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Hugues Ott

Hugues Ott Maître de Conférences à l’IUT Robert Schuman Université de Strasbourg Département Chimie. L’amplificateur opérationnel (A.O.) est apparu en 1965. il fut appliqué d ’abord à la résolution d’opérations mathématiques L’AO est un circuit intégré (C.I.)

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Presentation Transcript

  1. Hugues Ott Maître de Conférences à l’IUT Robert Schuman Université de Strasbourg Département Chimie

  2. L’amplificateur opérationnel (A.O.) est apparu en 1965. • il fut appliqué d’abord à la résolution d’opérations mathématiques • L’AO 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

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

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

  5. Valim+ S Valim- 8 masse 7 6 5 +Valim - + 1 2 3 4 vE+ vE- vs -Valim Descriptif Une alimentation Un AO comprend des transistors, résistances condensateurs

  6. us Umax E- E- E- E- -e - - - - S S S S +e uE+ - uE- E+ E+ E+ E+ + + + + Système bouclé réaction positive umin Système bouclé contre réaction Système bouclé contre réaction Système boucle ouverte C’est un amplificateur différentiel Il amplifie la différence des signaux d’entrée Ad gain différentiel en boucle ouverte Ad  105 Il ne peut amplifier que des différences de tensions très faibles en boucle ouverte Nécessité d’une contre réaction Une boucle de contre réaction assure automatiquement un fonctionnement linéaire de l’A.O

  7. A (uE+ - uE- ) i- Ze i+ Zs - 105 S + uE- uS uE+ • grand gain en boucle ouverte (104 à 105 ) le gain dépend de la fréquence • grande impédance d’entrée (Ze= 108W à 1012W)  courant d’entrée très faible (10-10A) • impédance de sortie faible (Zs qques dizaines d’Ohms) • large bande passante débutant aux très basses fréquences • le bruit de fond et les dérives sont maintenus faibles par contre-réaction Un Amplificateur Différentiel à : • courant continu

  8. A (uE+ - uE- ) i- i- i- i- i- Ze Ze Ze Ze i+ i+ i+ i+ i+ A (uE+ - uE- ) =0 Zs Zs fini =0 =A (uE+-uE-) - - - S S S 0  + + + uE- uE- uE- uS uS uS uE+ uE+ uE+ L ’AO idéal est un modèle qui permet d’interpréter les propriétés du montage Zs = 0 Zs = qques dizaines Ohms uE+ = uE- Ad =  Ad = 105 i+=i-= 0 Ze=  Ze= 108W à 1012W i+=i-= 10-10A

  9. i- - S i+ + uS uE- uE+ 1e loi i+ = i- = 0 2e loi VE+ = VE- Usortie < U alim 3e loi La tension de sortie est proche de la tension d ’alimentation

  10. us E- - S E+ + Système boucle ouverte uE+ < uE- uE+ > uE- Comparateur de tension Système en boucle ouverte Absence de branchement entre la sortie et les entrées

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

  12. Définition : Gain complexe Gain réel Gain en décibels La phase j de la tension de sortie par rapport à la tension d’entrée Diagramme de Bode j en fonction de log (f) : j = f(f)

  13. A B R V

  14. E- - S E+ + uE- us 0 uE+ -Usat +Usat > uE- < uE- bouclé ouvert Système 

  15. - E- S E+ + uE us V   bouclé  ouvert Système  Réaction positive  Contre réaction  Réaction mixte   linéaire  saturation Fonctionnement Existence d ’une 

  16. R2 i i E- - S V V E+ + ue us R1 inverseur amplificateur R2= 10kW R1=1kW ue=0,3V R2= 10kW R1=1kW ue=3V Montage :

  17. i i R2 V V us ue E- - S E+ + R1 amplificateur Montage : non inverseur

  18. C R i i E- - S E+ + ue us q

  19. C R i i E- - S E+ + ue us -q q

  20. R3 R1 R2 ue1 ue2 R i ue3 i1+ i2+i3 i1 E- i3 i2 - S E+ + us Montage : inverseur sommateur

  21. i1 i2 i2 i1 u1 R2 us uE- uE- u2 R4 R4 E- - S i2 i2 E+ + R1 R3 R3 uE+ u2 Pont diviseur

  22. Z2 C Z2 R E- E- - - S S E+ E+ + + ue ue us us  jCw Z1 R  jCw

  23. E- - S E+ + ue us R 1 GdB =f(logw) : droite de pente -20

  24. GdB 0 logw -3 Bande passante atténuation - 3dB

  25. Z2 R E- E- - - C S S R E+ E+ + + ue ue us us  jCw  jCw Z1

  26. E- - S E+ + ue us R GdB =f(logw) : droite de pente +20

  27. GdB 0 logw -3 Bande passante atténuation - 3dB

  28. C Z2 Z2 R E- E- - - C S S R E+ E+ + + ue ue us us  jCw Z1  jCw

  29. GdB =f(logw) : droite de pente +20 GdB =f(logw) : droite de pente -20

  30. GdB 0 logw -6 -9 Filtre passe bande

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