Amplificateur Opérationnel

Sommaire
I – Présentation de l' amplificateur

opérationnel
1. Définition et Histoire de l’amplificateur
opérationnel
2. Ses symboles
II – Propriétés d'un amplificateur opérationnel
1. L’amplificateur opérationnel réel
a/ Régime linéaire
b/ Régime saturé
2. L’amplificateur opérationnel idéal ( parfait )
b/ Régime saturé
III – Les caractéristiques Us= f(Ue) des
montages
1. Montage suiveur
2. Montage amplificateur non-inverseur
3. Montage amplificateur inverseur
4. Montage comparateur
5. Montage sommateur inverseur
I – Présentation de l' amplificateur
opérationnel
1. Définition et Histoire de l’amplificateur
opérationnel
L’amplificateur opérationnel est un amplificateur
différentiel à grand gain : c'est un amplificateur
électronique qui amplifie fortement une différence de
potentiel électrique présente à ses entrées. Il est
également appelé « ampli op » ou AOP pour faire plus
court ou encore « ALI »pour amplificateur linéaire
intégré.
Le terme d'amplificateur opérationnel revient à John R.
Ragazzini en 1947. L'invention originale vient d'un de
ses étudiants, Loebe Julie. Les amplificateurs
opérationnels ont été initialement développés à l'ère
des tubes électroniques, ils étaient alors utilisés dans
les calculateurs analogiques tels que l’addition, la
soustraction, la dérivation, l’intégration. Actuellement,
les amplificateurs opérationnels sont disponibles sous
forme de circuits intégrés utilisés dans d’autres
applications comme la commande de moteurs, la
régulation de tension, les sources de courant ou encore
les oscillateurs. Le premier AOP intégré fut
l'AOP bipolaire Fairchild μA709, créé par Bob Widlar en
1965 qui fut remplacé en 1968 par le μA741 qui offrait
de meilleures performances tout en étant plus stable et
plus simple à mettre en œuvre.
2. Ses symboles
L’ AOP se présente sous la forme d’un boîtier possédant
8 bornes de branchement. On retrouve un repère
( encoche) sur le boîtier qui permet de reconnaître les 8
bornes et de les numéroter :
 La borne 2 est l’entrée inverseuse ( E- )
 La borne 3 est l’entrée non inverseuse ( E+ )
 Les bornes d’alimentation 4 et 7 ( A- et A+ )
 La borne 6 est la sortie S
 Les bornes de réglage d’offset 1 et 5
 La borne 8 n’est pas connectée ( NC : non
connectée)
NB : Le coefficient d’amplification est fixé à l’usine.

L’ AO possède 2 symboles :
II – Propriétés d'un amplificateur opérationnel

Un amplificateur opérationnel possède deux bornes
d’entrée ( E+ et E- ) et une borne de sortie S. La tension
de sortie Vs est proportionnelle à la différence des
tensions d’entrée :
Vs = A ( V+ - V- ) ( pour un AO parfait sans imperfections
)
A est une constante qui dépend de la contraction de
l’AO. Elle est parfois négligeable, on a donc :
Vs = V+ - V-
Si V+ > V- ; Vs augmente
Si V+ < V- ; Vs diminue
On appelle « slew-rate » la vitesse maximale à laquelle
Vs peut changer.
Si V+ monte, le slew-rate monte, si il descends le slew-
rate descends.
Si V+ et V- restent tels qu'ils sont et que V+ > V-, alors Vs
va augmenter jusqu’à atteindre sont maximum qui est
en général la tension d’alimentation.
Si V+ < V- et que V+ n’augmente pas, Vs va diminuer
jusqu’à atteindre la tension d’alimentation basse.
Mais en réalité :
A est le coefficient d’amplification « normal » de l’AOP

C est le coefficient d’amplification « non voulu » de
l’AOP ( mode commun )
L’amplificateur opérationnel est alimenté de 2 façons :
 Purement positive ( exemple : 0 V / 12 V ), on parle
d’alim simple ( simple supply en anglais)
 Soit symétrique ( -15 V / +15V ) on parle d’alim
double ( dual supply en anglais )
On retrouve l’amplificateur opérationnel réel et
l’amplificateur opérationnel idéal.
1. L’amplificateur opérationnel réel
Il présente 2 régimes : Le régime linéaire et le régime
saturé.
Il correspond à la partie centrale où la tension de sortie
Us est proportionnelle à la
tension différentielle 𝑈s = A × 𝑈𝑑.
Le coefficient de proportionnalité A est appelé gain
différentiel et est très grand.
b/ Régime saturé
En régime saturé, la tension de sortie Us est égale à +
Vsat où -Vsat.
 Les tensions −Vcc et +VCC sont les tensions
d’alimentation,
 Les tensions −Vsat et +Vsat sont les tensions de
saturation.
On a |± Vsat| < |± Vcc| ; U+ ≠ U-
2. L’amplificateur opérationnel idéal ( parfait )
Le gain de l’AO idéal est infini.

L’amplificateur opérationnel idéal présente une

résistance d’entrée infinie.
 i-= i+ = 0 : les courants d’entrée sont négligeables.
 L’entrée inverseuse E− et l’entrée non inverseuse
E+ sont au même potentiel : Ud = 𝑈+ − 𝑈− = 0 :
 La tension de sortie est toujours inférieure à la
tension de saturation de l’AO : |US| <Vsat
On a -Vsat < Vs < +Vsat
b/ Régime saturé
On a Vd < 0 => Vs = -Vsat
Vd > 0 => Vs = +Vsat
III – Les caractéristiques Us = f(Ud) des
montages
La courbe Us = f( Ud ) représente la caractéristique d’un
AO.
 Us est la tension de sortie
 Ud est la tension différentielle : Ud = U+ - U-
1. Montage suiveur
La tension d’entrée Ue est appliquée à l’entrée non
inverseuse.
Relation entre Ue et Us
Ue est la tension à l’entrée.

Us est la tension à la sortie.
2. Montage amplificateur non-inverseur
Relation entre Ue et Us
Le gain en tension de l’amplificateur est :

3. Montage amplificateur inverseur
Ue-R1I1+Ud=0
Us+R2I2+Ud=0
Ud=0 et I1=I2
On obtient :
Le rapport
est appelé gain en tension de l’amplificateur.
4. Montage comparateur
U1 est la tension de référence.

U2 est la tension à comparer à U1.
Ud = U2-U1
Si U1 > U2 ; Ud < 0 alors Us = -Vsat
Si U1 < U2 ; Ud > 0 alors Us =+Vsat
5. Montage sommateur inverseur
Relation entre Us et les tensions d'entrée U1 et U2

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Sommaire

I – Présentation de l' amplificateur

NB : Le coefficient d’amplification est fixé à l’usine.

II – Propriétés d'un amplificateur opérationnel

A est le coefficient d’amplification « normal » de l’AOP

Le gain de l’AO idéal est infini.

L’amplificateur opérationnel idéal présente une

Ue est la tension à l’entrée.

Le gain en tension de l’amplificateur est :

U1 est la tension de référence.

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