Amplificateur Opérationnel

L'amplificateur Oprationnel est un composant actif, alimenté dont nous donnerons une méthode de résolution.

Présentation.

Régimes de fonctionnement d'un amplificateur opérationnel.

Il ne s’agit pas ici d’étudier tous les montages possibles, mais uniquement de voir les différents fonctionnements de l’amplificateur opérationnel en fonction du type de réaction.

Sans réaction

Réaction négative

Réaction positive

Deux types de réactions

1. Fonctionnement sans réaction.

   La présence de la moindre réaction à l’entrée entraîne l’amplificateur opérationnel en saturation. Le fonctionnement n’est jamais linéaire, on obtient un comparateur.

    

   

   Par exemple, si la tension d’entrée est appliquée sur l’entrée non inverseuse, il faut appliquer une tension dite de référence sur l’autre entrée, c’est à dire sur l’entrée inverseuse.

   On obtient alors le montage suivant :

   Le fonctionnement du montage est donc évident :

   si v_e > V_ref alors v_ed > 0 ce qui entraîne v_s = Vsat⁺

   sinon v_e < V_ref alors v_ed < 0 ce qui entraîne v_s = Vsat^-

   Ce type de montage ne fonctionne donc qu’en commutation.

   Pour pouvoir fonctionner en régime linéaire, il est nécessaire qu’il y ait une réaction de la sortie sur une des entrées.

    

2. Fonctionnement avec une réaction négative.

   

   avec

   on en déduit : ce qui correspond à une équation de droite de pente négative : Pente négative Û Réaction négative.

   

   On peut remarquer, qu’il n’y a qu’un seul point d’intersection avec la caractéristique de lamplificateur opérationnel ; le point de fonctionnement est donc obligatoirement stable.

   Le point de fonctionnement peut se trouver en zone linéaire à condition que la valeur absolue de v_e ne soit pas trop grande ; dans ce cas, les coordonnées du point de fonctionnement sont :

   

   Conclusion :

    

   Un montage à réaction négative peut fonctionner en zone linéaire,

   ce qui correspond, pour un amplificateur opérationnel idéal à ;

   on l’étudie donc d’abord en zone linéaire,

   on détermine ensuite les limites de la zone linéaire.

    

3. Fonctionnement avec une réaction positive.

   Il suffit d’inverser les bornes d’entrée du montage précédent.

   

   avec

   on en déduit : ce qui correspond à une équation de droite de pente positive : Pente positive Û Réaction positive.

    

    

   

   On constate qu’il y a maintenant trois points d’intersection : S- , I et S+.

    

   Le point d’intersection I est un point de fonctionnement instable.

   En effet, supposons que v_s varie très légèrement, par exemple augmente, les résistances R₁ et R₂ vont ramener sur l’entrée non inverseuse une tension légèrement supérieure, ce qui fait augmenter v_ed . Cette aumentation de v_ed va faire augmenter considérablement v_s . Donc, une petite augmentation de v_s entraîne une grande augmentation de v_s , le phénomène est cumulatif et la tension de sortie est rapidement entraînée vers la saturation.

   Les deux seuls points de fonctionnement possibles sont donc S- et S+ : ce type de montage fonctionne obligatoirement en saturation, il s’agit d’un comparateur.

    

4. Fonctionnement avec les deux types de réaction.

donc :

Donc, le type de réaction dépend du signe du terme entre parenthèses, et, si on note :

coefficient de réaction positive et

coefficient de réaction négative.

On peut écrire que la réaction est négative si le coefficient de réaction négative est supérieur au coefficient de réaction positive.