Généralités

Les Amplificateur Opérationnels en régime linéaire sont utilisés pour réaliser les opérations mathématiques telles que:

De plus les AOP sont utilisés dans les montages de conversion à savoir:

Cependant en régime linéaire, l'amplificateur opérationnel doit être correctement alimenté pour que la grandeur de sorite ne soit pas déséquilibrée.

---

Amplificateur opérationnel en régime linéaire

Suiveur

C'est le montage adaptateur d'impédance, il présente une impédance d'entrée infinie et une impédance de sortie nulle. La tension de sortie est égale à la tension d'entrée.

Généralement les amplificateurs suiveurs sont utilisés à l'entrée des amplificateurs inverseur ou non inverseurs pour augmenter les impédances d'entrée. Les montages non inverseurs et suiveurs sont fréquemment utilisés dans les régulateurs de tension à ampli OP.

Amplificateur non inverseur

Pour un amplificateur non inverseur, la tension d'entrée est appliquée à l'entrée inverseuse.

Soit A le gain en tension de l'amplificateur en bande fermée.
A=V_S/V_e ; A=1+R_F/R

Amplificateur inverseur

La tension d'entrée est appliquée à l'entrée inverseuse.

Sommateur inverseur

Sommateur non inverseur

Amplificateur différentiel

Trouvons V_S1 en court-circuitant V₁

L'application du principe de superposition donne immédiatement la tension ci-dessus.
Dans le cas particulier où Z'₁=Z₁=Z'₂=Z₂=R
V_S=V₂-V₁
Le montage devient un soustracteur.

Montage intégrateur

Pour calculer la tension de sortie d'un montage intégrateur nous supposons que:

D'où les relations suivantes

Montage dérivateur

Les hypothèses concernant l'amplificateur opérationnel et les conditions initiales sont les mêmes que précédemment

Convertisseur numérique analogique (CNU)

Un signal analogique S_A(t) est un signal continu au sens mathématique du terme donc la valeur est fonction de la variable continue t. t ici est le temps S_A(t) possède une dimension.
Un signal numérique S_N(nT_E) est un signal discontinu donc la valeur est fonction d'une variable discontinue nT_E, n appartient à N. T_E est la période d'échantillonnage des mesures S_n(nT_E) n'a pas de dimension

A un signal numérique d'entrée le convertisseur numérique analogique fait correspondre un signal analogique de sortie proportionnel à la valeur numérique représentée par le signal d'entrée.
A des instants T_E, 2T_E... nT_E imposer par une horloge, l'information numérique d'entrée est exprimée sous la forme d'un nombre N codé dans le système binaire au moyen de P élément binaire. N=(a_p-1,a_p-2,...an)
Le signal de sortie est un signal analogique U_S(t) défini par la relation U_S(t)=q.N
q: quantité de convertisseur
N: le nombre numérique d'entrée.

Exemple Convertisseur Numérique Analogique (CNA) à résistances pondérées

La structure ci-dessus est celle d'un sommateur analogique. Le signal numérique d'entrée N est défini par les éléments binaires D_n-1 à D₀. Ceux-ci commandent respectivement les interrupteurs K_n-1 à K₀
Cela permet d'affecter différentes valeurs à l'intensité i du courant. Ce dernier est converti en tension de sortie U_S au moyen de l'AOP. Le signal de sortie U_S(t) est U_S(t)=q₀N avec q₀= (-1/2ⁿ)U_ref

Discontinuité du signal analogique de sortie

Dans une chaîne de traitement numérique une séquence de commande est une suite de nombre [N] présente à l'entrée du CNA au rythme imposé par un signal d'horloge de période T_E. En sortie on dispose d'un signal analogique U_S(t) discontinu, un filtre passe bas F est utilisé pour utiliser pour l'éliminer les harmoniques de fréquence d élevées, ce filtre restitue le signal U_S(t) lissé.

Convertisseur analogique numérique (CAN)

Il fait correspondre à un signal analogique PP à un signal numérique de sortie
U₂(t) est une tension analogique. A chaque instant le signal de sortie N est un nombre codé au moyen de P éléments binaires.
N=(a_p-1;a_p-2;a₀)

Exemple de CAN convertisseur

La tension U_e à convertir est comparée à une trame de tension U_r(t) qui est obtenu en chargement un condensateur de capacité C_e par un courant d'intensité constante I₀.
Tant que la tension U_e>U_r(t) la sortie du comparateur impose un niveau 1 à l'entrée de l'horloge E₁ de la porte "ET". Le compteur binaire C_b enregistre les impulsions d'horloge U_A(t) de période T_A. Dès que la tension rampe U_r(t) atteint la valeur U_e, le comparateur impose à l'entrée E₁ un niveau logique "0". Le comptage s'arrête.
Le contenu du compteur est alors N. N=K.U_e

 

---

Amplificateur opérationnel en régime non linéaire

Comparateur tout ou rien

Les AOP non linéaires n'ont pas de boucle. C'est un AOP monté en boucle ouverte, il fonctionne en saturation.

Schéma de principe

Fonctionnement

A₀: gain à boucle ouverte (gain très élevé)

L'AOP fonctionne en saturation, c'est-à-dire V_S serait soit nul, soit égale à la tension positive de saturation, soit V_S serait égale à la tension négative de saturation.
V_Sat=+V_CC ; -V_Sat=-V_CC