Amplificateur opérationnel : Introduction sur l'amplificateur opérationnel

L'amplificateur opérationnel, souvent appelé ampli op ou AO, est un circuit intégré qui offre un gain extrêmement élevé de la différence de potentiel entre ses deux entrées. L'une de ses entrées est appelée entrée inverseuse et l'autre est appelée entrée non inverseuse. Il y a seulement une sortie. L'impédance des deux entrées est très élevée, et inversement, celle de la sortie est très faible. En Europe, le symbole standard d'un amplificateur opérationnel est :

Ne sont pas indiquées sur ce schéma les deux bornes d'alimentation du circuit. Sur les schémas fonctionnels, elles sont rarement dessinées, mais en pratique, elles doivent être connectées à une alimentation. Celle-ci peut être unipolaire ou bipolaire suivant l'application voulue.
Note historique
Cet amplificateur est appelé amplificateur opérationnel parce qu'il est à l'origine conçu pour faire des opérations mathématiques dans des systèmes informatiques analogiques (addition de tensions...). De nos jours, seuls quelques périphériques informatiques ont des interfaces analogiques. Il est maintenant seulement utilisé dans les circuits analogiques.
Comportement simplifié
Le modèle le plus simple décrit la fonction de transfert d'un amplificateur opérationnel avec la relation suivante : la tension de sortie (Vs ou Vsortie) est A (Gain d'amplification) fois plus importante que la différence entre la tension v+ de l'entrée non inverseuse et la tension v− de l'entrée inverseuse : .
Les fabricants ont quelques difficultés à obtenir un gain d'amplification donné. En réalité, ce gain n'est pas constant, mais varie en fonction de la fréquence des signaux. Néanmoins, pour les basses fréquences (quelques Hz), A a une valeur relativement constante.
Cette caractéristique est très intéressante, comme nous allons le voir.

Amplificateur réel
De façon générale, il est très difficile de créer un modèle pour décrire le comportement réel