d'autant plus qu'elle est élevée. Cette impédance de sortie avec les AO est très faible, de l'ordre de quelques ohms. [...]

[...] On peut donc écrire Us = Ue x Gv où Gv est la gain en tension de l'AO. Ce qui est remarquable, c'est que pour n'importe quel AO ordinaire actuel, ce gain dépasse ! Nous verrons avec les montages quelle est l'utilité de cette caractéristique. Les caractéristiques des AO réels étant si proches du modèle théorique parfait, on a l'habitude de les assimiler à un composant parfait, c'est à dire de gain infini, et nous allons le voir de courant d'entrée Ie nul I.3 L'impédance et le gain en puissance Ze Fig : Schéma équivalent Impédance d'entrée L'impédance d'entrée Ze correspond au courant d'entrée, et on peut la représenter comme une résistance branchée entre les entrées. [...]

[...] La puissance est définie par P = U I Le gain en puissance est donc Gp = Us Is Ps = Ue Ie Pe Puisque Ie est minime Pe l'est également, et puisque Rs est très faible Is est plus importante et Ps aussi, donc le gain en puissance est très important, ce qui est une grande qualité de l'AO II. Les différents montages II.1 Amplificateur inverseur U1 = I = 0 R2 R1 Ze = R1 Fig : Amplificateur inverseur Calcul du gain Le gain de l'AO étant quasi-infini, la différence de potentiel entre les entrées doit donc être quasinulle. L'entrée + étant reliée à la masse, le potentiel U1 de l'entrée - doit également être nul. [...]

[...] Et cela change tout puisque au lieu de maîtriser la tension de sortie, le pont diviseur va en accélérer les changements. Pour expliquer son fonctionnement, étudions le avec ce schéma d'utilisation : 8 Fig : Schéma d'utilisation Quand le curseur du potentiomètre se trouve du côté la tension de sortie est négative et égale à -VA puisque l'entrée - se trouve toujours à un potentiel supérieur à l'entrée De même lorsque le curseur est du côté la tension de sortie est positive égale à VA. [...]