Electronique Analogique
Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
AAPPPPLLIICCAATTIIOONNSS DDEESS AAMMPPLLIIFFIICCAATTEEUURRSS OOPPEERRAATTIIOONNNNEELLSS
II.1 INTRODUCTION
L’amplificateur opérationnel trouve divers applications dans le domaine de l’électronique, en
effet, plusieurs montages sont possibles avec ce fameux composant. Il n’est pas question de
donner tous les montages possibles vu leur nombre illimité. Dans ce chapitre on va traiter les
applications les plus utilisées pour les deux régimes de fonctionnement, linéaire et non linéaire.
II.2 FONCTIONNEMENT EN REGIME LINEAIRE
Une partie de la tension de sortie est réinjectée à l’entrée inverseuse, pour des raisons de
stabilité. C’est la contre-réaction ou réaction négative. En effet l’AO est en boucle fermée et
opère dans la zone linéaire de la caractéristique de transfert.
II.2.1 Amplificateur suiveur (Etage séparateur)
a) AO idéal : On néglige toutes les imperfections de l’AO (V+ = V–)
b) AO réel : On tient compte des imperfections de l’AO ( A0, rd, rs ) d’où le schéma équivalent :
-
+
Ve
rg
eg
Ie
rd
-
+
A
Is
Vs
RC
rg
eg
Ve
(a)
Figure II.1 : Montage suiveur
rs
s
A0
(b)
Vs
RC
Tous les potentiels sont mesurés par rapport à la même référence (masse commune). On applique
le théorème de MILLMAN au nœud A, ce qui donne :
Gain en tension :
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Moez HAJJI
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seVVVVVV00 1ssseeeesViVRiVRVVGeSVVVGs0des0csdss0decsdsserAr1VrAR1r1r1VrεArVR1r1r1VVVε
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
Résistance d’entrée :
Résistance de sortie :
On considère la charge RC comme source de tension et on court-circuite la tension d’entrée Ve.
La résistance interne du générateur de tension équivalente (rg) est négligée ou confondue avec rd.
II.2.2 Amplificateur de tension
II.2.2.1 Montage inverseur
a) AO idéal : On néglige toutes les imperfections de l’AO (V+ = V–)
b) AO réel : On tient compte des imperfections de l’AO ( A0, rd, rs ) d’où le schéma équivalent :
R2
-
+
(a)
Ie
R1
rg
eg
Ve
Gain en tension :
Is
Vs
RC
rg
eg
Ie
R1
A
-
R2
B
Is
Ve
rd
rs
s
A0
Vs
RC
Figure II.26b : Graphe des tensions VS et VC
+
Figure II.2 : Amplificateur inverseur
(b)
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Moez HAJJI
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1A1A/rA1/r1/R1/r11rAr1R1r1rAr1G00s0dCss0dCss0dVeeeiVRVdeVeseedGrRGVVVir1)1(dCsdsderRrrrArR])/(1)/(1[00eVsssiVR 1100ssdssssdsssrArrVirAVrViV0100ArrrArRsdsss12120RRVVGRVRVesVeseSVVVG
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
Le théorème de MILLMAN appliqué au nœud A donne :
Le théorème de MILLMAN appliqué au nœud B donne :
On remplace dans cette équation par son expression on obtient :
Résistance d’entrée :
On applique le théorème de THEVENIN successivement aux nœuds B et A :
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Moez HAJJI
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dserRRRVRV1112121ssssCsrARrrARrRRV11110202220120221220221212111111111RrARrVRrARrRrrRRRRrVrARrRVRVrRRrRRVssessCsdsssssedsCs1221220212111RRrRRRRrARrRrRRGdssCsVeeeiVR122020211eCsCsdCsCsdCsdCCsCsdCsdCeCsCsdeeiRrRrR//rRrRrRrRrrRARrRrRrRrrRAiRrRrR//riRR 1//202CsCsdCsdCCsCsdeRrRrRrRrrRARrRrRri12021.1//RRrRrRrrRrRARrRrRrRRCsCsddCsCCsCsde
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Résistance de sortie :
On applique le théorème de THEVENIN successivement aux nœuds A et B :
– Compensation des erreurs statiques
En continu (Ve = 0), une tension de sortie Ud dite tension de décalage apparaît à cause des
erreurs statiques.
Pour simplifier, on suppose des paramètres dynamiques idéaux (A0 rd rs = 0).
R1
R2
-
+
RC
Vs
I
R2
+
I+Id
R1
-
Id
ed
AO parfait
-
N
RC
+
Id
+
-
Id
(b)
Vd
(a)
Figure II.3 : Compensation des erreurs statiques
La tension de décalage à la sortie Ud est la somme de trois composantes dues : à la tension de
décalage d’entrée ed, au courant de décalage d’entrée Id et au courant de polarisation Ip.
Si on prend R0 = R1 // R2, la composante due au courant de polarisation Ip est nulle :
II.2.2.2 Montage non inverseur
a) AO idéal : On néglige toutes les imperfections de l’AO (V+ = V–)
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0eVsssiVR220202202112202111111 11RRRRrArRVirARrRVrAVRViRrRrRavecVRRRetrRrARVttsssssssssssddtsttsss011112202RRRRrArRRttsss2121210021//0111RRRRRRRRRRseseVRRRVVRRRVVVVVVV211211et 0
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b) AO réel : On tient compte des imperfections de l’AO ( A0, rd, rs ).
R2
Is
Vs
RC
rg
eg
A
R2
B
Is
Ie
+
rd
-
Ve
R1
rs
s
A0
Vs
RC
(a)
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(b)
Figure II.4 : Amplificateur non inverseur
R1
-
+
rg
eg
Ve
Gain en tension :
Le théorème de MILLMAN appliqué au nœud A donne :
Le théorème de MILLMAN appliqué au nœud B donne :
On remplace par son expression dans (1) on trouve donc :
Résistance d’entrée :
On applique le théorème de THEVENIN successivement aux nœuds B et A :
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2112 1RRiVRiVRRRVVGssseeeesVeSVVVG)(rRRRVrVVVdsdeeA11112122022202220211111111111RrARVrRRVRrARVrRRVrRRrARVVVsesCssesCssCsesB122220212021121)1()/1()/()/1()/1()/1(1)/1()/()/1()/1()/1()1(RRrRRRRrARRrRrARRrRRGsCsdsdVeeeiVRedCsCsCsCeCsCseirorRrRrRRRRrRAiRrRrRRV //211021
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Résistance de sortie :
On applique le théorème de MILLMAN successivement au nœuds A et B :
II.2.3 Amplificateur sommateur (additionneur)
II.2.3.1 Sommateur inverseur
– On suppose un AO parfait et on considère "n" tensions d’entrées.
R1
R2
R3
V1
V2
V3
R
-
+
RC
Figure II.5 : Sommateur inverseur
II.2.3.2 Sommateur non inverseur
– On suppose un AO parfait et on considère "n" tensions d’entrées.
R’
R1
R2
R3
V1
V2
V3
R
-
+
VS
VS
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Figure II.6 : Sommateur non inverseur
edCsCsCsCeCsCsedeirRrRrRRRRrRAiRrRrRRirV211021//CsCsdCCsCsdeRrRRRrrRRARrRrRRrR211021//0eVsssiVR)//( 11111V 111220202s22dtsssstsrRRrRRrArRrARRRRVssssrAuRui02ttsssRRRArrR201niiniiisRRRVRVVV1111et 0niiisVRRVVV1niiniiis''RRVetVRRRV111V niiniii'sRRVRRVVV1111
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VS
VS
II.2.4 Amplificateur soustracteur (Différentiel)
R4
-
+
R2
R1
R3
V2
V1
Si on choisit :
Figure II.7 : Soustracteur
Si on prend n entrées non inverseuses et q entrées inverseuses :
II.2.5 Amplificateur dérivateur (Différentiateur)
R
C
-
+
RC
Ve
Dans la pratique on place une résistance en série avec
le condensateur pour minimiser l’effet des parasites à
Figure II.8 : Dérivateur
l’entrée.
II.2.6 Amplificateur intégrateur
R
C
-
+
Ve
VS
Figure II.9 : Intégrateur
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tensionsdesoyennepurmmateurRRRRRnRnRRVnRRVRRRniisn M So : 11 : 111111... Si''''1'21 et 422241133RRVRVRVVRRRVs2241233142VRRVRRRRRRVVVs21241324VVRRVRRRRsqjjjniiiniiqjjsqjjqjjjsniiniiiRVRVRRRRRVVVRRRVRVVRRRVV111314414141311111 11et 11 1et 0esesRCpVVVVRCpRCpVVVVdt)t(dvRC)t(vpVLess1RCpRCpVVVetVse1 0esVRCpVVV1 )t(vRC)t(vpVLess11
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Dans la pratique si on relie l’entrée à la masse, la sortie évolue vers la saturation du faite de
l’existence de la tension différentielle ed. pour surmonter ce problème on place en parallèle avec
le condensateur C une résistance R’ très grande.
II.2.7 Amplificateur de courant
Il faut que l’AO fonctionne en régime linéaire et que le courant de sortie soit : is < ismax.
Si on veut augmenter le courant de sortie is, on peut ajouter un transistor bipolaire (fig.II.10b),
donc is peut atteindre is.
I1
-
+
R1
(a)
Ig
Rg
RC
Is
Vs
I2
R2
Ig
Rg
I1
-
+
R1
E
Is
(b)
R
C
Vs
R
2
Figure II.10 : Amplificateur de courant
II.2.8 Convertisseur courant - tension (ampli. trans-résistance)
On suppose un AO parfait (V+ = V-)
= V+ – V- = 0
Vs = RI – = RI
Vs = R.I
Ce montage convertit le courant I en une tension
Vs qui ne dépend pas de la charge RC.
I
R
-
+
Ig
Rg
Vs
RC
FigureII.11 : Amplificateur trans-résistance
II.2.9 Convertisseur tension – courant (ampli. trans-conductance)
- On suppose l’AO parfait (V+ = V-)
R2
R1
I2
-
+
R0
Ve
RC
Is
Vs
I3
R2
FigureII.12 : Amplificateur trans-conductance
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iRViRViiRiRVssss1211et 0car 21211 1RRiiiRRissesseVRRVVVRRVRVRVV122112et 0esssVRRRiRRVi321321111
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II.2.10 Convertisseurs d’impédance
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II.2.10.1 Transformateur
Pour un transformateur parfait :
i1
n : 1
i2
V1
V2
ZC
Figure II.13 : Transformateur
Vu du coté primaire une charge ZC au secondaire est :
Un choix convenable de n, quelque soit la charge ZC, permet d’obtenir la charge Zp désirée, mais
ce circuit n’est pas parfait et ne permet ni la conversion d’une impédance (self capacité) ni de
changer son signe.
II.2.10.2 Gyrateur
Par analogie avec les équations du gyroscope en mécanique :
On cherche un quadripôle qui vérifie cette équation :
i1
k
i2
soit +k :
Le symbole du gyrateur est le suivant :
soit -k :
Le symbole du gyrateur est le suivant :
+ Transformation d’impédance :
A l’entrée on à une impédance :
Si
V1
V1
V2
V2
Figure II.14 : Gyrateur
i1
k
i2
Figure II.15 : Gyrateur
Dans les circuits intégrés il est impossible de fabriquer une self, on converti alors une capacité en
une inductance en utilisant un gyrateur.
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22112121 n1 00n 1ivivininvvondairessecspiresdenombreprimairesspiresdenombren CpZnivninnvivZ222222111k)t(i)t(v)t(i)t(v211221212112i 0k k- 0 ivvkivkiv21212112i 0k -k 0 ivvkivkivkZkivviivivZCe.1...12222111CeZkZ2CkLoùjLwCwjkZjCwZeC22 1
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i1
k
i2
k
V1
V2
ZC
V1
C
L = k2C
Figure II.16 : Transformation d’impédance
II.2.10.3 Convertisseur d’impédance négative (N.I.C)
a) Définition :
Il s’agit de convertir une impédance ZC en une impédance –ZC.
Impédance à la sortie :
i1
i2
Impédance à l’entrée :
V1
N.I.C
V2
ZC
Figure II.17 : Impédance à la sortie
i1
i2
ZC
V1
N.I.C
V2
Figure II.18 : Impédance à l’entrée
Pour satisfaire cette condition
il y à deux possibilités :
1ercas :
Le courant change de signe, on à donc un I.N.I.C.
K est le rapport de conversion du N.I.C.
2émecas :
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22221111ivivZivZivZCCe2211iviv111122ivivZivZZCCs1122iviv1122iviv12211221212111vkvkiiikikvvikikvv212121212211v0 1 0 i0 1 0 vk 00 ikkvivkkivikivinverse hybride matrice ghybride matricetransfertde matrice12211221212111vkvkiiikikvvikikvv
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
La tension change de signe, on à donc un V.N.I.C.
K est le rapport de conversion du N.I.C.
Dans les deux cas on définit le N.I.C par deux conditions nécessaires et suffisantes exprimés par
les paramètres hybrides inverses.
Ce sont les conditions de LARKY
Application : Suppression d’une résistance
d’amortissement dans un oscillateur, par
L
C
R
adjonction d’une résistance négative.
N.I.C
k = 1
R
(-R)
b) Conception d’un V.N.I.C :
Figure II.19 : Résistance négative
i1
i2 = - i1
i = 0
-
+
V2
ZC
V1
V0
R
i1
R
C’est un V.N.I.C
Figure II.20 : V.N.I.C
La charge ZC est flottante par rapport à la masse. Le courant conserve son sens et la tension,
inverse son sens.
c) Conception d’un I.N.I.C :
Il y à changement du sens du courant.
Le rapport de conversion de N.I.C est k = 1.
i1
R
V1
+
-
V0
i2
R
V2
ZC
Figure II.21 : I.N.I.C
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212121212211v0 1 0 i0 1 0 v 0 0 ikkvivkkivikkivinverse hybride matrice ghybride matricetransfert de matrice22211211g g ggg1021122211g.gggRvi,Riv2 00111210vvGv12212012vvvvvvv2112iivv222211ivivivZeCeZivivZ221121101202 ; 0 ; ; iiRivvRivvCeZivivivZ222211
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
II.3 FONCTIONNEMENT EN REGIME NON LINEAIRE (SATURE)
Dans ce mode de fonctionnement, on fait intervenir la caractéristique non linéaire de l’AO, qui
fonctionne soit en boucle ouverte soit avec contre-réaction positive. On peut utiliser également
des composants non linéaires tels que les diodes et les transistors.
II.3.1 Comparateur
La suppression de la contre-réaction entraîne le basculement de la tension de sortie entre +Vsat et
–Vsat, avec Vsat est la tension de saturation de l’AO, qui est légèrement inférieur à la tension
d’alimentation.
II.3.1.1 Détecteur de passage par zéro
On compare une tension d’entrée Ve par rapport au
potentiel nul, le moment de basculement de la sortie de
+Vsat à –Vsat, ou inversement est l’instant du passage par
Ve
+
-
Vs
zéro du signal d’entrée.
Ve > 0 Vs = +Vsat,
Ve < 0 Vs = –Vsat,
II.3.1.2 Comparateur simple
On compare une tension d’entrée Ve à une tension de référence VR.
(VR peut être varié par action sur R1 ou R2).
Figure II.22 : Comparateur
Ve > VR Vs = +Vsat,
Ve < VR Vs = –Vsat,
+E
Ve
R1
R2
+
-
VR
RC
Ve
(a)
+
-
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Figure II.23a : Comparateur simple
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Vs
Is
Ie
A0
rss
A
rd
eg
Ve
Vs
VR
0
+Vsat
0
–Vsat
Vs
t
t
Figure II.23b : Tensions d'entrée et de sortie
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ERRRVR212
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
II.3.2 Comparateur à hystérésis ou Trigger de Schmitt (Comparateur à deux seuils)
II.3.2.1 Structure avec inversion
Supposant au début
Lorsque on augmente Ve jusqu’au l’instant t1 ou (t1) = 0. Si Ve continue à augmenter,
devient négative et par conséquent Vs bascule de +Vsat à –Vsat. Alors t1 est l’instant du premier
basculement de Vs de +Vsat à –Vsat dans le sens ascendant (aller) de la tension Ve ce qui
correspond à une valeur Vh telle que :
Vh est appelée seuil de basculement haut.
Vs reste à la valeur –Vsat tant que Ve continue à augmenter, alors
Lorsque on diminue Ve jusqu’au l’instant t2 ou (t2) = 0. Si Ve continue à diminuer, devient
positive et par conséquent Vs bascule de –Vsat à + Vsat. Alors t2 est l’instant du deuxième
basculement de Vs de –Vsat à +Vsat dans le sens descendant (retour) de la tension Ve ce qui
correspond à une valeur Vb telle que:
Vb est appelée seuil de basculement bas.
Vs reste à la valeur +Vsat tant que Ve continue à diminuer, alors
On définit la tension d’hystérésis VH par :
La caractéristique de transfert Vs = f(Ve) peut être obtenue en appliquant le théorème de
superposition. Vh = Vb : Le cycle d’hystérésis est dit symétrique.
-
+
Ve
R2
Vs
V
R1
Vs
+Vsat
Vb
0
Vh
Ve
-Vsat
Figure II.24a : Comparateur inverseur
Figure II.24b : Caractéristique de transfert
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Moez HAJJI
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)()()()()(211tVtVRRRtVtVtese)()(ou d' 0211tVVRRRtVVesatsatssatheVRRRVtVt21111)(0)()()(211tVVRRRtesathsatbeVVRRRVtVt21122)(0)()()(211tVVRRRtesatsatbhHVRRRVVV2112
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II.3.2.2 Structure sans inversion
Supposant au début
Lorsque on augmente Ve jusqu’au l’instant t1 ou (t1) = 0. Si Ve continue à augmenter,
devient positive et par conséquent Vs bascule de –Vsat à +Vsat. Alors t1 est l’instant du premier
basculement de Vs(t) de –Vsat à +Vsat dans le sens ascendant (aller) de la tension Ve(t) ce qui
correspond à une valeur Vh telle que :
Vh est appelée seuil de basculement haut.
Vs reste à la valeur +Vsat tant que Ve continue à augmenter, alors
Lorsque on diminue Ve jusqu’au l’instant t2 ou (t2) = 0. Si Ve continue à diminuer, devient
négative et par conséquent Vs bascule de +Vsat à –Vsat. Alors t2 est l’instant du deuxième
basculement de Vs(t) de +Vsat à –Vsat dans le sens descendant (retour) de la tension Ve(t) ce qui
correspond à une valeur Vb telle que :
Vb est appelée seuil de basculement bas.
Vs reste à la valeur –Vsat tant que Ve continue à diminuer, alors
On définit la tension d’hystérésis VH par :
La caractéristique de transfert Vs = f(Ve) peut être obtenue en appliquant le théorème de
superposition. Vh = Vb : Le cycle d’hystérésis est dit symétrique.
R2
R1
+
-
Ve
Vs
Vs
+Vsat
Vb
0
Vh
Ve
Figure II.25a : Comparateur non inverseur
Figure II.25b : Caractéristique de transfert
-Vsat
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)()()()()(211212tVRRRtVRRRtVtVtsesatesatsVRRRtVRRRtVV211212)()(ou d' 0satheVRRVtVt2111)(0)(sateVRRRtVRRRt211212)()(satbeVRRVtVt2121)(0)(sateVRRRtVRRRt211212)()(satbhHVRRVVV212
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
II.3.3 Multivibrateur astable
II.3.3.1 Multivibrateur à rapport cyclique égale à ½
La tension VC aux bornes du condensateur, régit par une équation différentielle du premier
ordre et à coefficients constants. La solution générale est la somme d’une solution particulière et
d’une solution sans second membre.
Pour t 0 t1 soit 0 donc Vs = +Vsat
:
Le condensateur C se charge alors à travers R avec une constante du temps = RC, la tension VC
à ses bornes augmente et lorsqu’elle atteint la valeur kVsat à l’instant t1, tend à être négative et
par conséquent Vs bascule à –Vsat.
Equation de charge du condensateur :
(1)
Pour t t1 t2 soit 0 donc Vs = –Vsat
:
Le condensateur C se décharge alors dans R avec la même constante du temps = RC, la tension
VC à ses bornes diminue et lorsqu’elle atteint la valeur –kVsat à l’instant t2, tend à être positive
et par conséquent Vs commute à +Vsat et le cycle recommence de nouveau.
Equation de décharge du condensateur :
(2)
La période T du signal de sortie :
On obtient alors un générateur de signaux carrés de période T et de rapport cyclique r :
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Moez HAJJI
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RCsoit or (t)soit 211211)t(Vdt)t(dVRC)t(VdtdVCiV)t(Ri)t(VRRRk)t(V)t(VRRRsCCCsCCs)t(VkV)t(Csat 10)k(VAAVkV)(VAeV)t(VVdtdVVsatsatsatCtsatCsatCC 11 tsatCekV)t(V)t(VkV)t(Csat 1111tsattsatsatCtsatCsatCCe)k(V'Ae'AVkV)t(Ve'AV)t(VVdtdVV 11 1ttsatCekV)t(VkkLnteekVkV)t(VttsatsatC11k-1k1 11 11111kkLntteekVkV)t(VttttsatsatC11k-1k1 11 21221212
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
On peut calculer également les instants t01 et t02 du passage par zéro du signal VC(t).
R
-
+
Vs
+Vsat
+kVsat
VC
VC
C
V
R1
R2
VS
0
t01
t1
t02
t2
t
-kVsat
-Vsat
Figure II.26a : Multivibrateur Astable
Figure II.26b : Graphe des tensions VS et VC
Deux diodes zener en tête bêche placées en parallèle aux bornes de la sortie permettent de
modifier la valeur de la tension Vs de Vsat à Vz. R0 est une résistance de protection.
– La période reste inchangée
– VC –kVz +kVz
– Vs –Vz +Vz
II.3.3.2 Multivibrateur à rapport cyclique variable :
Le principe de fonctionnement de ce montage
est identique à celui du circuit de la figure
II.26.a. La différence résulte du faite que les
constantes du temps de charge et de décharge
du condensateur sont différentes et dépendent
D
D’
P
R
R’
Publicité
-
+
de la position du potentiomètre P, ce qui
VC
C
entraîne que t1 est différent de T/2, en plus il
est variable donc le rapport cyclique est aussi
R1
VS
V
R2
variable.
Figure II.27 : Multivibrateur Astable
ISET DE NABEUL (2014)
32
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21122121122RRRCLnkkLnttT21 21121Ttt'r;TtrkLnttkeekV)t(VkLntkeekV)t(VttttsatCttsatC110110 211011 0110202010110210101
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Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
II.3.4 Circuit monostable
Ce circuit fournit une impulsion "carrée", de longueur bien déterminée lorsqu’il est déclenché
par une impulsion externe. Le signal de déclenchement est envoyé par l’intermédiaire d’une
diode sur l’entrée non inverseuse.
D1
C
VC
R
-
+
kVs
R0
R2
R1
DZ1
DZ2
VS
Figure II.28a : Circuit monostable
Si on suppose au début que Vs = +Vz. La capacité C se charge et lorsqu’elle atteint la tension
de seuil de la diode D1 (VD1 +0,7 V), elle sera écrêtée d’où VC = VD1 = 0,7 V et = +kVz – VD1
0 alors VC reste égale à 0,7 V lorsqu’il n’y a pas une impulsion de déclenchement : C’est un
état stable.
A l’instant t1, on applique une impulsion de déclenchement négative dont l’amplitude est
supérieure à (kVz – 0,7). Alors devient négative ( = –kVz – VC 0) et la sortie bascule à –Vz.
Le condensateur se décharge dans R, suite au blocage de la diode D1, donc VC diminue jusqu’au
atteindre la valeur –kVz, alors tend à être positive est la sortie commute à +Vz. Le condensateur
se charge jusqu’au +0,7 V et on obtient l’état stable en attendant une nouvelle impulsion de
déclenchement ( = +kVz – VC 0).
La tension VC aux bornes du condensateur régit par l’équation différentielle du premier ordre et
à coefficient constants suivante :
– Pour t 0 t1 on à Vs = +Vz et VC = VD1 (t) = +kVz – VD1 0 : Etat stable.
– Pour t t1 t2 on à Vs = –Vz (t) = –kVz – VC(t) 0 :
Le condensateur C se décharge alors à travers R avec une constante du temps = RC, la tension
VC à ses bornes diminue et lorsqu’elle atteint la valeur –kVz à l’instant t2, tend à être positive et
par conséquent Vs bascule à +Vz.
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Moez HAJJI
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211211 (t)RRRksoitV)t(VRRR)t(Cs RCsoit or (t))t(Vdt)t(dVRC)t(VdtdVCiV)t(Ri)t(VsCCCsC
Electronique Analogique
Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
Equation de décharge du condensateur :
(1)
– Pour t t2 on à Vs = +Vz (t) = +kVz – VC(t) 0 :
Le condensateur C se charge alors dans R
avec la même constante du temps = RC, la
Vs
tension VC à ses bornes augmente et
lorsqu’elle atteint la valeur VD1 à l’instant
t0,7, elle sera écrêtée par la diode D1, reste
positive et par conséquent Vs reste à +Vz et
VC reste à VD1 (0,7 V) c’est l’état stable en
attendant une impulsion de déclenchement
pour recommencer le cycle de nouveau.
Equation de charge du condensateur :
+Vz
VD1
0
-kVz
-Vz
VC
t1
t01
t2
t02
t0,7
t
Figure II.28b : Graphes des tensions Vs et VC
(2)
La largeur de l’impulsion de sortie :
On obtient alors un générateur d’impulsion commandé de largeur :
On peut calculer les instants t01 et t02 du passage du signal VC(t) par zéro ainsi que t0,7.
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7011111tDztzDCtzCzCCeVVAAeVV,V)t(VAeV)t(VVdtdVV11 ttDzzCeVVV)t(V 1222tztzzCtzCzCCe)k(V'Ae'AVkV)t(Ve'AV)t(VVdtdVV211 ttzCekV)t(VkVVVLnttVVkVVVVkV)t(VzDzDzzttDzzzC11e e 11121t-t-121212kVVVRCLnttzDz1112zDzDttttDzzCVVLnttVVeeVVV)t(V11011101110011011011270117020202111 11011 022702022Dzz,DttzD,CttttzCVVkVLnttVekVV)t(VkLnttkeekV)t(V,
Electronique Analogique
Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
II.3.5 Redresseur
Ce montage fonctionne comme un redresseur mono alternance sans seuil.
-
+
Vd
D
Ve
V
RC
Vs
Vs , V
+Vsat
0
-Vsat
Ve
Figure II.29a : Redresseur mono-alternance
Figure II.29b : Diagramme de transfert
Si Ve est nulle, Vs sera nulle aussi. Lorsque Ve augmente alors V augmente à un niveau qui rend
la diode passante (V = A.ε), l'AO se comporte comme un suiveur et la tension de seuil de la
diode Vd sera divisée par A, ce qui élimine le décalage entre l'entrée et la sortie.
Ve
0
Vs
t
0
t
Figure II.29c : Tension d’entrée
Figure II.29d : Tension de sortie
Le redressement de l'alternance négative peut se faire en inversant le sens de la diode.
II.3.6 Ecrêteur de niveau
DZ1
DZ2
R1
R2
-
+
Ve
Vs
Vsz1 + Vz2
Ve
Pente
(-R2/R1)
Vs
- (Vsz2 + Vz1)
Figure II.30a : Ecrêteur de niveau
Figure II.30b : Diagramme de transfert
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edesdessdseVAVVVVVAAVVAVAVVAVVV 7,0et 1)11(
Electronique Analogique
Chapitre II : Applications des amplificateurs opérationnels
Le gain de ce montage est identique à celui d’un amplificateur inverseur. La particularité réside
dans le fait que dès que la tension de sortie dépasse la tension de claquage des diodes zener ; le
signal est écrêter.
La diode DZ1 écrête le signal positif de sortie, DZ2 le signal négatif de sortie. On peut donc
choisir quelle alternance du signal on veut écrêter.
Sans oublier l’inversion de phase de 180° du signal de sortie par rapport au signal d’entrée.
On peut par le même montage supprimer une diode pour écrêter une seule alternance.
Ve
0
Vs
+Vz1
0
–Vz2
t
t
Figure II.30c : Tension d’entrée
Figure II.30d : Tension de sortie
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