Amplificateur opérationnel - qu'est-ce que c'est?

amplificateur opérationnel

Si vous souhaitez en savoir plus sur lui amplificateur opérationnel, ou si vous ne savez toujours pas ce que c'est, ici vous pouvez en comprendre un peu plus sur ce type d'appareil. En outre, ces composants électroniques ils sont assez utilisés dans une multitude de circuits, car ils sont très pratiques pour une multitude d'applications.

Grâce à eux, les signaux analogiques peuvent être traités, multitude d'opérations avec eux, faites des comparaisons, etc. Aujourd'hui, ils sont présents dans de nombreux circuits que vous utilisez quotidiennement, y compris votre carte. Arduino...

Qu'est-ce qu'un amplificateur opérationnel?

symbole d'ampli op

El concept d'ampli op apparaîtra en 1947. Les premiers ont été construits à l'aide de tubes à vide pour être utilisés dans les premiers ordinateurs analogiques. Grâce à eux, des opérations mathématiques fondamentales pourraient être effectuées, telles que l'addition, la soustraction, la multiplication, la division, la dérivation, l'intégration, etc. Par conséquent, ils sont appelés amplificateurs "opérationnels" ...

Jusqu'en 1964, grâce au célèbre Fairchild Semiconductor, le premier amplificateur opérationnel monolithique construit sur un circuit intégré, tels qu'ils sont distribués aujourd'hui, n'arriverait pas. C'était l'œuvre de l'ingénieur Robert John Widlar et était marqué μA702. De là, il évoluerait vers le μA741 de 1968, une puce bipolaire devenue un standard de l'industrie.

Ces amplificateurs opérationnels (également appelés Op Amp), sont des dispositifs capables d'effectuer une multitude de tâches en fonction de l'emplacement des composants électroniques qui les accompagnent. Ces éléments seront attachés à ses 5 broches (brochage):

  • - contribution: est l'entrée inverseuse.
  • + entrée: est l'entrée directe, c'est-à-dire le non-investisseur.
  • Sortie: sortir.
  • + Vss: c'est l'alimentation positive.
  • -vss: est une alimentation négative.

Dans ces appareils, certains conditions très particulières que vous devriez savoir. Par exemple:

  • Il n'y a pas de courant entrant / sortant des broches inverseuses et non inverseuses car l'impédance entre les deux est infinie (dans un ampli opérationnel idéal).
  • Le gain différentiel dans un idéal sera également infini, bien qu'en pratique ce ne soit pas possible, car lorsque la saturation est atteinte, la tension de sortie reste constante.
  • La différence de potentiel entre l'entrée inverseuse et non inverseuse doit être nulle.
  • Gain très élevé. Mais équilibré, c'est-à-dire que ce sera le même dans les deux entrées. Cela implique que la sortie est nulle si les deux entrées sont alimentées par des signaux égaux et de polarité égale
  • Résistance d'entrée très élevée et résistance de sortie très faible.
  • Comme tout autre ampli, ils peuvent atteindre leur point de saturation. À ce moment-là, le signal de sortie ne continuera pas à augmenter même si la différence entre les signaux augmente.
  • La bande passante est également infinie dans le cas idéal, mais dans un cas réel ce n'est pas possible. Ceci indique la plage de fréquences dans laquelle une fonction opérationnelle donnée est maintenue précise.

Et comme son nom l'indique, un ampli op est un appareil qui peut booster tout type de signal (tension ou intensité), à la fois courant alternatif et courant continu. Et cela suffit pour effectuer une multitude d'opérations selon les configurations ou modes que nous verrons dans la section suivante ...

Modes de fonctionnement

La bonne chose à propos de l'ampli op est qu'il peut être configuré de différentes manières pour que vous puissiez travailler différemment:

Convertisseur

Un ampli opérationnel peut fonctionner comme un amplificateur de tension inversor et non un investisseur. Lorsque vous faites cela en tant qu'onduleur, la tension de sortie est en opposition de phase avec la tension d'entrée (au lieu de la même phase que dans les non-onduleurs).

De plus, sachez qu'ils peuvent travailler à la fois avec Corriente courant continu et alternatif dans ce type de configuration. Dans le cas du courant alternatif, un condensateur C1 sera inclus en série et juste devant R1.

Dans ce cas, le Ganancia peut être calculé avec la formule:

Av = - R2 / R1

Alors que vous pouvez aussi calculer la résistance qui se connecte à l'entrée et à la terre avec:

R3 = R1 R2 / R1 + R2

Pas investisseur

pas investisseur

Un amplificateur opérationnel pas investisseur il sera alimenté par l'entrée non inverseuse et le signal de sortie est en phase avec celui de l'entrée. Dans ce cas il peut aussi fonctionner dans cette configuration pour DC comme AC, en ajoutant dans le second cas deux condensateurs, un C1 en entrée directe, et un C2 en série entre R1 et la masse.

Dans ce cas, le profit est calculé différemment:

Av = R1 + R2 / R1

Pendant que troisième résistance il est toujours calculé avec la même formule que dans l'onduleur ...

Additionneur de tension

additionneur

Un ampli opérationnel peut être utilisé pour mélanger les signaux entrées provenant de différentes sources. Ce type de circuit utilise plusieurs entrées (jusqu'à un maximum de 10, bien qu'il n'y en ait que 3 dans l'image).

Ce qui se passe ici, c'est que le intensité de courant est égal à la somme des courants partiels des entrées (comme établi par la loi de Kirchhoff):

Ii = Je1 + I2 + I3

Chacune de ces intensités, en appliquant le Loi d'Ohm, dépendra de:

I1 = V1 / R1

I2 = V2 / R2

I3 = V3 / R3

Puisque l'intensité du courant d'entrée a la même valeur et est du signe opposé au courant de sortie, il peut être déterminé que:

Ii = - jeo

Par conséquent, il peut être déterminé que le tension de sortie ce sera:

Vo = Jeo R4 = -Ii R4

Dans ce cas, ajouter à nouveau condensateurs ça pourrait aussi fonctionner avec AC ...

Soustracteur de tension

soustracteur

Dans ce cas, il s'agit d'un amplificateur différentiel qui est composé d'un investisseur et d'un non-investisseur. Il peut être utilisé pour soustraire des courants alternatifs et continus, il suffira de mettre ou retirer les condensateurs en série avec les résistances de leurs entrées.

Dans ce cas, le tension de sortie ce sera:

Vo = Vo1 + Vo2 = R4 / R1 (Vo1 + Vo2)

Comparateur

comparateur

Dans une configuration comme comparateur, deux grandeurs du même type de signal seront comparées et le signal de sortie indiquera si les valeurs des entrées sont identiques ou non. Autrement dit, ce qui suit peut se produire:

Oui Vi1 <Vi2  la sortie Vo ce sera positif.

Oui Vi1 > Vi2  la sortie Vo ce sera négatif.

Vous devez garder à l'esprit que si le circuit est utilisé boucle ouverte (sans la résistance de rétroaction), il se comportera comme un comparateur de tension.

Autres réglages

Mai configurer d'autres moyens Pour ces amplificateurs opérationnels, connectez-les en cascade, et même remplacez les résistances par des potentiomètres pour réaliser des amplificateurs à gain variable, en tant qu'intégrateur, dérivé, en tant que convertisseurs, pour des fonctions logarithmiques et exponentielles, comparateur de fenêtre, etc. Mais ceux-ci sont moins fréquents que ceux que j'ai décrits ci-dessus ...

applications

Les applications de ces amplis op peuvent être multiples. Vous devez les avoir utilisés. En fait, ils sont présents dans certaines cartes de développement, dans les calculatrices numériques, dans les filtres de sonorisation (passe-haut, passe-bas, bande passante, filtres actifs, oscillateurs), dans les préamplificateurs et tampons audio / vidéo, dans les régulateurs, les convertisseurs, les adaptateurs de niveau (ex: CMOS-TTL,…), les redresseurs de précision, pour éviter l'effet de chargement, etc.

Su versatilité C'est parce qu'ils peuvent fonctionner comme comparateurs de signaux, suiveurs de tension, amplificateurs non inverseurs, additionneur inverseur, comme additionneur inverseur, comme intégrateur, shunt, convertisseur courant-tension, pour des fonctions logarithmiques ou exponentielles, comme numérique / analogique convertisseurs, etc.

Amplificateurs opérationnels les plus utilisés

Si vous êtes un fabricant ou que vous faites une sorte de projet de bricolage, vous voudrez sûrement en savoir les modèles d'amplis op les plus courants. Comme par exemple:


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