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Amplificateurs Opérationels
Posté le 2012-12-16 17:29:13 par Administrateur

Cours d'électronique

Au tour des AOP d'avoir leur cours ! Les Amplificateurs Opérationels aussi appelés Amplificateurs Linéaires Intégrés (ALI ou AOP, c'est pareil, on s'en fout) bref, ces AOP se présentent le plus souvent sous forme de circuits intégrés (des petites "puces" à 8,10,12,16 pates). Leur rôle ? Et bien en fait on les utilise très souvent à la sortie des capteurs ou sondes qui délivrent des signaux analogiques, ces signaux peuvent être très faibles, c'est le cas par exemple dans une sonde PH ou le signal est très faible et très parasité, il faut donc l'amplifier et le nettoyer, c'est l'une des nombreuses applications des AOP.

Retenez donc pour commencer qu'on utilise un AOP pour amplifier une grandeur analogique qui peut être parasité.
Sachez aussi que pour la culture G le mot "Opérationel" n'est pas innocent, dans leurs premières applications, ces amplis étaient utilisés pour effectuer des opération mathématiques, on trouve en effet des montages dérivateurs, intégrateurs, sommateurs etc... La suite du cours, ici



Dans ce cours on n'abordera pas la lourde théorie des AOP mais juste les relations essentielles, pour l'instant, dans un prochain cours on s'attaquera à des choses plus complexes...

Un amplificateur opérationel peut être monté (branché) de plusieurs manières,ainsi on peut obtenir plusieurs modes de fonctionnement aussi appellés régimes de fonctionnement par exemple linéaire ou saturation.

Montages linéaires  : 

Amplificateur suiveur de tension
Amplificateur de tension non-inverseur
Amplificateur de tension inverseur
Amplificateur différentiel
Additionneur inverseur
Additionneur non-inverseur
Intégrateur inverseur

 

1) Ampli suiveur de tension

AOP suiveur

La résistance en entrée du montage est infinie.
Le suiveur de tension permet de prélever une tension sans la perturber, car il possède un courant d'entrée nul. On le rencontre donc régulièrement lors de la présence de sonde.
Vs = Ve

2) Amplificateur de tension non inverseur

amplificateur de tension non inverseur L'amplitude de Vs est supérieur à celle de Ve (c'est pour cela qu'il est "non-inverseur")
La résistance en entrée du montage est infinie. Donc le courant d'entré est nul.
Vs = Ve * (1 + R2/R1)


3) Amplificateur de tension inverseur

schema amplificateur inverseur

Vs peut être soit :

-amplifiée: lorsque R1 › R2
-atténuée: lorsque R1 ‹ R2

La résistance d'entré du montage est R1, donc cette résistance ne peut pas être très élevé par rapport aux autres montages vu précédemment.

Vs = Ve * -R2/R1

4)Amplificateur différentiel

schema de l'amplificateur de différence Vs = (Vp - Vn) * (R2/R1)
Le montage ne réalise sa fonction seulement si les résistances indiquée sur le schéma sont respectée.
(R1=R1 et R2=R2)

La résistance de chacune des deux entrées est au moins R1 (mais elle n'est pas constante bien entendu).
 

 

5) Amplificateur sommateur

schema de l'amplificateur sommateur Vs = V1 * -(R3/R1) - V2 * (R3/R2)
Remarque :

Si R1=R2=R3 Alors

Vs = -(V1+V2)


Logique car à ce moment, la tension différentielle E va être négative
car l'entrée + est connecté à la masse et comme R3=R1=R2 on se retrouve avec un ampli sommateur inverseur
 

6) Amplificateur sommateur extensible (millman)

schema de l'additionneur non-inverseur Vs = ((R2 + R1) / (n * R1)) * (V1 + V2 + ... + Vn)
A partir de ce schéma on peut rajouter autant de tension d'entrées que nécessaire (à condition de rajoutez autant de résistance R0).
Attention : Il faut que la résistance de chaque entrée soit au moins superieure à la résistance R1.
 

7) Intégrateur inverseur

schéma de l'integrateur inverseur Une résistance (de valeur élevée) peut être placée en parallèle sur C pour stabiliser le point de repos en continu de l'ALI (évite ainsi que Vs sature lorsque Ve = Ie = 0). Vs = - 1 / (R*C) int{}{}{Ve dt}

MONTAGES EN REGIME SATURE

Ici on à moins de montages possibles qu'en régime linéaire, on distingue parmis les plus communs : Comparateur, Comparateur inverseur, Trigger de Schmitt ou bien comparateur à Hystérésis...

1) Comparateur

schéma de l'integrateur inverseur  
VE > V0 => Vs = VSAT+

VE < V0 => Vs = VSAT-

OU : VE = Tension variable (capteur)
  V0 = Tension de référence (diode zener, pont diviseur, batterie)
VSAT+ = Tension de saturation positive = Vcc+ (alimentation +)
VSAT- = Tension de saturation négative = Vcc- (alimentation -)

En général il possède une sortie à collecteur ouvert (type de montage avec un transistor), qui lui permet de résoudre le problème d'adaptation au niveau logique située après le montage.

Petit exemple de compréhension :

schemasaturation.jpg

saturationgraphe.jpg

Désolé pour la qualité horrible mais j'ai du travail en ce moment notamment avec un gros projet de développement sur systèmes embarqués, ce cours sera amené à être complété et amélioré par la suite.




Anonyme
51  

Anonyme
  Posté : 16-12-2021 09:30

Pour information, Vous pouvez acheter de l'électronique sur https://www.upme.fr/electronique/ notamment des opamps avec des étages de sortie de puissance. J'ai commencé à travailler avec le National LM12 il y a 30 ans. Cette pièce n'est plus fabriquée mais il y en a beaucoup d'autres qui le sont. Si l'un de ces produits répond à votre demande, il vous suffit d'acheter sur la page un seul circuit intégré.

Si vous voulez construire un circuit à partir de composants individuels, jetez un coup d'oeil au monde des équipements hi-fi transistorisés qui remonte aux années 1960. Les produits Dynaco étaient essentiellement des ampli op discrets à haute puissance. Il en existe beaucoup d'autres.

Pour 10 watts, le circuit n'est pas très difficile. Quels sont vos objectifs en matière de gain en boucle ouverte et de bande passante ? Le gain en boucle ouverte d'un amplificateur op typique est de l'ordre de 100 dB. L'installation d'un pôle dominant est utile pour aider le circuit final à être stable. Des pôles multiples peuvent améliorer les performances mais sont plus difficiles à stabiliser.

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