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Amplificateur Opérationnel (A.O) Hugues Ott Maître de Conférences à lIUT Robert Schuman Université de Strasbourg Département Chimie.

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1 Amplificateur Opérationnel (A.O) Hugues Ott Maître de Conférences à lIUT Robert Schuman Université de Strasbourg Département Chimie

2 Lamplificateur opérationnel (A.O.) est apparu en il fut appliqué dabord à la résolution dopérations mathématiques LAO est un circuit intégré (C.I.) volume - facilité de montage - faible consommation - performance faible longueur de connexion accroissement vitesse de réponse Loi de Moore: tous les 18 mois la puissance est multipliée par 2 Applications Générateurs de signaux Amplification de signaux Instruments de mesures Filtrage Généralités

3 E+E+ E-E- S - + Représentation anglo-saxonne la plus courante E+E+ E-E- S - + Représentation européenne Représentation

4 E+E+ E-E- S - + E - entrée inverseuse S sortie uE+uE+ E + entrée non inverseuse uE-uE- E - entrée inverseuse E + entrée non inverseuse Alim +V CC Alim -V CC 5 bornes uSuS S sortie non représentées sur le schéma alimentation stabilisée 2 bornes Alimentation 2 Entrées 1 Sortie Généralement V CC = +15V -V CC =-15V Branchement

5 Un AO comprend des transistors, Descriptif V alim - V alim S masse résistances condensateurs Une alimentation Brochage AO 741

6 Cest un amplificateur différentiel Il amplifie la différence des signaux dentrée usus u E+ - u E- +e -e-e U max u min Il ne peut amplifier que des différences de tensions très faibles en boucle ouverte Nécessité dune contre réaction Une boucle de contre réaction assure automatiquement un fonctionnement linéaire de lA.O A d gain différentiel en boucle ouverte Ad 10 5 E+E+ E-E- S - + Système bouclé contre réaction E+E+ E-E- S - + Système bouclé réaction positive E+E+ E-E- S - + Système bouclé contre réaction E+E+ E-E- S - + Système boucle ouverte Caractéristiques

7 Un Amplificateur Différentiel à : courant continu grand gain en boucle ouverte (10 4 à 10 5 ) le gain dépend de la fréquence grande impédance dentrée (Z e = 10 8 W à W) impédance de sortie faible (Z s qques dizaines dOhms) large bande passante débutant aux très basses fréquences le bruit de fond et les dérives sont maintenus faibles par contre-réaction courant dentrée très faible ( A) uSuS S - + uE+uE+ uE-uE- A (u E+ - u E- ) ZeZe i+i+ i-i- ZsZs 10 5 Amplificateur opérationnel réel

8 uSuS S - + uE+uE+ uE-uE- A (u E+ - u E- ) ZeZe i+i+ i-i- ZeZe i+i+ i-i- i+i+ i-i- i+i+ i-i- uSuS S - + uE+uE+ uE-uE- ZeZe ZsZs L AO idéal est un modèle qui permet dinterpréter les propriétés du montage Z s = qques dizaines Ohms i+i+ i-i- uSuS S - + uE+uE+ uE-uE- A (u E+ - u E- ) ZeZe ZsZs i + =i - = A Z e = 10 8 W à W A d = 10 5 Z s = 0 A d = Z e = i + =i - = 0 = A (u E+ -u E- ) u E+ = u E - =0 fini 0 A.O. réelA.O. idéal

9 La tension de sortie est proche de la tension d alimentation U sortie < U alim uE+uE+ uE-uE- uSuS S - + i+i+ i-i- 1 e loi 2 e loi 3 e loi i + = i - = 0 V E+ = V E- Résumé A.O. idéal

10 Système en boucle ouverte Absence de branchement entre la sortie et les entrées E+E+ E-E- S - + Système boucle ouverte Comparateur de tension usus u E+ > u E- Réaction et contre réaction u E+ < u E-

11 Contre réaction E+E+ E-E- S - + Fonctionnement linéaire Réaction positive E+E+ E-E- S - + Fonctionnent saturation Réaction mixte E+E+ E-E- S - + Fonctionnement linéaire Système bouclé Une partie du signal de sortie est réinjectée sur une entrée.

12 Définition : Gain complexe Gain réel Gain en décibels La phase de la tension de sortie par rapport à la tension dentrée Diagramme de Bode en fonction de log (f) : f(f) Filtrage

13 A B R V Loi dOhm

14 > u E- < u E- u E+ - + S E-E- E+E+ usus u E- bouclé ouvert Système 0 +U sat -U sat Montage comparateur

15 Réaction positive Contre réaction Réaction mixte bouclé ouvert - + S E-E- E+E+ usus uEuE Système Existence d une Fonctionnement V linéaire saturation Montage suiveur

16 E+E+ E-E- S - + R2R2 R1R1 Montage : V i i usus V ueue inverseur amplificateur R 2 = 10kW R 1 =1kW u e =0,3V R 2 = 10kW R 1 =1kW u e =3V Montage amplificateur inverseur

17 E+E+ E-E- S - + Montage : V i usus ueue non inverseur i amplificateur V Montage amplificateur non inverseur

18 E+E+ E-E- S - + R i ueue C q i usus Montage dérivateur

19 E+E+ E-E- S - + R i ueue C q i usus -q Montage intégrateur

20 E+E+ E-E- S - + Montage : i u e1 sommateur usus R3R3 R2R2 R1R1 i2i2 i3i3 i1i1 R u e3 u e2 inverseur i 1 + i 2 + i 3 Montage sommateur inverseur

21 E+E+ E-E- S - + R2R2 R1R1 i1i1 i1i1 R3R3 usus u2u2 R4R4 u E- i2i2 i2i2 R3R3 R4R4 u E+ u2u2 i2i2 i2i2 Pont diviseur u E- u1u1 Montage soustracteur

22 S E+E+ E-E- - + Z2Z2 Z1Z1 usus ueue S E+E+ E-E- - + R usus ueue R C jCw Z2Z2 Filtre…

23 S E+E+ E-E- - + R usus ueue G dB =f(logw) : droite de pente Filtre : suite…

24 G dB 0 logw -3 Bande passante atténuation - 3dB Filtre passe bas

25 S E+E+ E-E- - + Z2Z2 Z1Z1 usus ueue S E+E+ E-E- - + R jCw R C usus ueue Filtre : suite…

26 G dB =f(logw) : droite de pente +20 usus ueue S E+E+ E-E- - + R Filtre : suite…

27 G dB 0 logw -3 Bande passante atténuation - 3dB Filtre passe haut

28 S E+E+ E-E- - + Z2Z2 Z1Z1 usus ueue S E+E+ E-E- - + usus ueue R C R C Z2Z2 jC Filtre : suite…

29 G dB =f(logw) : droite de pente +20 G dB =f(logw) : droite de pente -20 Filtre : suite…

30 G dB 0 logw Filtre passe bande Filtre passe bande


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