Montage amplificateur opérationnel
Il existe de nombreux montages à base d' amplificateur
opérationnel:
L’entrée notée ‘-‘ est appelée : entrée inverseuse
L’entrée notée ‘+’ est appelée : entrée non inverseuse
Suiveur
Amplificateur inverseur
Amplificateur non inverseur
Soustracteur
Sommateur
Comparateur
Filtre passe-bas du 1er ordre avec suiveur
Compateur à hystérésis
ou trigger de Schmitt (montage inverseur)
Compateur à hystérésis
ou trigger de Schmitt (montage non inverseur)
Intégrateur
Dérivateur
Amplificateur logarithmique
Amplificateur exponentiel
Filtre actif type Sallen & Key
Filtre actif type Sallen & Key passe-bas
Filtre actif type Sallen & Key passe-haut
Filtre de Rauch
Préamplificateur RIAA ou correcteur RIAA
Redresseur actif simple alternance sans seuil
Multivibrateur astable
Montage suiveur:
La tension Us de sortie est donnée par:
Us=Ue
Etant donné ce résultat, vous vous demandez
pourquoi utiliser ce montage, car la tension de sortie est égale
à la tension d'entrée. On notera que l'amplificateur opérationnel
est un composant actif et qu'il possède une faible impédance
de sortie. A savoir qu'il sera capable de se comporter comme une source
de tension. Cela est utile lorsque qu'en entrée vous appliquez
une tension ayant un faible pouvoir de support de la charge. On parlera
ainsi d'étage "tampon" ou "buffer".
Bien sûr cela ne va pas sans modification du signal
d'entrée: il faut donc être prudent à l'offset introduit
par l'AOP, la distorsion qu'il va insérer sur le signal d'entrée,
son produit gain bande et ainsi son pouvoir à laisser passer correctement
des signaux à fréquence
élevées, sa dynamique d'entrée et de sortie afin
de ne pas saturer sa sortie, le bruit qu'il insére etc.
On note que l'entrée et la sortie ne sont pas inversées.
Montage amplificateur inverseur:
La tension de sortie est donnée par:
On remarque que la tension de sortie est inversée par rapport à l'entrée
(elle est multipliée par -1) et que grâce au choix de R1 et
R2, on peut insérer un gain.
On remarque aussi sur ce schéma que l'entrée
non inverseuse est reliée à la masse. L'alimentation de
ce schéma se fait de manière symétrique (+Vcc, -Vcc).
Nous n'avons donc pas inséré de composante continue à
notre signal de sortie. Si l'amplificateur opérationnel est alimenté
de manière non symétrique (+Vcc, GND), nous insérons
un pont diviseur résistif, découplé
en son point de sortie, sur l'entrée + de l'AOP.
D'aprés le principe de fonctionnement de l'AOP
que nous avons vu, si l'entrée + est reliée à la masse, l'entrée - (inverseuse) y
est aussi. D'où en entrée d'aprés la loi d'Ohm:
Ue = R1 Ie et Us = R2 Is
Ue tension d'entrée, Ie courant d'entrée.
Le courant d'entrée de l'entrée inverseuse étant
trés faible, on peut dire que Ie = - Is.
D'où la formule de départ en calculant Ue/Us.
Montage amplificateur non inverseur:
La tension de sortie est donnée par:
La tension sur l'entrée - est donnée par le
diviseur de tension
(R1 R2): V- = R1/(R1 + R2).
Or d'après notre principe enoncé ici,
V+ = V-, d'où Us/Ue.
Montage soustracteur:
La tension de sortie est donnée par:
Dans le cas général ou chaque résistance
est différente nous avons:
Montage sommateur:
La tension de sortie est donnée par:
Montage comparateur:
Dans ce montage à base d’amplificateur opérationnel monté en comparateur,
nous appliquons 2 tensions U1 et U2 directement aux bornes des entrées inverseuses
et non inverseuses. Lorsque la tension U1 est supérieure à U2 la tension
en sortie de l’amplificateur opérationnel, la tension de sortie Us est alors
à son maximum. Au contraire, lorsque U1 est inférieure à U2, la tension
de sortie de l’AOP est à son minimum.
Filtre passe bas du premier ordre avec suiveur:
La fréquence de coupure à -3dB de ce filtre passe bas est donnée par :
Comparateur à hystérésis ou trigger de Schmitt (montage inverseur):
Seuils de basculement:
Comparateur à hystérésis ou trigger de Schmitt (montage non inverseur):
Seuils de basculement:
Montage intégrateur:
La tension de sortie est donnée par:
On remarque que la tension de sortie sera l’intégrale de la tension d’entrée
multipliée par un gain -1/RC. Ainsi si on injecte un signal carré en entrée,
nous obtiendrons un signal triangulaire en sortie.
| Entrée | Sortie |
| Carré | Triangle |
| Sinus | Cosinus ou sinus déphasé (insertion d’un déphasage) |
| Signal constant | Rampe |
| Triangle | Signal en x² |
Montage dérivateur:
La tension de sortie est donnée par:
Pour ce montage, nous remarquons que la sortie sera la dérivée de notre tension
d’entrée: si nous injectons en entrée un signal triangulaire, nous obtiendrons
un signal carrée en sortie. C’est le montage inverse du montage intégrateur.
Amplificateur logarithmique:
Amplificateur exponentiel:
Filtre actif type Sallen & Key:
Voici la structure générale d’une structure Sallen et Key à base d’amplificateur
opérationnel. Nous remarquons 4 composants passifs sous forme Zx :
ces composants peuvent être des résistances ou des condensateurs.
Filtre actif type Sallen et Key passe bas:
Filtre actif type Sallen et Key passe haut:
Filtre de Rauch:
Filtre de Rauch passe-bas
Filtre de Rauch passe-haut
Filtre de Rauch passe-bande
Préamplificateur RIAA ou correcteur RIAA:
Redresseur actif simple alternance sans seuil:
Multivibrateur astable
