L’amplificateur opérational

On doit le terme d’amplificateur opérationnel à John R.Ragazzini en 1974. Les amplificateurs opérationnels ont été initialement développées a l’aire des tubes électroniques, ils étaient utilisés dans les calculateurs analogiques. Actuellement, les amplificateurs opérationnels sont généralement disponibles sous forme de circuits intégrés tel que le µA 741, LM 312 etc……….

Un amplificateur opérationnel qui est aussi appelé ampli-op ou ampli op, AO, ou bien aussi tout simplement AOP, AOP est un amplificateur différentiel. C’est donc un amplificateur électronique qui amplifie une différence de potentiel électrique présente à ses deux entrées. L’amplificateur opérationnel permet par sa structure différentielle de réaliser des montages de type asservissement. Un grand gain permet alors d’avoir une très bonne précision dans les fonctions que l’on souhaite réaliser. Dans ce chapitre, on propose alors de rappeler ce qu’est un amplificateur opérationnel, en indiquant les deux types de contre-réaction linéaire utilisée typiquement. On aborde les caractéristiques réelles des amplificateurs opérationnels, qui permettent indéniablement de concevoir ou d’analyser différents circuits. Il est aussi à noter que l’amplificateur opérationnels permet de réaliser différentes opérations mathématiques tels que l’addition, la soustraction, la multiplication, la division, la fonction log la fonction exponentielle, etc…

Pour mettre en évidence l’utilisation et l’utilité de ce composant considéré comme figure de proue de l’électronique analogique, nous allons dans un premier temps donner quelques généralités sur L’amplificateur opérationnel, son schéma synoptique et interne ainsi que ses caractéristiques. Nous présenterons alors les montages usuels de ce dernier en définissant l’utilité de chacun de ces montages.

Présentation des amplificateurs opérationnels :

Comme nous avons déjà mentionné auparavant, l’AOP est l’un des circuits les plus utilisés en électronique analogique. C’est un circuit intégré linéaire possédant une entrée inverseurs et une deuxième entrée non inverseurs, un gain idéalement infini, une Bande passante idéalement infinie aussi, une très forte impédance d’entrée idéalement infinie et une très faible impédance de sortie. Ce composant a besoin d’être Polarisé par un ou deux générateurs de tension continue. Ce composant est considéré comme une source de tension commandée par une tension différentielle d’entrée. Cet amplificateur est à grand gain : le 1er étage d’amplification le constituant est un étage différentiel d’entrée, il est suivi d’un étage de gain lui conférant son gain important, cet étage sera suivi d’un étage de sortie qui est généralement un amplificateur de type Puch pull .En schématisant nous pouvons considérer qu’un amplificateur comprend quatre étages :

✿ Un étage d’entrée différentiel chargé d’amplifier une différence de potentiel entre deux signaux (V+ et V-) et A. (V+ -V-).
✿ Un étage présentant un très fort gain, idéalement proche de l’infini.
✿ Un étage adaptateur d’impédances.
✿ Un étage de sortie permettant de délivrer le signal de sortie avec une faible résistance.

Principe de fonctionnement de l’amplificateur opérationnel

Symbole de l’AOP :

Nous l’avons déjà présenté auparavant que l’AOP est un amplificateur différentiel, donc doté de deux entrées , l’une non inverseuse (V+) et l’autre inverseuse (V-), et d’une seule sortie (s) : Le triangle le représentant symboliquement signifie qu’il s’agit d’un composant unidirectionnel. Ce composant électronique contre réctionné permet de réaliser différentes opérations mathématiques, on citera entre autre l’addition, la soustraction, l’intégration, la dérivation, la fonction logarithme et exponentielle conduisant à la multiplication et la division. Il peut aussi être utilisé en comparateur, en redresseur, etc…………. Il possède au moins cinq pattes :

➤ 1 entrée inverseuse notée « – »
➤ 1 entrée non-inverseuse notée « + »
➤ 1 sortie
➤ 2 broches pour la polarisation de ce composant .

Schéma interne de L’AOP:

Au niveau de cette représentation on peut distinguer le gain, ainsi que les impédances d’entrée et de sortie de ce dernier qui bien entendu doivent répondre à des critères précis. Vue de son entrée, l’AOP est équivalent à une impédance d’entrée (Ze) Vue de sa sortie, il peut être représenté par un générateur équivalent de Thévenin. Qui est donc une source réelle de tension de force électromotrice G0 (u-v) et d’impédance interne (impédance de sortie dans ce cas) (Zs).