Des amplificateurs opérationnels
Un amplificateur opérationnel, ou amplificateur opérationnel, est un amplificateur différentiel à gain très élevé avec une impédance d'entrée élevée et une impédance de sortie faible. Les amplificateurs opérationnels sont généralement utilisés pour fournir des changements d'amplitude de tension, des oscillateurs, des circuits de filtre, etc. Un amplificateur opérationnel peut contenir un certain nombre d'étages d'amplification différentielle pour obtenir un gain de tension très élevé.
Il s'agit d'un amplificateur différentiel à gain élevé utilisant un couplage direct entre la sortie et l'entrée. Cela convient aussi bien aux opérations DC que AC. Les amplificateurs opérationnels remplissent de nombreuses fonctions électroniques telles que des dispositifs d'instrumentation, des générateurs de signaux, des filtres actifs, etc. en plus de diverses opérations mathématiques. Cet appareil polyvalent est également utilisé dans de nombreuses applications non linéaires, telles que les comparateurs de tension, les convertisseurs analogique-numérique et les convertisseurs numérique-analogique, les amplificateurs logarithmiques, les générateurs de fonctions non linéaires, etc.
Amplificateur différentiel de base
L'illustration suivante montre un amplificateur différentiel de base -
Dans la figure ci-dessus -
VDI = entrée différentielle
VDI= V 1 - V 2
VDO = sortie différentielle
VDO= V C1 - V C2
Cet amplificateur amplifie la différence entre les deux signaux d'entrée, V 1 et V 2 .
Gain de tension différentiel,
$$ A_d = \ frac {V_ {DO}} {V_ {DI}} $$
et
$$ A_d = \ frac {(V_ {C1} - V_ {C2})} {V_ {DI}} $$
Comme le montre la figure suivante, l'amplificateur opérationnel de base se compose de trois étages -
Étape d'entrée
Il s'agit de la première étape et présente les caractéristiques suivantes.
- CMR élevé (rejet de mode commun)
- Impédance d'entrée élevée
- Large bande passante
- Décalage d'entrée faible (CC)
Ce sont des caractéristiques importantes pour les performances de l'amplificateur opérationnel. Cet étage est constitué d'un étage amplificateur différentiel et un transistor est polarisé pour qu'il agisse comme une source de courant constant. La source de courant constant augmente considérablement le CMR de l'amplificateur différentiel.
Voici les deux entrées de l'amplificateur différentiel -
- V 1 = entrée non inverseuse
- V 2 = entrée inverseuse
Etape intermédiaire
C'est la deuxième étape et conçue pour obtenir de meilleurs gains de tension et de courant. Le gain de courant est nécessaire pour fournir un courant suffisant pour entraîner l'étage de sortie, où la majeure partie de la puissance de l'amplificateur opérationnel est générée. Cet étage se compose d'un ou plusieurs amplificateurs différentiels suivis d'un émetteur suiveur et d'un étage de décalage de niveau DC. Le circuit de décalage de niveau permet à un amplificateur d'avoir deux entrées différentielles avec une seule sortie.
V sortie = + ve | lorsque V 1 > V 2 |
V out = -ve | lorsque V 2 <V 1 |
V sortie = 0 | quand V 1 = V 2 |
Étape de sortie
Il s'agit du dernier étage de l'ampli-op et est conçu pour avoir une faible impédance de sortie. Cela fournit le courant nécessaire pour conduire la charge. Plus ou moins de courant sera tiré de l'étage de sortie au fur et à mesure que la charge varie. Par conséquent, il est essentiel que l'étage précédent fonctionne sans être influencé par la charge de sortie. Cette exigence est satisfaite en concevant cet étage de manière à avoir une impédance d'entrée élevée et un gain de courant élevé, mais avec une impédance de sortie faible.
L'amplificateur opérationnel a deux entrées: Non-inverting input et Inverting input.
La figure ci-dessus montre le type inverseur d'amplificateur opérationnel. Un signal qui est appliqué à la borne d'entrée inverseuse est amplifié, cependant le signal de sortie est déphasé avec le signal d'entrée de 180 degrés. Un signal appliqué à la borne d'entrée non inverseuse est amplifié et le signal de sortie est en phase avec le signal d'entrée.
L'ampli opérationnel peut être connecté à un grand nombre de circuits pour fournir diverses caractéristiques de fonctionnement.