Les amplificateurs opérationnels Electronique générale 1ère année J. BRESSON

Sommaire Généralités – structure Propriétés Montages fondamentaux Inverseur Non inverseur – suiveur Soustracteur Sommateur Intégrateur – filtre Passe-Bas Dérivateur – filtre Passe-Haut Logarithmique Exponentiel Multiplieur-diviseur

1- Généralités - structure Les amplificateurs opérationnels ont été conçus pour résoudre analogiquement certaines opérations mathématiques comme les équations différentielles. L’avènement des calculateurs numériques les ont rendus obsolètes. L’électronique intégrée permet actuellement la fabrication d’amplificateurs dont les performances sont excellentes, la mise en œuvre aisée et le coût modique. Ils sont maintenant utilisé dans tous les montages de l’électronique analogique. Tous les amplificateurs opérationnels (AOP) présentent sur le même substrat de silicium la même structure interne. En entrée un ou plusieurs amplificateurs différentiels suivis d’un étage adaptateur d’impédance et en sortie un étage de type Push-Pull en classe B ou AB. Toutes les liaisons sont directes.

2 - Propriétés Un amplificateur opérationnel est avant tout un amplificateur différentiel. Cas réel : Ud est la tension différentielle Uc est la tension de mode commun  2.1 - Gain différentiel Ad et gain de mode commun Ac Le gain en tension en boucle ouverte ou gain différentiel Ad est très important de 105 à 107 Par contre, le gain de mode commun Ac est assez faible de façon à ne pas amplifier les signaux présents sur les 2 entrées à la fois (en général bruit parasite).

2 - Propriétés 2.2 - Impédance d’entrée différentielle Zd est l’impédance entre les deux bornes d’entrées de valeur très importante. 2.3 - Impédances d’entrées de mode commun Impédance comprise entre une des deux bornes et la masse de valeur pratiquement infinie : 2.4 - Impédance de sortie Impédance de sortie d’un étage de puissance (monté en CC) donc très faible. 2.5 – Taux de réjection La réjection du mode commun est très importante. 2.6 – Bande passante La BP en boucle ouverte varie de 10Hz à 10MHz

2 – Propriétés et schéma interne Pour simplifier les calculs, on considèrera l’amplificateur idéal soit : La tension de sortie étant finie et Ad=Us/Ud infini  Ud=0 L’impédance d’entrée Zd étant infinie  courants d’entrées nuls ie+ =ie-=0 Zc infinie Zs = 0 RRMC infini Bande passante infinie

3 – les montages fondamentaux 3.1 – Amplificateur INVERSEUR Soit : L’impédance d’entrée vaut : 3.2 – Amplificateur NON INVERSEUR Soit : L’impédance d’entrée vaut : Variante : amplificateur SUIVEUR

3 – les montages fondamentaux 3.3 – Amplificateur DIFFERENTIEL ou SOUSTRACTEUR Si : alors : Soit : 3.4 – Amplificateur SOMMATEUR

3 – les montages fondamentaux 3.4 – Amplificateur INTEGRATEUR Soit : Vs est donc proportionnel à l’intégrale de Ve et Vso correspond à la charge initiale à t=0 En régime sinusoïdal : R’ permet de limiter le gain aux TBF (en continu le gain est celui de l’AOP en B.O). En régime sinus  filtre Passe-Bas du 1er ordre

3 – les montages fondamentaux 3.5 – Amplificateur DERIVATEUR ou DIFFERENTIATEUR Soit : Vs est donc proportionnel à la dérivée de Ve En régime sinusoïdal : R’ permet de limiter le gain aux HF (risque d’oscillation ) En régime sinus  filtre Passe-Haut du 1er ordre

3 – les montages fondamentaux 3.6 – Amplificateur LOGARITHMIQUE Soit : Pour un transistor, le courant d’émetteur est sensiblement le même que celui du collecteur soit : Ainsi : 3.7 – Amplificateur ANTI-LOGARITHMIQUE ou EXPONENTIEL Ainsi :

3 – les montages fondamentaux 3.8 – Amplificateur MULTIPLIEUR-DIVISEUR analogique

QCM Fin du diaporama