Amplificateurs

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Amplificateurs opérationnels (AOP)
• Description, structure et fonctionnement de l’AOP • l’AOP idéal
– Impédance d’entrée infinie – Gain différentiel infini – Impédance de sortie nulle

• Modèle de l’AOP • Circuit inverseur
– Ajustement du gain de tension – Calcul de Zi – Masse virtuelle

Applications à AOP
• Autres configurations
– – – – – – – Non inverseur, suiveur, Sommateurinverseur Soustracteur Ampli. Différentiel Ampli d’instrumentation Intégrateur idéal et pratique, Dérivateur idéal et pratique

• Variantes du circuit inverseur
– Conversions V-V, V-I, I-V

• Application : Amplificateur d’instrumentation

Description du composant
• L'amplificateur opérationnel (ou AOP) est un composant avec deux bornes d'entrée et une borne de sortie Symbole de l'AOP:
l'entrée"inverseuse"
EE+

_ + IEEE

S

EE+

_ +



S

IEC l'entrée "non-inverseuse"

– NB : en électronique analogique, le triangle est le symbole générique pour représenter un amplificateur

Historique de l'AOP
L'amplificateur opérationnel est un circuit intégré analogique, c'està-dire un ensemble de transistors groupés par fonction : le circuit d'entrée, son alimentation, le circuitde sortie, son alimentation etc. Tous ces transistors sont gravés sur un même morceau de silicium de quelques millimètre carrés; du fait que l'on ne peut pas les séparer les uns des autres, les utiliser indépendamment les uns des autres, on dit que c'est un circuit monolithique. L'ancêtre des ampli-op, le 709, est né en 1965. Au début de 1969, on introduisit le 741, modèle protégé, stabilisé,plus simple à utiliser et d'usage universel. Depuis, les ampli-op possèdent des caractéristiques qui s'approchent de celles du modèle idéal de ce composant.

Structure d’un AOP
+VCC

+ -

Amplificateur différentiel

Amplificateur intermédiare

Circuit de décalage

Amplificateur de sortie

-VCC +VCC et -V CC sont les tensions d'alimentation de l'AOP. (Pour simplifier les schémas ,elles ne sont pas représentées)

Amplificateur différentiel
• Principe
E2 E1

+ -

VS = A.(e2 − e1 ) – Idéal : 1 VS = AD .(e2 − e1 ) + .A C .(e2 + e1 ) + V0 – Réel : 2 • AD : gain différentiel • AC : gain de mode commun • AD /AC : rapport de réjection du mode commun, commun doit être aussi grand que possible
– Pour permettre amplification de signaux faibles même en présence de bruitsimportants
– CMRR ou TRMC = 20 log

VS

AD AC

• V0 : tension de décalage ou d’offset

Étage différentiel
Le montage de base est constitué de deux transistors (bipolaires ou à effet de champ) de caractéristiques identiques et montés symétriquement. Les signaux d'entrée sont appliqués entre la masse et chacune des deux bases (ou grilles). +VCC Le signal de sortie est prélevé soit entre un seulcollecteur et la masse (sortie asymétrique ou montage à référence commune) R R Vsi(i=1,2)=ADs.(Ve1-Ve2) V S1 V S2 avec ADs amplification différentielle simple; soit entre les deux collecteurs (sortie V e2 symétrique ou montage à sortie flottante), Ve1 alors Vs=Vs1-Vs2=AD.(Ve1-Ve2) R I0 avec AD amplification différentielle.
C C E

-Vcc

Étage d’entrée différentielle
+VCC

RC vc1

v1 > v2v1 = v2 2 1 vout = 0 vout

RC vc2 vout = vc2 - vc1

v1 RE -VEE

v2

Ampli différentiel à sortie unipolaire
+VCC symbole v1 v2 vout RC vout

A

vout = A(v1 - v2)

v1 RE -VEE

v2

Polarisation de l'ampli différentiel
IT, le courant de queue, circule dans RE VEE - VBE RE IT 2 +VCC

RC

RC

IT =

IE =

VC = VCC - IERC

RE -VEE

Ampli différentiel en régimedynamique
+VCC A= sortie A= différentielle: zin = 2βre’ β RC 2re’ RC re’

RC vout

v1 RE -VEE

Étage différentiel
Afin d'éviter un calcul relativement pénible, effectuons la constatation suivante:

Le théorème de superposition des états électriques nous permet d'écrire:

ve1 + ve 2 vd vd vd = ve1 − ve 2 et vc = ⇒ ve1 = vc + et ve 2 = vc − 2 2 2

+
VC VC VS=AC.VC VD/2 -VD/2 VS=AD.VD...
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