Rapport Didavi

REPUBLIQUE DU BENIN
**********
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA
RECHERCHE SCIENTIFIQUE
*****
UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI
***
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI
CYCLE D’INGENIEUR
ANNEE D’ETUDE : 4ème Année
RAPPORT DE TP
Simulation sur un amplificateur opérationnel
Rédigé par :
1. TCHODO Maurice
2. CHICOU Hermann
Sous la supervision
de :
Dr. Audace DIDAVI
Rapport rendu le 27-01-2023

Table des matières
INTRODUCTION.................................................................................................................................. 2
1.Description des étages du circuit et le rôle de chaque étage :............................................................ 3
2.Calcul de la résistance R2 :.................................................................................................................. 4
3.Justification des limites de la plage de fonctionnement en mode commun......................................10
4.Le diagramme de Bode...................................................................................................................... 11
5.Tracé de la sortie pour une entrée sinusoïdale d’amplitude crête 300 µV à 1kHz :..........................12
Conclusion :...................................................................................................................................... 13
Table des illustrations :

Figure 1: Etage différentiel..................................................................................................................... 3
Figure 2: Etage d'amplification............................................................................................................... 4
Figure 3: Montage suiveur...................................................................................................................... 4
Figure 4: Point de repos de Q9............................................................................................................... 5
Figure 5: Point de repos de Q10 et de Q11............................................................................................ 5
Figure 6: Montage en régime continu.................................................................................................... 6
Figure 7:Caractéristique larges signaux relative à ADS........................................................................... 7
Figure 8: Gain différentiel....................................................................................................................... 8
Figure 9: Caractéristique larges signaux relative à AC............................................................................ 8
Figure 10: Gain en mode commun......................................................................................................... 9
Figure 11: Tracés des tensions Vbc5 et Vbc2........................................................................................ 10
Figure 12: Diagrammes de Bode........................................................................................................... 11
Figure 13: Fréquence de coupure......................................................................................................... 11
Figure 14: Tracé de la sortie................................................................................................................. 12
Figure 15: Taux de distorsion harmonique........................................................................................... 12
Tableau 1: Récapitulatif des valeurs théoriques calculées..................................................................... 7

INTRODUCTION
Un amplificateur différentiel est un amplificateur électronique dont le signal de
sortie est proportionnel à la différence entre deux signaux d’entrée. C’est un
comparateur linéaire et à courant continu.
La structure de base d’un amplificateur différentiel comporte deux composants

actifs identiques, dont la partie commune à l’entrée et à la sortie est reliée à un
élément à courant constant.
1. Description des étages du circuit et le rôle de chaque étage :
1er étage : Etage différentiel
Cet étage est constitué de:
- 1 miroir de courant Wilson Q2, Q3 et Q4
- 1 paire différentielle Q5 et Q6,
- 1 miroir de courant Widlar Q7, Q8,
- 1 source de courant Q1.
Il fournir une amplification différentielle entre les deux entrées ainsi que la
haute impédance d'entrée de l’amplificateur opérationnel
R4 R3
100Ω 100Ω
Q8 Q7
2N3906 2N3906
Ve2 Q6 Q5 Ve1
2N3904 2N3904
Q1
2N3370
Q2
2N3904
Q4 Q3
2N3904 2N3904
Figure 1: Etage différentiel
2ème étage : Etage d’amplification (Classe A)

Le 2ème étage est un amplificateur de classe A (Q9) à transistor monté en
émetteur commun. C’est un amplificateur avec un gain fort.
Il permet l’amplification du signal de sortie de l’étage différentiel
R1
100Ω
Q9
2N3906
D1
1N4149
D2
1N4149
R2
28.5824kΩ
Figure 2: Etage d'amplification

ème
3 étage : Montage suiveur (Classe AB)
C’est un amplificateur de classe AB (Q10 et Q11) servant l’étage de sortie. Il
possède un gain unité en tension.
il a pour rôle est de fournir des courants importants en sortie avec une faible
impédance de sortie.
E Q10
2N3904
D1
1N4149
D2
1N4149
Q11
2N3906
Figure 3: Montage suiveur

2. Calcul de la résistance R2 :
En reliant les deux entrées de la paire différentielle à la masse et en ajustant
la valeur de R2, on a : R2= 28.5824KΩ pour Vs=1,71µV qu’on peut considérer
comme nul.
Justification des points de repos par simulation :
 Q9 : au repos Q9 est passant et son point de repos est approximativement
au milieu de la droite de charge statique.
VEC9 = 14,38V soit près de la moitié de la tension d’alimentation ((VCC –VEE) /2)
avec un courant collecteur non nul de 504µA.
Figure 4: Point de repos de Q9

 Q10 et Q11 : au repos Q10 et Q11 sont pratiquement bloqués et leur point
de repos se trouve dans la zone de blocage.
IC10 ≈ IC11 ≈ 26µA (très faible). De plus, VCE10 ≈ 15V et VEC11 ≈ 15V
Les deux transistors partagent pratiquement la tension d’alimentation d’où le
point de repos se trouve dans la zone de blocage pour les deux avec un courant
collecteur très faible.
Figure 5: Point de repos de Q10 et de Q11

Justification théorique des points de repos :
VCC
15.0V R1
100Ω
Q9
2N3906
E Q10
2N3904
D1
1N4149
Vs
D2
1N4149
Q11
2N3906
R2
28.5824kΩ
VEE
-15.0V
Figure 6: Montage en régime continu

Considérons l’étage suivante :
D’après la loi des mailles, on a :
 avec
pour D1 et D2 passante, et
(1)


(2)
(2) dans (1) donne :
Tableau récapitulatif des valeurs théoriques calculées

Tableau 1: Récapitulatif des valeurs théoriques calculées
15.64 V
500.3 µA
15 V
0
15 V
0
On remarque que les valeurs théoriques calculées sont approximativement
égales aux valeurs obtenues par simulation.
3. Donnons les tracés des caractéristiques larges signaux (relatives à AD et
AC), et déduisons-en les valeurs de AD et AC
 Tracé de AD :
Figure 7:Caractéristique larges signaux relative à ADS

On remarque sur le graphe deux parties linéaires dans la zone de
fonctionnement. La première partie s’étale sur -1mV à 0 et l’autre de 0 à 1mv.
Figure 8: Gain différentiel
En positionnant les curseurs sur la première partie on obtient AD =

12244.3 et sur la seconde on obtient AD = 14017.2
Tracé de AC
Figure 9: Caractéristique larges signaux relative à AC

En positionnant les curseurs dans la partie linéaire on obtient AC = -2.61 x 10-3
Figure 10: Gain en mode commun
Comparaison
Calculs théoriques :
 En servant des caractéristiques des différents transistors on a :
,
Rwilson =13,637 MΩ
, ,
RWidlar = 176,226 KΩ
Remarque :
Le gain en mode commun obtenu par simulation est approximativement égal
à celui obtenu par calcul théorique tandis que le gain différentiel obtenu par
simulation est très largement supérieur à celui obtenu par calcul.
4. Justification des limites de la plage de fonctionnement en mode commun
On trouve à partir de la courbe précédente (Gain en mode commun), -
13.70V et 14.63V comme limites de la plage de fonctionnement en mode
commun.
Ces limites se justifient par la saturation des transistors de la paire
différentielle et du transistor Q2 du miroir Wilson. En effet, la borne
supérieure de la plage de fonctionnement est donnée par la saturation des
transistors de la paire différentielle (Q5 et Q6) et celle inférieure est donnée
par la saturation de transistor Q2.
Les tracés ci-dessous des tensions base-collecteurs de ces transistors met
en évidence ces limites :
Figure 11: Tracés des tensions Vbc5 et Vbc2
5. Le diagramme de Bode
Figure 12: Diagrammes de Bode

 La fréquence de coupure mesurée est : fH = 18.05 KHz à 83,1218dB
 Il s’agit d’un filtre passe bas du premier ordre car la courbe présente une
atténuation de 20dB par décade.
6. Tracé de la sortie pour une entrée sinusoïdale d’amplitude crête 300 µV à
1kHz :
Figure 13: Fréquence de coupure

Figure 14: Tracé de la sortie
 Taux de distorsion : THD = 8.25%
Figure 15: Taux de distorsion

harmonique
Conclusion :
L’amplificateur différentiel est organe très essentiel que l’on peut utiliser en
asservissement en automatique. Il compare une consigne à une mesure pour
piloter le système asservi par une tension proportionnelle à leur écart relatif.

Rapport Didavi

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Rapport Didavi

Transféré par

Informations du document

Titre original

Copyright

Formats disponibles

Partager ce document

Partager ou intégrer le document

Options de partage

Avez-vous trouvé ce document utile ?

Ce contenu est-il inapproprié ?

Droits d'auteur :

Formats disponibles

Rapport Didavi

Transféré par

Droits d'auteur :

Formats disponibles

REPUBLIQUE DU BENIN

ANNEE D’ETUDE : 4ème Année

Dr. Audace DIDAVI

Rapport rendu le 27-01-2023

Table des illustrations :

Tableau 1: Récapitulatif des valeurs théoriques calculées..................................................................... 7

La structure de base d’un amplificateur différentiel comporte deux composants

Figure 1: Etage différentiel

2ème étage : Etage d’amplification (Classe A)

Figure 2: Etage d'amplification

Figure 3: Montage suiveur

Figure 4: Point de repos de Q9

Figure 5: Point de repos de Q10 et de Q11

Figure 6: Montage en régime continu

Tableau récapitulatif des valeurs théoriques calculées

Figure 7:Caractéristique larges signaux relative à ADS

En positionnant les curseurs sur la première partie on obtient AD =

Figure 9: Caractéristique larges signaux relative à AC

Figure 11: Tracés des tensions Vbc5 et Vbc2

Figure 12: Diagrammes de Bode

Figure 13: Fréquence de coupure

 Taux de distorsion : THD = 8.25%

Figure 15: Taux de distorsion

Vous aimerez peut-être aussi