Modèle
On commence par présenter l'amplificateur opérationnel parfait ou idéal qui est un modèle suffisant en première approximation. Il sera ensuite bon d'en connaître un peu les limites qui seront esquissées dans un paragraphe ultérieur.
L'amplificateur opérationnel est un composant actif qui doit être alimenté. Il est donc pourvu de broches dites d'alimentation dénommées VCC+ et VCC-. En général, les tensions d'alimentation sont symétriques, par exemple +15V et -15V respectivement.
Les entrées sont dénommées respectivement V+e et V-e, la sortie VS ou VO.
Pour l'instant, nous laissons de côté les broches dites d'offset.
Dans le modèle idéal de l'amplificateur opérationnel, la tension de sortie correspond à l'amplification à gain élevé de la différence des tensions appliquées à l'entrée :
où Gd est le gain dit différentiel qui est très grand (typiquement 105 voire 106).
Il faut bien comprendre que les broches d'entrée absorbent un courant très faible (de l'ordre du µA ou moins). En première approximation, on considèrera que les courants absorbés sont nuls. Par contre, la broche de sortie peut émettre un courant de sortie relativement élevé notamment pour les ampli-op dits de puissance.
La figure suivante montre les schémas normalisés de l'amplificateur opérationnel, en norme américaine et européenne. Bien qu'en France et notamment en enseignement, on est censé utiliser la norme européenne, il faut connaître la norme américaine en vigueur dans de nombreux logiciels de simulation. Notez que dans ces schémas de norme, on n'a pas représenté les tensions d'alimentation. Mais les montages ne fonctionneront évidemment pas sans ces alimentations.
Notez encore que dans la norme européenne, dans le coin supérieur droit figure le signe de l'infini qui représente le gain différentiel élevé, considéré comme infiniment grand en première approximation. Ces deux propriétés très classiques de l'ampli-op, (courants d'entrée nuls et gain infini) déstabilisent souvent les débutants et nous reviendrons largement sur comment il faut comprendre ces approximations.
