L`amplificateur opérationnel I. Caractéristiques de l

L’amplificateur opérationnel
I. Caractéristiques de l’amplificateur opérationnel idéal
1) Schématisation et notations
Les courant i+ et i- sont nuls car l’impédance des deux entrée est considérée comme infinie.
2) Caractéristique de transfert de l’amplificateur opérationnel
Vsat est la tension de saturation et est égale à la tension d’alimentation de l’AOP.
3) Fonctionnement en régime linéaire
L’AOP fonctionne en régime linéaire uniquement dans le cas d’une rétroaction négative. En
pratique cela signifie que la sortie de l’AOP est reliée d’une manière ou d’une autre à l’entrée
inverseuse.
On a alors Vs=µ0(V+ -V-) . Le gain statique µ0 est supposé infinie dans la partie de la
caractéristique correspondant au régime linéaire ( -Vsat < Vs < Vsat , voir caractéristique).
Ceci signifie que pour que Vs reste finie, il faut nécessairement que V+ =V-.
4) Fonctionnement en régime saturé
Lorsque l’AOP est en régime de saturation, il existe deux possibilités :
- Vs= + Vsat si V+ >V- Vs= - Vsat si V+ <VCette propriété est à l’origine des phénomènes d’hystérésis qui accompagne les montages à
base d’AOP en régime de saturation.
II. Caractéristiques de l’amplificateur opérationnel réel
1) Saturation en courant.
Le courant en sortie de l’AOP ne peut excéder une valeur limite dite de saturation qui est de l’ordre
de 20 mA.
2) Slew rate
La sortie de l’AOP ne s’adapte pas instantanément aux variations de tension des entrée + et -.
Il existe une valeur limite ∆ appelée slew-rate, au delà de laquelle l’AOP ne peut plus suivre à haute
fréquence. On a toujours :
dVs
<∆
dt
3) Courants de polarisation et offset
Dans un AOP réel, il subsiste toujours des courants de polarisation i+ et i- de l’ordre de quelques
dizaines de picoampères. Ces courants de polarisation sont à l’origine d’une tension de décalage ou
tension dite d’offset qui subsiste entre les deux entrées de l’AOP.
4) Gain statique fini
Le gain statique de l’AOP n’est pas infini mais de l’ordre de µ0 ≈ 1×105
5) L’amplificateur opérationnel comme un filtre passe-bas du premier ordre.
Du fait que l’AOP ne s’adapte pas instantanément aux variations de tension, l’AOP se comporte
comme un filtre passe bas du 1er ordre en première approximation.
En régime variable, pour des grandeurs sinusoïdales, on doit corriger le gain par une fonction de
µ0
transfert complexe : µ0 → µ( jω ) =
et vs = µ(v+ − v− ) .
ω
1+ j
ωC
2π BW
.
µ0
BW est un paramètre donné par le constructeur qui n’est autre que la bande passante (band width) de
l’amplificateur. Elle est de l’ordre de quelques MHz.
La pulsation de coupure peut être évaluée par la relation : ωC =
Conséquence :
Dans tous les montages utilisant un AOP, le produit gain – bande passante est constant et est limité
par la valeur donnée par le constructeur.
Exercice sur l’AOP
Amplificateur inverseur
1)
2)
3)
4)
Rappeler les branchements des montages d’un amplificateur inverseur.
En supposant que l’AOP est parfait, rappeler l’expression du gain de ce montage.
On suppose maintenant que l’AOP est réel et est caractérisé par un gain statique µ0 fini.
Recommencer l’étude en régime harmonique de pulsation ω.
Amplificateur non inverseur
Même question pour l’amplificateur non inverseur.