Kabouri - Amplificateurs Opérationnels. Montages de Base Et TDs [PDF]

Zitiervorschau

Année Universitaire 2021-2022 Ecole Supérieure de Technologie de Sale

Université Mohammed V de Rabat

Département Maintenance Industrielle

Filière : Licence Professionnelle

Semestre 5

Chapitre 1 Amplificateurs Opérationnels : Montages de Base

Amplificateurs opérationnels en régime linéaire Architecture d’un amplificateur opérationnel : LM741 Généralités sur les amplificateurs opérationnels

1.12V

Paire différentielle avec “Darlington”

sources de courant

EC Darlington

Push-Pull 2 2

Amplificateurs opérationnels Schéma de brochage Généralités sur

1. un AOP amplifie la différence des tensions appliquées sur ses deux entrées, l'une étant dite "non inverseuse" V+ et l'autre, "inverseuse" V-. 2. l'alimentation est en principe symétrique, mais une alimentation positive est souvent possible 3. technologie bipolaire (µA741...), BI-FET (LF353...), CMOS... 4. très grand gain en boucle ouverte de l’ordre 100.000 (souvent exprimé en décibels) 5. impédance d'entrée très grande (de l'ordre de 2 M pour un µA741, de 106 M pour un LF353...) 6. impédance de sortie très faible (de l'ordre de 75  pour un µA741) 7. courant disponible de l'ordre de 25 mA 8. bande passante à 1 MHz (LM324), 2 MHz (µA741), 4 MHz (LF353)...

les amplificateurs opérationnels

Caractéristiques générales communes des AOP :

Amplificateurs opérationnels Alimentation d'un amplificateur opérationnel

Alimentation positive

Vs = f (  )

avec

 = V+ - V-

Vs +Vsat

-0

+0

•Si || = | V+ - V-| > 0 c.à.d  < -0 et  > +0 l’amplificateur différentiel est dit saturé. La relation : Vs = AD .  n’est plus valable et Vs = Vsat

-Vsat Saturation

!

Linéaire



•Si || = | V+ - V-| < 0 c.à.d - 0 <  < +0 l’amplificateur différentiel est dit linéaire. La relation : Vs = AD .  est valable.

Saturation

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0 et V+ = V-

les amplificateurs opérationnels

Caractéristique de transfert

sur

Alimentation symétrique

Généralités

Deux cas possibles d'alimentation de l'AOP, symétrique ou simplement positive.

Amplificateurs opérationnels en régime linéaire Nécessité d’une contre réaction

Nécessité d’utiliser une contre réaction

Ve





Vs

A

B

 = V+ - VVs = A   = Vs/A  = Ve – BVs  Vs/A = Ve – BVs

Vs A 1   1 Ve 1  AB B A

A

Ve 



1  AB Vs A

Vs 1  Ve B

les amplificateurs opérationnels

+

sur



Généralités

Avec un gain de 100.000, une faible variation de la tension d’entrée de 10 mV (à cause de la variation de la température par exemple), provoque une variation de la sortie de l’ordre : 100.000 x 10 x 10-3 = 1000 V = 1 KV

Montages de base Montage suiveur

Vs = Ve Montage inverseur Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0 et V+ = 0 = Vi

i Ve



Millman Vs

Vs R2 Av   Ve R1

Ve Vs  R1 R2 V  0 1 1  R1 R2

 Gain négatif, implique que les tensions Ve et VS sont opposition de phase

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0 Ve = V+ = V- = VS

Montages de base Montage non-inverseur

V+ = V- et on a

i

Ve

Vs

Millman

V+ = Ve = V-

0 Vs  R1 R2  V   Ve 1 1  R1 R2

VS  R2    AV   1  Ve  R1  gain est positif, il est toujours supérieur à 1

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

i

Montages de base Montage additionneur inverseur

V+ = 0  V- = 0

i

i1

Millman

i2

 Ve 1 Ve 2   Vs   R  R2   R1 Si R1 = R2 = R 

Ve Ve 1 2  Vs R R R 1 2 V  0 1 1 1   R R R 1 2

Si R1 = R2 = RA < R  Vs  

R RA

( V1  V2 )

Addition avec amplification et inversion

Vs  ( V1  V2 )

Addition avec inversion

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

Montages de base Montage additionneur non inverseur Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

V+ = V-

V1 V2  R R2  1 V  1 1  R1 R2

V 

RA Vs R A  RB

Diviseur de tension

R A  RB R 2V1  R1V2  Vs  R A R 1  R 2  Si R1 = R2 

Si RA = RB 

R A  RB V1  V2  Vs  2R A

Vs  V1  V2 

Addition

addition avec amplification

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

Millman

Montages de base Montage différentiel (soustracteur) Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

Ve1 Vs  RA RB V  1 1  RA RB

R2 V  Ve2 R1  R 2 

Diviseur de tension

Millman

 R A  RB  R2 RB  Vs  V2  V1  R A  R1  R 2 R A  RB  R A R1 Si , l'expression devient :  RB R2 Si en plus RA = RB on obtient :

RB V2  V1  Vs  RA

Vs  V2  V1 

Soustraction avec amplification

Soustraction

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

V+ = V-

Montages de base

Montage intégrateur

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

iC

1 Vs   RC

i

UC i

dUC dV  C S dt dt

 Ve (t )dt

et

i

Ve R

Pour RC=1s, la sotie Vs est l’intégrale de l’entrée Ve avec inversion

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

V+ = V- ; V+ = 0  V- = 0

Montages de base

Montage dérivateur

Pour un fonctionnement linéaire on a  = V-- V+ = 0

iC

i

i

UC

dUC dV C e dt dt

dVe Vs   RC dt

et

Vs   R.i

Pour RC=1s, la sotie Vs est la dérivée de l’entrée Ve avec inversion

Amplificateurs opérationnels : Montages de base

V+ = V- ; V+ = 0  V- = 0

Exercice 1 Sachant que les résistances valent Rn = n 10 kΩ, calculez la tension de sortie de chacun des circuits

B

A

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Exercice 1 Sachant que les résistances valent Rn = n 10 kΩ, calculez la tension de sortie de chacun des circuits

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Exercice 2 A. Considérant le circuit à ampli opérationnel (fig A) montrez que l'on a V+ = U1 et que le gain : variable entre +1 et -1.

(1-)R

Figure A 17

Exercice 3 L'AOP est supposé parfait et alimenté en tensions symétriques +15V/-15V. Ve = U.sin(t) où U = 5V et  = 314rd/s. K est fermé si Ve < 0 puis ouvert si Ve > 0 1) Quel est le régime de fonctionnement de l'AOP en fonction de l'état de K ? 2) Exprimer Vs en fonction de Ve selon l'état de K. 3) Tracer Ve et Vs en fonction du temps.

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Exercice 4

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Exercice 5 On donne : la tension de saturation 1. Exprimer en fonction de Ve et , l’expression de la tension de sortie Vs 2. Calculer en fonction de , la tension d’entrée minimale Vemin pour saturer l’AOP 3. Sachant que Ve=100 mV, représenter en fonction de , l’évolution de la tension de sortie Vs 4. Sachant que =0.75 et Ve=200.Sin(200t) (en mV), représenter la forme de la tension de sortie Vs et dites à quel instant t0 commence l’écrêtage pendant l’alternance positive ?

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