Cours Sur Les AOP
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B 32 - CONDITIONNEMENT DU
SIGNAL
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PRINCIPALES CARACTRISTIQUES
RLE ET SYMBOLE DUN AOP
Un Amplificateur Oprationnel (ou un Amplificateur Linaire Intgr : ALI) permet damplifier la
diffrence de potentiel e entre les 2 tensions dentres :
Les symboles normaliss utiliss pour sa reprsentation en schma sont les suivants :
Norme US :
Norme EU :
+V
+
-
+ -V
Remarques :
AOP signifie Amplificateur Oprationnel Parfait (on dit galement amplificateur oprationnel
idal).
Ne pas confondre +V et V qui sont les tensions dalimentation du CI avec Ve+ et Ve
qui sont les tensions dentre de lAOP.
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On a : Ao.e Rs.Is Vs = 0
donc : Vs = Ao.e Rs.Is
Ie+
RS.Is
Is
RE
Ao.e
Vs
Ie-
200 K
MAXI
2 M
200
Rs
Ao
TYPIQUE
15000
200000
Brochage du LM 741CN :
1 : Rglage Offset
2 : Entre inverseuse
3 : Entre non inverseuse
4 : Alimentation (-)
5 : Rglage Offset
6 : Sortie
7 : Alimentation (+)
8 : Non Connect
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NOTIONS DE BOUCLE
FONCTIONNEMENT EN BOUCLE OUVERTE (BO)
Caractristique de transfert Vs = f (e)
Avec Vs = Ao . e = Ao . (Ve+ - Ve-)
Vs
U1
Ve
Vcc Vsat
3
2
Vs
-e
e
- Ve (e)
Ve (e)
- Vcc - Vsat
0
0
5 0
1 0
0
2
Vs = Ao. e ; e =
s o
V A
Conclusion :
Un tel montage est souvent incontrlable (car trop sensible)
LAOP sera toujours (ou presque*) utilis avec une contre raction donc en boucle
ferme (*Exception : Voir montage comparateur de tension)
U1
+
e
Ve
3
2
Vs
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Remarques :
On ralise une contre raction en ramenant la sortie sur une entre. On travaille ainsi en boucle ferme.
On peut alors crire :
e = Ve KVs
Vs = Ao.e
Vs = Ao . (Ve KVs) ou encore Vs = Ao.Ve Ao.KVs soit Ao.Ve = Vs + Ao.KVs
=
1111 KKKK
s e
V V
K
.
o o
A A
+
1
s e
V V
On pose
s e
V V
Conclusion :
Si Ao.K >> 1 le gain Av ne dpend plus de Ao mais uniquement du facteur K qui est
souvent un rapport de rsistance donc parfaitement contrlable.
ALIMENTATION SYMTRIQUE
-Vcc =
-15 VU1
Vcc
+Vcc =
+15 V
Vs
Masse (0V)
+
Vcc
Analyse du fonctionnement :
Si e > 0 on a Vs + Vsat + Vcc
Si e < 0 on a Vs - Vsat - Vcc
Si e = 0 on a Vs 0 mais non nulle (Elle peut-tre > 0 ou < 0 et mme = Vsat en BO)
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Conclusion :
Ce type dalimentation sera utilis si la sortie doit voluer en valeur positive et
ngative (par exemple lors de l amplification dun signal alternatif).
ALIMENTATION ASYMTRIQUE
0 VU1
+ Vcc
Vcc
Vs
Analyse du fonctionnement :
Si e > 0 on a Vs + Vsat + Vcc
Si e < 0 on a Vs = 0
Si e = 0 on a Vs 0 mais non nulle (Elle ne peut-tre que > 0)
Conclusion :
Dans ce cas la sortie ne peut voluer quentre 0 V et + Vsat = Vcc
Ce type dalimentation est en gnral rserv la commande TOR (Tout Ou Rien)
ou lamplification de tension continue positive (zone linaire de fonctionnement)
Remarques :
Tension doffset :
Cest une tension de dcalage de la sortie due la constitution interne de lAOP.
Rglage de la tension doffset :
Il permet grce un potentiomtre mont comme ci-dessous de rgler Vs = 0 si e = 0
(ajustement du zro en sortie).
10 K
Raccordement du
curseur au - Vcc
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I2
2
R
x
1
R
I1
Ve
R3 =
2
R
+
1
R
e
Vs
R3
Analyse du montage :
Hypothses de dpart : on admet lAOP idal RE
donc Ve = R1.I1
Maille de sortie en vert : Vs + R2.I2 + e R3.Ie+ = 0 (mais e 0 et R3.Ie+ 0)
donc Vs = - R2.I2
2
I
x
2
R
1
I
x
1
R
donc Av =
2 1
R R
-
donc Av =
s e
V V
crivons Av =
Conclusion :
2 1
R R
-
x Ve ou Vs = Av x Ve
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R2
I2
R3
I1
Ve
R1
Vs
Analyse du montage :
On a toujours : Ie+ = Ie-
0 et e 0
donc Ve = R1.I1
Maille de sortie en vert : Vs R2.I2 R1.I1 = 0
2
R 1
+
1 R
R
s e
V V
dou le gain Av =
Conclusion :
et Vs =
2 1
R R
>> 1 on retrouve Av =
2 1
R R
2 1
R R
Si
x Ve
Cas particulier :
Si R2 = 0 on a Av = 1
On a donc Vs = Ve (Cest un montage suiveur de tension)
Son rle est dadapter les impdances.
Entre trs haute impdance, et sortie trs faible impdance. Montage idal pour raliser un adaptateur
d'impdance, et particulirement apprci quand il s'agit de prlever un signal sur une source dont
l'impdance de sortie est trs leve. Comme la contre-raction est totale (la totalit du signal de sortie est
rinject sur l'entre inverseuse).
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Formules :
VEP > VEN => Vs = VSATP
VEP < VEN => Vs = VSATN
Formule :
+
2 2
V R
1 1
V R
Vs = -R3 x (
Remarque :
Si R1=R2=R3 alors Vs = -(V1+V2)
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e
V t
d d
Formule :
e
V
x
SSSS RRRR
2222
F max =
Remarque :
SR est fix par le gain Av du montage. Donc pour un gain donn si on veut avoir une
frquence leve il faut rduire Ve (et inversement).
s e
V V
GainAllure
en dBde la caractristique :
Si Av = 100 on a :
- 3 dB
Remarques :
La bande passante est dfinie par la frquence pour laquelle le gain est rduit de 3 dB.
(Cette frquence Fc est appele frquence de coupure).
Plus le coefficient damplification est lev (donc le gain) et plus la frquence de coupure
Fc (donc la bande passante) est faible.