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L’amplificateur opérationnel
1 – Généralités
Les amplificateurs opérationnels ont été conçus initialement pour la résolution analogique de problèmes numériques tels que l’étude d'équations différentielles dont les solutions analytiques sont inconnues. Le développement des calculateurs numériques a rendu caduc l’usage de ces calculateurs analogiques.
Les amplificateurs opérationnels ont d’abord été réalisés avec des composants discrets.
L'électronique intégrée permet actuellement la fabrication d’amplificateurs dont les performances sont excellentes, la mise en œuvre aisée et le coût modique1. Ils ne nécessitent que peu de composants périphériques et les problèmes délicats de polarisation des amplificateurs réalisés avec des composants discrets sont éliminés. Ils sont maintenant utilisés dans de nombreux domaines de l’électronique analogique.
Caractéristiques des amplificateurs opérationnels
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Pratiquement tous les amplificateurs opérationnels ont la même structure interne : ce sont des circuits monolithiques dont une « puce » de silicium constitue le substrat commun. Ils comportent en entrée un amplificateur différentiel suivi d’un étage adaptateur d’impédance ; l’amplificateur de sortie, de type push-pull, fonctionne en classe B. Toutes les liaisons sont directes. Ce sont des amplificateurs différentiels qui sont caractérisés par :
♦ Un gain en tension très important : µD = µ ≈ 105 à 107.
♦ Une impédance d’entrée très grande : RE ≈ 105 à 1012 Ω.
♦ Une impédance d’entrée de mode commun très grande : REMC ≈ 108 à 1012 Ω.
♦ Une impédance de sortie faible : RS ≈ 10 à 500 Ω.
♦ La rejection du mode commun (µD/µMC) est très grande.
♦ La réponse en fréquence va du continu jusqu’à des fréquences assez élevées : le produit gain-bande passante peut dépasser 100 MHz.
♦ Ils possèdent deux entrées notées + (l’entrée non inverseuse) et – (l’entrée inverseuse) mais ont une seule sortie.
♦ Ils utilisent, sauf exception, deux alimentations + U et – U, symétriques