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T.P.
L’amplificateur opérationnelle
A / L’amplificateur opérationnelle
1 / Notion d’amplification
Expérience :
On relie un micro directement à un haut parleur ; que se passe-t-il quand on parle dans le micro ?
Conclusion :
On a besoin d’utiliser un amplificateur qui va amplifier la tension d’entrée, donc : Us > Ue.
On définit le gain de l’amplificateur comme : G = Us / Ue
2 / Description
L’amplificateur opérationnelle n’est pas un dipôle (il possède plusieurs bornes d’entrées et de sorties).
Il doit être alimenté par un générateur de tension continue (souvent : - 15 V ; 0 V ; + 15 V).
Remarque : On commence toujours par l’alimenté, et on éteint toujours en dernier son alimentation.
Schéma :
On simplifie cette schématisation en ne représentant plus l’alimentation (elle reste toujours branchée tout de même).
Schéma :
Remarque :
Les courants qui entrent par les entrées E+ et E- ont des intensités très faibles ; on les considère comme nuls.
La tension (différence de potentielle) entre E+ et E- est très faible ; on la considère comme nulle.
B / Le montage dit « amplificateur inverseur »
1 / Montage:
2 / Étude théorique
Loi d’ohm pour R1 :
Loi d’ohm pour R2 :
Loi des nœuds en A :
Loi d’additivité pour la maille (M1, B , A, E-, E+, M2) :
Loi d’additivité pour la maille (M3, C, A, E-, E+, M2) :
Exprimer, alors, le gain en fonction de R1 et R2.
3 / Étude en régime continu
Rappel :
Brancher l’alimentation extérieure sur la plaquette de travail de l’amplificateur opérationnelle (toujours brancher cette alimentation extérieure avant tout autre branchement et ne la débrancher qu’à la fin).
Schéma :
Faire varier la tension d’entrée Ue entre 0V et 2V.
Mesures :
Graphe :
Représenter l’évolution de la tension de sortie (Us) en fonction de la tension d’entrée (Ue) en utilisant le logiciel « Regressi » (imprimer la courbe).
Conclusion :
Signe de Ue :
Signe de Us :
Donc le gain est ……………………….. ; le montage est donc …………………………. .
Calculer le rapport : R2 / R1 = ……………………………………………………………….. .
Tant que la tension d’entrée Ue n’est pas trop importante, le rapport « Us / Ue »est constant.
Et : Us / Ue = …………… .
Donc, on a bien : G = Us / Ue = ………………..
Le montage est donc amplificateur inverseur.
Lorsque la tension d’entrée Ue devient trop importante, l’amplificateur opérationnel est saturé, et :
Us = U saturé = …………….., U saturé étant la tension de saturation.
C / Le montage amplificateur non inverseur
1 / Le montage expérimental
2 / Étude théorique
Loi d’ohm pour R1 :
Loi d’ohm pour R2 :
Loi des nœuds en A :
Loi d’additivité pour la maille (M1, A, E, M2) :
Loi d’additivité pour la maille (M3, S, A, E, M2) :
Exprimer, alors, le gain en fonction de R1 et R2 :
3 / Étude en régime continu
Expérience : Réaliser le montage
Mesures : Faire varier la tension Ue entre 0 V et 2 V.
Graphe :
Représenter l’évolution de la tension de sortie (Us) en fonction de la tension d’entrée (Ue) en utilisant le logiciel « Regressi » (imprimer la courbe).
Conclusion :
Signe de Ue :
Signe de Us :
Donc, le gain est ……………………… ; le montage est donc …………………………………… .
Calculer le rapport : 1 + ( R2 / R1) = …………………………………..
Tant que la tension d’entrée Ue n’est pas trop importante, le rapport « Us / Ue » est constant.
Et : Us / Ue = ……………….
Donc, on a bien :
G = Us / Ue = ………………………….
Le montage est donc amplificateur non inverseur.
Lorsque la tension d‘entrée Ue devient trop importante, l’amplificateur opérationnel est saturé.
Remarque :
L’amplificateur opérationnel ne fonctionne donc qu’à la condition que la tension d’entrée soit faible et à pour but d’amplifier (de façon linéaire) cette tension pour qu’elle soit utilisable.
Remarque : chaîne d’acquisition
D / Le montage comparateur
L’amplificateur, utilisé en régime saturé, permet de réaliser la comparaison de deux tensions.
1 / Le montage
2 / Étude du montage
On fixe Ue1 à …………… et on fait varier Ue2 entre 0 V et 2 V.
Mesures :
Graphe :
Tracer la représentation graphique de la tension de sortie (Us) en fonction de Ue2 en utilisant le logiciel « Regressi » (imprimer la courbe).
Conclusion :
Le montage ne fonctionne qu’en régime saturé : la tension de sortie Us ne peut prendre que deux valeurs, notées Usat et – Usat :
. Si …………………………….., alors Us = ………………….
. Si …………………………….., alors Us = ………………….
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