Chapitre 2 : introduction à l'amplificateur opérationnel

Limites

Le modèle idéal ou parfait présenté plus haut est suffisant pour calculer les montages qui seront présentés ci-dessous. Toutefois, il est bon de connaître au moins qualitativement les principaux défauts et limites du modèle idéal. Nous ne faisons ici que les esquisser. On ne s'attend pas à ce que les éléments qui suivent résultent en des compétences pour le lecteur. On peut toutefois espérer qu'il se souviendra que le modèle idéal atteint des limites quand le lecteur rencontrera des situations dans lesquelles le comportement expérimental diffère de la théorie.

Gain différentiel : dans le modèle idéal précédent, le gain différentiel est une constante quelle que soit la fréquence des tensions appliquées aux entrées. On comprend intuitivement que pour les fréquences élevées, ce ne soit plus possible, ne serait-ce que parce que tout dispositif physique possède de l'inertie. On retiendra que, à fréquences élevées, il faudra éventuellement tenir compte de la décroissance (qu'on peut modéliser) du gain différentiel.

Gain de mode commun : en réalité, la tension de sortie ne consiste pas uniquement en l'amplification par le gain différentiel de la différence de tensions entre l'entrée non inverseuse et l'entrée inverseuse. Elle dépend également de la moyenne de ces deux tensions, appelée tension de mode commun. Ainsi, la relation devient pour un ampli-op réel :

où Gmc est le gain de mode commun. L'ampli-op est de qualité d'autant meilleure qu'il est capable de rejeter le mode commun, c'est-à-dire que Gmc est petit devant Gd. On définit le taux de réjection du mode commun par le rapport :

qu'on donne généralement en unité dB ce qui signifie qu'on donne en fait la quantité :

Typiquement, un ampli-op standard a un TRMC d'au moins 100 db ce qui correspond à 105 pour le rapport Gd/Gmc. Il se dégrade également avec l'augmentation de la fréquence des tensions d'entrée.

Impédances d'entrée et de sortie :

Les impédances d'entrée modélisent le fait que les entrées absorbent des courants, certes faibles, mais pas rigoureusement nuls. Ce sont des impédances en ce sens que les courants absorbés dépendent de la fréquence des tensions d'entrée. L'impédance de sortie modélise le fait que la tension de sortie chute à mesure que le courant de charge augmente (le courant réclamé par le circuit branché sur la sortie de l'ampli-op).

Vitesse de balayage : cette grandeur appelée slew rate en anglais représente le taux de variation temporelle maximale de la tension de sortie. Il faut simplement retenir qu'un ampli-op en mode saturé commute dans l'idéal instantanément entre VCC+ et VCC- par exemple, comme dans l'exemple de l'astable étudié plus haut. En réalité, cette commutation ne peut être instantanée. La vitesse de balayage est liée directement à la pente de la transition.

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