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Les applications de l'amplificateur opérationnel sont divisées en deux grandes catégories suivant la nature de la contre-réaction :
Un dernier ensemble de montages regroupe les structures mixtes ou spéciales : double contre-réaction ou insertion de composants particuliers. Dans ce cas, on ne peut pas, a priori, établir un type de fonctionnement.
Les résistances utilisées dans les schémas de cet article sont de l'ordre du kΩ. Des résistances de moins d'un kΩ nécessiteraient trop de courant et pourraient endommager l'amplificateur. Des résistances de plus d'un MΩ engendreraient trop de bruit thermique et des erreurs significatives dues aux courants de polarisation.
La sortie est proportionnelle à la différence des signaux appliqués aux deux entrées.
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors .
Il y a aussi une contre-réaction négative (liaison physique entre sortie et entrée inverseuse), donc l'étude se fait en mode linéaire, ce qui engendre et .
Calcul des potentiels et :
Le signal en sortie est en opposition de phase par rapport au signal d'entrée.
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors .
Il y a aussi une contre-réaction négative (liaison physique entre sortie et entrée inverseuse), donc l'étude se fait en mode linéaire, ce qui engendre et .
Donc : et d'après le théorème de Millman : .
Additionne plusieurs entrées pondérées
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors .
Il y a aussi une contre-réaction négative (liaison physique entre sortie et entrée inverseuse), donc l'étude se fait en mode linéaire, ce qui engendre et .
Application du théorème de Millman en
Or :
Ainsi :
On obtient le résultat escompté :
Voir « Amplificateur différentiel ».
La sortie est proportionnelle à l'intégrale temporelle de la tension d’entrée.
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors et que . Le courant traversant R et C est donné par :
Il peut aussi être exprimé en fonction de la tension de sortie :
En utilisant les deux équations précédentes on obtient :
La sortie est proportionnelle au taux de variation de la tension d’entrée.
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors et que . Le courant traversant R et C est donné par :
Il peut aussi être exprimé en fonction de la tension d'entrée :
En utilisant les deux équations précédentes on obtient :
Le gain est réglable à l'aide d'une seule résistance qui peut venir se connecter aux bornes d'un circuit intégré ou autre. Ce circuit est réalisé de manière intégrée permettant ainsi une grande précision sur les résistances R ainsi qu'une très bonne stabilité thermique.
Le premier étage de l'amplificateur d'instrumentation ne génère pas d'erreur de mode commun grâce à sa symétrie.
L'impédance équivalente de ce montage est définie par :
les deux fréquences de coupures de ce montage sont :
L'impédance équivalente de ce montage est donc :
les deux fréquences de coupures de ce montage sont :
Si on a :
Supposons que l'amplificateur opérationnel soit parfait, alors et que . Le courant est donné par :
Si on considère la tension d'une masse à l'autre (utilisation de la loi des mailles), il est possible d'écrire :
En utilisant les deux équations précédentes (on remplace dans la deuxième formule) on obtient :
Ce qui permet de calculer la résistance d'entrée :
Ce montage se comporte comme une diode idéale.
Pour étudier ce montage, il faut considérer deux cas : lorsque la diode est passante ou lorsque la diode est bloquée.
La fonction de ce montage est de « sauvegarder » la valeur la plus élevée de .
Si , la sortie de amplificateur tend vers , la diode est passante ce qui charge le condensateur C, et augmente jusqu'à égaliser l'entrée et la sortie.
Si , la sortie de l'amplificateur tend vers , la diode est bloquée, et la tension de sortie reste constante.
L'interrupteur permet de réinitialiser le dispositif.Attention, ce schéma est un schéma de principe : utilisé tel quel, ses caractéristiques dépendent de la température[1],[2].
Attention, ce schéma est un schéma de principe : utilisé tel quel ses caractéristiques dépendent de la température.
= si (V1 > V2) ⇒ VS= +VCC / si( V1 < V2 ) ⇒ VS= -VCC
Tension de basculement positif :
Tension de basculement négatif :
T pour threshold, signifiant seuil.
Note : remarquez la position des entrées inverseuse et non inverseuse par rapport au montage amplificateur-inverseur.
Pour cette étude, on considérera que l'amplificateur opérationnel utilisé est parfait, et qu'il fonctionne en « mode comparateur » car il utilise une contre-réaction sur l'entrée non inverseuse de l'AOP. Le gain différentiel de l'amplificateur étant infini, la tension de sortie Vs ne peut valoir que +Vcc ou -Vcc suivant le signe de la tension différentielle Vdiff.
La tension Ve annulant la tension différentielle Vdiff vaut donc :
Suivant le signe de Vs, on peut définir une tension de basculement positif VT+ faisant passer la sortie Vs de -Vcc a +Vcc, et une tension de basculement négatif VT− faisant passer Vs de +Vcc a -Vcc :
Tension de basculement positif :
Tension de basculement positif :
Tension de basculement négatif :
T pour threshold, signifiant seuil.
Pour cette étude, on considérera que l'amplificateur opérationnel utilisé est parfait, et qu'il fonctionne en « mode comparateur » car il utilise une contre-réaction sur l'entrée non inverseuse de l'AOP. Le gain différentiel de l'amplificateur étant infini, la tension de sortie Vs ne peut valoir que +Vcc ou -Vcc suivant le signe de la tension différentielle Vdiff.
La tension Ve annulant la tension différentielle Vdiff vaut donc :
Suivant le signe de Vs, on peut définir une tension de basculement positif VT+ faisant passer la sortie Vs de +Vcc a -Vcc, et une tension de basculement négatif VT− faisant passer Vs de -Vcc a +Vcc :
Tension de basculement positif :
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