Un amplificateur opérationnel (abrégé en ampli-op) est un amplificateur de tension à gain élevé, à couplage direct et à entrée différentielle, généralement à sortie asymétrique. Il peut générer un potentiel de sortie (par rapport à la masse) des centaines de milliers de fois supérieur à la différence de potentiel à l'entrée. Son nom vient du fait qu'il était initialement principalement utilisé dans les circuits de calcul analogiques, notamment pour les opérations d'addition et de soustraction.

Principe de fonctionnement de l'amplificateur opérationnel

L'entrée différentielle d'un amplificateur opérationnel comprend une tension d'entrée non inverseuse et une tension d'entrée inverseuse. Un amplificateur opérationnel idéal amplifie uniquement la différence entre les deux tensions, appelée tension d'entrée en mode différentiel. La tension de sortie de l'amplificateur opérationnel est donnée par la formule suivante :

Vout = (V+ - V-) * Ado

où Ado est le gain différentiel en boucle ouverte de l'amplificateur opérationnel.

Amplificateur Opérationnel Idéal

Un amplificateur opérationnel idéal présente généralement les caractéristiques suivantes :

1. Gain en boucle ouverte infini (Ado = +∞) : Une propriété importante d'un amplificateur opérationnel idéal est que dans l'état en boucle ouverte, le signal différentiel à l'entrée a un gain de tension infiniment grand, ce qui rend l'amplificateur opérationnel très approprié pour ajouter une configuration de rétroaction négative dans les applications pratiques.

2. Impédance d'entrée infinie (Zin/Rin = ∞) : Les bornes d'entrée d'un amplificateur opérationnel idéal ne laissent passer aucun courant, c'est-à-dire que les signaux de courant aux bornes V+ et V- sont toujours nuls, ce qui signifie que l'impédance d'entrée est infinie.

3. Tension de décalage d'entrée nulle

4. Bande passante infinie (BW = ∞) avec déphasage nul et vitesse de balayage infinie : un amplificateur opérationnel idéal amplifiera les signaux d'entrée de n'importe quelle fréquence avec le même gain différentiel, sans changer en raison du changement de fréquence du signal.

5. Impédance de sortie nulle (Zout/Rout = 0) : La borne de sortie d'un amplificateur opérationnel idéal est une source de tension parfaite. Quelle que soit l'évolution du courant circulant vers la charge de l'amplificateur, la tension de sortie de l'amplificateur reste constante, c'est-à-dire que l'impédance de sortie est nulle.

6. Zéro bruit

7. Taux de réjection de mode commun infini (CMRR = ∞) : Un amplificateur opérationnel idéal ne peut réagir qu'à la différence de tension entre les bornes V+ et V-, c'est-à-dire qu'il n'amplifie que la partie (V+ - V-). La partie commune des deux signaux d'entrée (c'est-à-dire le signal de mode commun) est totalement ignorée.

8. Taux de réjection d'alimentation infini

Toutes ces idéalisations ne peuvent être pleinement réalisées. Des résistances et des condensateurs équivalents peuvent être utilisés dans le modèle d'amplificateur opérationnel pour simuler les paramètres non infinis ou non nuls d'un amplificateur opérationnel réel. Les concepteurs peuvent ainsi prendre en compte ces influences dans les performances globales du circuit final. L'impact de certains paramètres sur la conception finale peut être négligeable, mais d'autres paramètres, qui limitent réellement les performances finales, doivent être calculés.

Conceptions d'applications courantes

(1) Amplificateur inverseur en boucle fermée

La figure ci-dessus illustre le circuit d'un amplificateur inverseur en boucle fermée. En supposant que cet amplificateur utilise un amplificateur opérationnel idéal, ses deux bornes d'entrée sont virtuellement à la masse grâce à son gain infini en boucle ouverte. De plus, l'impédance d'entrée étant infinie, le courant de Vin à V- est égal au courant de V- à Vout, d'où :

(2) Amplificateur en boucle fermée non inverseur

La figure ci-dessus illustre le circuit d'un amplificateur non inverseur en boucle fermée. La contre-réaction détermine le gain en boucle fermée Acl = Vout/Vin via les résistances de division de tension Rf et Rg. L'équilibre est atteint lorsque Vout est juste suffisant pour que la tension à la borne inverseuse soit égale à Vin. Par conséquent, le gain en tension du circuit complet est égal à 1 + Rf/Rg. La formule de la tension de sortie est :

(3) Additionneur

La figure ci-dessus illustre un circuit additionneur. Dans un amplificateur opérationnel idéal, l'impédance d'entrée étant infinie, le courant traversant R1 est égal à celui traversant R2, et de même, le courant traversant R3 est égal à celui traversant R4. Donc :

(V1-V+)/R1=(V+-V2)/R2

(Vout-V-)/R3=V_/R4

Également à cause du court-circuit virtuel, il y a : V+=V_

On peut alors en déduire que :Vout=V1+V2

(4) Circuit intégrateur

La figure ci-dessus illustre un circuit intégrateur. Dans un amplificateur opérationnel idéal, le gain en boucle ouverte est infini, la tension à la borne d'entrée inverseuse est égale à celle à la borne non inverseuse, et comme l'impédance d'entrée est infinie, le courant traversant R1 est égal à celui traversant C1.

Le courant traversant R1 i=V?/R?

Le courant traversant C1 i=C·dU./dt

Donc Vout =((-1/(R?·C?)·fV?dt

La tension de sortie est proportionnelle à l'intégrale de la tension d'entrée au fil du temps, c'est pourquoi on l'appelle circuit intégrateur.

(5) Circuit différenciateur

La figure ci-dessus illustre un circuit différentiateur. Dans les conditions d'un amplificateur opérationnel idéal, le gain en boucle ouverte est infini, la tension à la borne d'entrée inverseuse est égale à celle à la borne non inverseuse, et comme l'impédance d'entrée est infinie, le courant traversant R1 est égal à celui traversant C1.

Si V1 est une tension continue appliquée soudainement, la sortie Vout correspond à une impulsion dans la direction opposée à V1.

Amplificateur opérationnel général Slkor SL8634XS14 SOP-14

À propos SLKOR:

SLKOR, dont le siège social est à Shenzhen, en Chine, est une entreprise nationale de haute technologie en plein essor dans le secteur des semi-conducteurs de puissance. Avec des centres de R&D à Pékin et à Suzhou, son équipe technique principale est issue de l'Université Tsinghua. Innovateur dans la technologie des composants de puissance en carbure de silicium (SiC), SLKORLes produits de sont largement utilisés dans les véhicules à énergie nouvelle, la production d'énergie photovoltaïque, l'IoT industriel et l'électronique grand public, fournissant des solutions de semi-conducteurs critiques à plus de 10,000 XNUMX clients dans le monde.

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