ETUDE DE QUELQUES FONCTIONS DE L’ELECTRONIQUE

Jocelyn

Description

eeeeeeeeeChapitre B .1.3 Etu de de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Am plificateur opérationnel1°) L’Amplificateur Intégré Linéaire (A.I.L ) :Rappeler brièvement:a) la définition et le schéma électrique d’ un A.I.L parfait : tension différentielle d'entrée.A : amplification de tension différentielle.vdL'impédance d'entrée est très grande ( tend vers l'infini) d'où i = i =0 A.e+ e-L'impédance de sortie est considérée comme nulle, la sortie est une source de tension parfaite.ie--uA svd+ie+b) la caractéristique de transfert d’un A. I.L : u = f( )sc) les conditions de fonctionnement linéaire et non linéaire d’un montage à A.I.L.• S'il existe une connexion ( fil ou résistance) entre l'entrée inverseuse et la sortie,alors le fonctionnement linéaire est possible (dans les limites de l'alimention de+ - + -l'Aop) -> 0 V, alors = e - e = 0V <=> e = e• S'il n'y a pas de connexion ou une entre l'entrée non inverseuse et la sortie, alors lefonctionnement est en saturation, est non négligeable, on s'intéresse à son signe.Si >0 V alors u = + V ; si < 0V alors u = -Vs cc s ccB ernaud J 1/8-eŁ-----Ł-ł-ł-------eChapitre B .1.3 Etu de de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Am plificateur opérationnel2°) Fonctionnement en linéaire:2.1) Montage amplificateur de différencea) Réaliser le montage suivant:R2R1-ve1+vsR3ve2R4AOp parfait donc i = i =0 A. Réaction entre l'entrée inverseuse et ...

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Extrait

Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

1°) L’Amplificateur Intégré Linéaire (A.I.L ) :

Rappeler brièvement: a) la définition et le schéma électrique d’un A.I.L parfait Α: tension différentielle d'entrée. A vd : amplification de tension différentielle. L'impédance d'entrée est très grande ( tend vers l'infini) d'oùi e+ =i e- =0 A. L'impédance de sortie est considérée comme nulle, la sortie est une source de tension parfaite. i e- -

Α

i + e

b) la caractéristiq

A vd Α +

s

u s

c) les conditions de fonctionnement linéaire et non linéaire d’un montage à A.I.L.

Bernaud J

•

•

S'il existe une connexion ( fil ou résistance) entre l'entrée inverseuse et la sortie, alors le fonctionnement linéaire est possible (dans les limites de l'alimention de l'Aop)Α-> 0 V, alorsΑ=e + -e - = 0V <=>e + =e - S'il n'y a pas de connexion ou une entre l'entrée non inverseuse et la sortie, alors le fonctionnement est en saturation,Αest non négligeable, on s'intéresse à son signe. SiΑ>0 V alorsu s = + V cc ; siΑ< 0V alorsu s = -V cc

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

2°) Fonctionnement en linéaire:

   

v e1

v e2

2.1) Montage amplificateur de différence

a)

Réaliser le montage suivant:

ve1

ve2

R1

R3

R2

-

+

R4

vs

AOp parfait donc i e+ =i e- =0 A. Réaction entre l'entrée inverseuse et la sortie, donc le fonctionnement linéaire est possible;Α-> 0 V, alorsΑ=v e+ -v e- = 0V <=>v e+ =v e-

Bernaud J

i

i

Exprimer le potentiel de l’entrée inverseuse en fonction dev s ,v e1 , R 1 , R 2.   R R 2 i v i 1 %v e e% 1 1 R 1 V v%v e%s i= 0A v s i1 e- v R 2 e- v 1 %v v%v v 1 v v e v s e e% 1 e%s Û e e% % % 1 % # 1v# Û v 1 # R v 1v ç æ R R 1 #R 2 ♣ ƒ v R e 1 1 R v s 2 e ( R 1 2 R 1 1 ) R e 1 R 1 s 2 e è R 2 1 R 2 ø R 1 R 1 R 2 R 2 % %

R v R v æ 2 1 1 v ♣ ƒ e% 1 ç è R e 1 # # R 2 s ø

Exprimer le potentiel de l’entrée non inverseuse en fonction dev e2 , R 3 , R 4.

i

R 4

R 3 i e+ = 0A

v  e+

Loi du pont diviseur :

v # 1 R 4 e R 3 # v R e2 4

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

On pose R 3 = R 1 et R 2 = R 4 , exprimerv s en fonction dev e1 ,v e2 , R 1 2 . et R Justifier le nom du montage. v e 1v e # % v e R 4 v R 2 v1v æ 1 ç R 2 v e1 #R 1 v s ƒ ♣ 1 1 #e2e2e% R 3 #R 4 R 1 #R 2 è R 1 #R 2 ø R 2 v e2 1R 2 v e1 #R 1 v s ÛR 2 v e2 %v e1 1R 1 v s R 2 v1v%v s R 1 e2e1  Le rapport R 2 /R 1 peut correspondre à une amplification et on a bien la différence des deux tensions d'entrée. b) Etude pratique:

Pr V F

V e1 = 1 V

La tension de sor s constituée d'une composante continue ( V e1 ) et d'une composante alternativev e2 (t) v s (t) =v e2 (t) -V e1

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

/

v e

ve

2.2) Montage dérivateur

a) Réaliser le montage suivant:

C

R

vs

d t ).

une masse fictive sur l'entrée inverseuse.

i

u C

i   u i  R =0A e-

Masse fictive

V

A t = 0 s, le condensateur C est déchargé, q = 0 C etv e (t) = 0. Montrer quev s (t).= - RC ( d (v e (t).)

AOp parfait donc i e+ =i e- =0 A. Réaction entre l'entrée inverseuse et la sortie, donc le fonctionnement linéaire est possible;Α -> 0 V, alorsΑ=v e+ -v e- = 0V <=>v e+ = v e- . On a iciv e+ = 0V d'oùv e- = 0V on a

v s

i C  du C 1 dt u C 1v e

u R 1Ri1 %v s C e v s 1 %Ri1 % d CR ud t 1 % v RC dt d

Justifier le nom du montage:

b) Etude pratique:

v s  dérivée(t) est la fonction dev e (t).

Prendre R = 10 kWet C = 100 nF, placer une résistance de 330Wen série avec C pour amortir les oscillations apparaissant à la sortie du montage. Visualiserv e (t) etv s (t) avecv e (t) étant successivement, une tension en dents de scie et une tension sinusoïdale, à la fréquence de 200 Hz avec pour valeur maximale,

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

 2.3) Montage intégrateur

Bernaud J

a)

ve

Réaliser le montage suivant:

R

C

vs

A t = 0 s, le condensateur C est déchargé, q = 0 C etv e (t) = 0.

b) Etude pratique:

Prendre R = 10 kWet C = 10 nF, placer une résistance de 470 kWaux bornes de C pour corriger les imperfections de l’A.I.L. Visualiserv e (t) etv s (t) avecv e (t) étant successivement, une tension en dents de n  

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

3°) Fonctionnement en non linéaire ( en saturation)

3.1) Montage en comparateur simple

ve

a)

Montage 1:

Prendre une tension en dents de scie de valeur maximale 8 V, de fréquence 500 Hz pourv e (t). Relever les chronogrammes dev e (t) etv s (t); observer l’allure dev s = f (v e ). vs Vérifier que l’ A.I.L fonctionne en saturation, commenter vos relevés.

on est donc bien en saturation.Il n'y a pas de réaction entre une entrée et la sortie, le fonctionnement linéaire n'est pas possible, on s'intéresse donc au signe deΑ. SiΑ>0 V alorsu s = + V cc ; siΑ< 0V alorsu s = -V cc ; avecΑ=e + -e - =v e – 0 =v e

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b)

Montage 2 :

vref

ve

vs

Prendre une tension en dents de scie de valeur maximale 8 V, de fréquence 500 Hz pourv e (t).

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

Relever les chronogrammes dev e (t) etv s (t); observer l’allure dev s = f (v e ) pour V réf = (- 3 V, 2 V, 5V). Commenter vos mesures et justifier le nom de comparateur simple donné au

Mê e- réf Le changement de valeur dev s se fait pour la valeur de V réf , on a bien une comparaison dev e par rapport à V réf  de comparaison V. On a donc un seul seuil réf . Siv e > - 3V alorsv s et -Vcc dans le cas où+Vcc v e <-3V. =

3.2) Montage en comparateur à hystéresis

Bernaud J

ve

v+

R2 R1

vs

Prendre une tension en dents de scie de valeur maximale 8 V, de fréquence 500 Hz pourv e (t). R 2 = 100 kW∃ Relever les chronogrammes dev e (t) etv s (t); observer l’allure dev s = f (v e ) pour R 1 = 22 kW∃examiner le sens de parcours du cycle en diminuant fortement la fréquence de la tension d’entrée.

Déterminer les valeurs dev e (t) qui provoquent le basculement de l’A.I.L.

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Chapitre B.1.3 Etude de quelques fonctions de l'électronique utilisant un Amplificateur opérationnel

 

Basculement pour v e = +/- 2,7V

1 # V cc 1 %V cc

pont diviseur de tension. Conclusion. Α 1v # %v e Α 20Ûv # 2v e oralsv s Α 00Ûv # 0v e asrolv s avec v # 1 R 1 R 1 #R 2 v s  D'oùv + = +/- 2,7 V. Cela correspond bien aux valeurs pour lesquelles on a la transition.

Vérifier votre conclusion précédente en observant l’allure dev s = f (v e ) pour R 1 = 10 kWet 1 comparateur à hys

la variation dev e  le changement de la valeur dev s (+ Vcc-> -Vcc )se fait àv + =v e >0V alors que lors de la décroissance dev e le changement de la valeur dev s (-Vcc-> +Vcc )se fait àv + =v e <0V.

Bernaud J

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