Amplificateurs Oprationnels Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer

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Amplificateurs Opérationnels Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer ER/EN 1 - IUT GEII Juan

Amplificateurs Opérationnels Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 1

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Généralités Objectif § Amplifie

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Généralités Objectif § Amplifie les signaux des capteurs § Obtention en sortie d’un signal exploitable pour effectuer des traitements Structure générale des amplificateurs alimentation en énergie ie 1 ve 1 ie 2 amplificateur ve 2 sources Système MIMO is 2 ER/EN 1 - IUT GEII vs 1 Attaque ue vs 2 GND Mise en équation complexe car 8 grandeurs liées Exemple de cas simple: Ampli de tension parfait Vs 1=A 11 Ve 1+A 12 Ve 2 Vs 2=A 21 Ve 1+A 22 Ve 2 Entré e is 1 Sous-ensemble ie Sortie is Q. L. us Charge Quadripôle linéaire Simplification du cas MIMO Chaque paire de bornes se comporte , vu de l’extérieur, comme un dipôle ROLE TRES IMPORTANT EN ELECTRONIQUE (recouvre la plupart des applications!) Juan Bravo 2

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Généralités Variantes de câblages

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Généralités Variantes de câblages et de structures § La plupart des applications se limitent à 1 ou 2 entrées et 1 sortie Amplification en tension ou en courant Amplificateur sommateur Amplification différentielle 2 entrées et une sortie Une entrée et une sortie alimentation en énergie source ie 1 ve 1 ie 2 ie 1 is 1 amplificateur is 2 GND quadripôle amplificateur Ve 2=0 et Vs 2=0 ve 1 vs 1 charge ie 2 ie 1 is 1 amplificateur vs 1 ve 2 sources ie 2 is 1 sommateur vs 1 ve 2 GND A 12=-A 11=A → Vs 1=A(Ve 1 -Ve 2) sources GND A 11=A 12=A → Vs 1=A(Ve 1+Ve 2) Ie 1=-Ie 2=Ie et IS 1=-Is 2=Is Ici A=1 ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo Ici A=1 3

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Fonction de

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Fonction de transfert Entré e Attaque ie ue Sortie is Q. L. us En fonction des grandeurs utiles le nom donné à la fonction de transfert diffère e(t) E = [E ; e] = E s(t) = S cos( t + s) s(t) S = [S ; s] = S ej s ER/EN 1 - IUT GEII H(j ) = Juan Bravo Sortie e(t) = E cos( t + e) ej e Entré e Quadripôle linéaire La réponse à une excitation sinusoïdale reste sinusoïdale pour un système linéaire Charge H Nom ue us Av Amplification en tension ie is Ai Amplification en courant ue is YT Trans-admittance ie us ZT Trans-impédance Pe Ps Ap Amplification en puissance 4

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Amplification et

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Amplification et déphasage § L’amplification A o l’amplitude du signal de sortie sur celle du signal d’entrée pour chacune des fréquences possibles du signal § Le déphasage ϕ : o 20 15 10 5 0 -10 -15 -20 différence entre la phase (argument) du signal de sortie et la phase du signal d’entrée pour chacune des fréquences possibles du signal Ue(t) Us(t) 0. 01 ER/EN 1 - IUT GEII t 0. 02 0. 03 0. 04 Rappel sur les notations complexes A connaître absolument Juan Bravo 5

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Diagramme de Bode § Pour différent �� (ou f) on mesure A et �� ( ou calculs théoriques) f 100 Hz A 200 Hz 500 Hz 1 0, 9 0, 8 0 o 5 o 12 o ……. . § On calcule le gain en décibel: Définition du Bel Retenu pour comparer des tensions en déci. Bel Définition déci. Bel § On trace sur une échelle semi-log GV et �� en fonction de �� (ou f) Rappel sur les échelles (voir GE 11) ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 6

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Un exemple

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Un exemple Fonction de transfert Comportement de type filtre passe-bas ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 7

Présentation Emetteur GPC = 10 log (0, 5 Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer

Présentation Emetteur GPC = 10 log (0, 5 Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Bande de passante § Défini une plage de fréquence pour laquelle le gain en tension reste « presque » constant o Définition du « presque » En général le seuil x est de -3 d. B Pourquoi -3 d. B? § Fréquences de coupures Correspond P = 0, 5 Pmax En effet GPC = GPmax – 3 d. B Conséquence: ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 8

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Intérêt des

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Représentation fréquentielle Intérêt des diagrammes de Bode § Permet de déterminer rapidement la réponse fréquentielle d’un système résultant de la mise en cascade de plusieurs quadripôles Le calcul n’est valable qu’à la condition que les différents blocs n’aient pas d’influence les uns sur les autres (notion d’impédances de sorties et d’entrées) ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 9

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Zg vg ie

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Zg vg ie is vso ve vs Zc vso=Av 0 ve Zg Toute les grandeurs sont complexes (barre omise pour faciliter les écritures!) ER/EN 1 - IUT GEII vg ie ve Ze Zs is vso vs Zc vso=Av 0 ve Juan Bravo 10

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles ie ig is

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles ie ig is Yg iso ve vs Zc iso=Ai 0 ie ie ig ve Ye Ys iso vs Yc iso=Ai 0 ie Toutes les grandeurs sont complexes ER/EN 1 - IUT GEII Yg is Juan Bravo 11

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel §

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel § objectifs: amplifier la différence des tensions en entrée o Les grandeurs « utiles » sont les tensions différentielles Ampli dif à 2 sorties alimentation en énergie Vd = (Ve 1 – Ve 2) ie 1 ve 1 is 1 amplificateur ie 2 ve 2 is 2 Ampli dif à 1 sortie Vsd = (Vs 1 – Vs 2) vs 1 vs 2 GND sources § Amplificateur parfait ( 1 seule sortie) amplifier la différence des tensions en entrée o Supprime le mode commun o Ne gêne pas les sources d’entrées o N’est pas gêné par la charge ie o En résumé 1 + v. D i e v e 1 2 - ve is vso vs ZL 2 ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 12

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel imparfait

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Modèles Amplificateur différentiel imparfait § § Amplifie la tension différentielle Mais malheureusement aussi la tension de mode commun! impédance différentielle et de mode commun non infinie impédance différentielle et de mode commun non nulle + ve 1 Les constructeurs donne la valeur du taux de réjection de mode commun ER/EN 1 - IUT GEII ve 1 - v. D ½ z. D z. MC ve 2 ie 1 Nous avons pour la tension de sortie à vide l ½ z. D=z. MD + v. D ie 2 Ze. D ve 2 2 ZMC - Juan Bravo Zs is vso vs 2 ZMC 13

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel ER/EN 1

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 14

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel: régime linéaire

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur opérationnel: régime linéaire La contre-réaction § Principe § Appliqué à l’AOp il faut avoir un bouclage de la sortie sur l’entrée V− de l’AOp Les hypothèses de calculs: i+ = i- = 0 Ved=0 -Vsat<Vs<+Vsat ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 15

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Ao. P : Les

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Ao. P : Les outils Les calculs § Arsenal du GE 11 à votre disposition o Thévenin, Norton, superposition et sans oublier loi des mailles et des nœuds! § Théorème de Millman V est le barycentre des potentiels voisins pondérés par l’inverse des impédances. § Les stratégies de calculs On détermine ce que valent V+ et V- en fonction de Ve et Vs en utilisant la propriété I+ = I- = 0 (Millman permet d’arriver rapidement aux résultats) o En linéaire on écrit ensuite que V+ = V- pour déterminer Vs = f(Ve) o En T. O. R. on détermine le signe de VD suivant la valeur de Ve et de VS o – Absence de contre réaction ou réaction positive ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 16

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur inverseur Schéma Courbes

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur inverseur Schéma Courbes ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 17

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur non inverseur Schéma

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur non inverseur Schéma Courbes ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 18

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur Unité: montage suiveur

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur Unité: montage suiveur Schéma Intérêt de ce montage § Adaptation d’impédance! o isole les blocs entre eux ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 19

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Additionneur

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Additionneur inverseur Additionneur non inverseur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 20

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Soustracteur

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur fonction arithmétique Soustracteur § Fait partie aussi des amplificateurs différentiels Additionneur/soustracteur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 21

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Amplificateur single supply Différentes solutions technologiques Objectif ü Utilisation d’une seule batterie ü Application portable ( piles, batterie ) üMise en oeuvre plus delicate Solution du thème 2 Choix composants Choix montage AOP rail to rail Amplification AC AOP « standard » Amplification DC (dual supply) § Emploi d’AOP standard prévu pour du dual supply § Amplification de type AC § PRINCIPE: Obtenir une nouvelle référence placée au milieu de la plage d’alimentation Etape 1 Scinder l’alimentation en 2 sources égales 2ème réferentiel de tension !! GND_MID Etape 2 La source d’entrée est REFERENCEE à GND_MID (si flottante) Etape 3 Cablâge de l’AOP 1 er réferentiel de tension !! GND_A ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 22

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Amplificateur single supply Comment

Fonction Amplifier Présentation Emetteur Fonction Filtrer Fonction Comparer Recepteur Compléments Amplificateur single supply Comment scinder une alimentation unique? § Point milieu en pratique Exemple 1 Exemple 2 Solution de notre E&R Diode zéner polarisée en inverse Si la source en entrée ne peut être référencé à GND_MID alors insertion d’un condo de liaison => blocage du continu ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 23

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer § Objectif:

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer § Objectif: supprimer ou conserver que certaines fréquences du signal d’entrée § On distingue 4 grandes familles de filtrage PASSE-BAS PASSE-HAUT PASSE-BANDE REJECTEUR DE BANDE Exemple de filtrage passe bas Représentation temporelle Représentation fréquentielle ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 24

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer Pour notre

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Fonction Filtrer Pour notre application § Nous souhaitons conserver les signaux émis autour de 40 Khz § Supprimer les autres gammes de fréquences o Voix , bruits ambiants § Un passe bande convient donc (cependant compte tenu du comportement naturellement passe bande du récepteur US un passe bas ferait tout aussi bien l’affaire!) § Nous souhaitons cependant réutiliser le récepteur avec un émetteur infrarouge Plusieurs structures ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 25

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Simulation filtre passe-bande ER/EN

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Simulation filtre passe-bande ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 26

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe Bande d’ordre 2

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe Bande d’ordre 2 Modèle § Fonctions de transfert o Fréquence centrale : F 0 o Coefficient de qualité: Q – Il défini la bande passante o Diagramme de Bode paramétré en Q Bande passante – Déduite des fréquences de coupures à -3 d. B » FH et FL ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 27

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe Bande d’ordre 2 Réalisation § Plusieurs solutions existent: ‘pros and cons’ pour chaque solution 1 -Combinaison d’un passe-haut et d’un passe bas 2 –Structure de Sallen-Key ER/EN 1 - IUT GEII 3 –Structure de Rauch (Multiple Feedback Biquad) Juan Bravo 28

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande Sallen Key Structure Pro/cons + bande passante +ratio valeur min/max -Interaction Fo et Q -Gain dépendent de Q Relation avec notre forme canonique: s=jw A=-H. Q et Q=1/ α =1/(2 m) Fonction de transfert ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 29

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande Sallen Key Calcul des éléments § Les cahiers des charges définissent en général La fréquence centrale: F 0 o Le gain à F 0 o La bande passante (autrement dit Q) o 3 données et 6 inconnues!!!! ü Il faut réduire le nombre de degré de liberté en se fixant des valeurs ü On peut rajouter une donnée en imposant Ze Algorithme de calcul ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 30

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande MFB Structure § RETENU POUR NOTRE E&R Pro/cons + bande passante +ratio valeur min/max -Interaction Fo et Q -Gain dépendant de Q Couramment utilisé pour Q petit et moyen (<20 ) Relation avec notre forme canonique: s=jw A=-H. Q et Q=1/ α =1/(2 m) Fonction de transfert ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 31

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande MFB Algorithme de

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Passe-Bande MFB Algorithme de calcul § Les cahiers des charges définissent en général La fréquence centrale: F 0 o Le gain à F 0 o La bande passante (autrement dit Q) o ER/EN 1 - IUT GEII 3 données et 5 inconnues!!!! ü Il faut réduire le nombre de degré de liberté en se fixant des valeurs ü On peut rajouter une donnée en imposant Ze Juan Bravo 32

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-bas § Approche fréquentielle fonction de transfert du o Diagramme de Bode o 1 er i. R 1 ordre de type passe-bas ve R 1 ic C vc v. R 1 vs Circuit intégrateur Variante: Circuit pseudo-intégrateur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 33

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-bas § Approche temporelle o Mise en évidence de la forme intégrale – Circuit utilisé en régulation ( 2ème année cours d’automatique) intégrateur pur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 34

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-haut § Approche fréquentielle fonction de transfert du 1 er ordre de type passe-bas o Diagramme de Bode o Circuit dérivateur Circuit pseudo-dérivateur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 35

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Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Filtre ordre 1 Filtre passe-haut § Approche temporelle o Mise en évidence de la forme dérivée – Circuit utilisé en régulation ( 2ème année cours d’automatique) dérivateur pur Le montage dérivateur est très sensible aux parasites (dv/dt grand). Aussi, est-il fréquent de n’utiliser qu’un pseudo-dérivateur qui n’a l’effet de dérivation que pour les basses fréquences. ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 36

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Notre récepteur US Bloc

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Notre récepteur US Bloc détecteur de crête La constante C 3 et R 9 permette d’ajuster la durée d’activation des moteurs Bloc comparateur de tension P 3 permet d’ajuster le seuil de détection ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 37

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer AOP : régime non

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer AOP : régime non linéaire Comparateur boucle ouverte Rappel vd vs ve+ ve- L’hypothèse Vd=0 n’est plus valide! Le fonctionnement de l’AOp est NON-LINEAIRE Si Ve+ > Ve- alors VD > 0 donc VS = VH Si Ve+ < Ve- alors VD < 0 donc VS = VL ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 38

Présentation Emetteur Fonction Amplifier Fonction Filtrer Recepteur Fonction Comparer Compléments Comparateur à hystérésis Comparateur

Présentation Emetteur Fonction Amplifier Fonction Filtrer Recepteur Fonction Comparer Compléments Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt direct § Fonctionnement bi-stable R 2 R 1 Vs=VL ve Vs=VH vs § Caractéristique de transfert Exemple de chronogramme ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 39

Présentation Emetteur Fonction Amplifier Fonction Filtrer Recepteur Fonction Comparer Compléments Comparateur à hystérésis Comparateur

Présentation Emetteur Fonction Amplifier Fonction Filtrer Recepteur Fonction Comparer Compléments Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt inverse § Fonctionnement bi-stable v. D R 2 ve v 1 Vs=VL Vs=VH vs R 1 § Caractéristique de transfert Exemple de chronogramme ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 40

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Comparateur à hystérésis Comparateur

Présentation Emetteur Recepteur Compléments Fonction Amplifier Fonction Filtrer Fonction Comparer Comparateur à hystérésis Comparateur trigger de schmitt à fenêtre réglable § Ve 1 : seuil réglable , Ve 2 tension d’entrée § Caractéristique de transfert Attention à ne pas confondre le montage avec le soustracteur!! Vous noterez le bouclage à réaction positive ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 41

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections de l’Aop Vers un modèle plus complexe

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections de l’Aop Vers un modèle plus complexe 1 - Le gain Ad dépend de la fréquence 2 - Ze n’est pas infini! + notion d’impédance différentielle et de mode commun 3 - Les courants d’entrées statiques ne sont pas nuls notion de courant différentiel et courant d’offset - VIO ZMC+ Ibias- 4 - Pour V+ = V- = 0 la sortie n’est pas nulle! => dissymétrie entre les 2 bornes ZD ZS IS S ADv. D ZMC- notion de tension d’offset 5 - La tension de sortie chute avec le courant débité notion d’impédance de sortie Pour l’étude des effets on distinguera les aspects statiques (point 3 à 5 )et dynamique (1 et 2) En appliquant le théorème de superposition ( hypothèse de linéarité) il est possible d’étudier la contribution de chaque erreur séparément. ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 42

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Tension de décalage VIO § notée

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Tension de décalage VIO § notée aussi parfois VOS o Tension virtuelle ramenée à l’entrée représentative de la tension de décalage obtenu en sorte lorsque V+=V-=0 VIO - § Ordre de grandeur o + 1 m. V pour le 741, 3 m. V pour le TL 081 Ibias+ AOP idéal S Ibias- § Exemple de conséquence Circuit non-inverseur Circuit intégrateur Solution proposée par certains AOP Le décalage en sortie est d’autant plus marqué que le gain en boucle fermé est grand Dérive en sortie dûe à la charge de C ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 43

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Courant de polarisation § Sont la

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Courant de polarisation § Sont la conséquence des dissymétries internes et des imperfections des transistors constituant l’Aop § Les constructeurs donnent IIB = ½ (Ib+ + Ib-) o IIO = IOS= (Ib+ - Ib-) o + la moyenne de ces courant la différence de ces courants - VIO Ibias+ AOP idéal S Ibias- § Solution pour minimiser cette influence Faire en sorte que les impédances vues des bornes + et – soient ‘identiques’ ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 44

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Imperfections en sortie § Courant de

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections statiques Imperfections en sortie § Courant de sortie limité par l’étage de sortie de l’Aop o Protection en courant intégrée 20 m. A § Tension de sortie chute en fonction du courant o Générateur de thévenin équivalent ZS IS S ADv. D Zs=Rs=75Ω pour un u 741 Courbe en boucle ouverte Ne pas confondre Zs avec Zs. BF , l’impédance du sytème complet avec rebouclage obtenu avec les éléments externes à l’Ao. P § Excursion maximale en sortie Tension de déchet => o Donnée constructeur: output voltage swing o Aop optimisé dit RAIL To RAIL o – Utilisé en mono-tension (plage d’excursion critique) ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 45

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Fonction de transfert en BO §

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Fonction de transfert en BO § L’amplification Avd n’est pas constante en fonction de f § Elle est de nature complexe: 1 er ordre (approximation) les constructeurs intègrent dans certains AOP un condensateur permettant de limiter la bande passante afin de d’assurer la stabilité en BF de l’AOP: on parle d’Ao. P Frequency compensated PARAMETRE IMPORTANT B 1=unity-gain bandwidth Fréquence pour laquelle HBOdb=0 d. B On observe une deuxième cassure: les constructeurs en optimisent l’emplacement afin de faciliter la stabilité en BF de l’AOP Notion de marge de phase et de gain : Cours 2ème d’automatique f 0 fréquence de coupure à -3 db en BO ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 46

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Bande passante petits signaux en Boucle

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Bande passante petits signaux en Boucle Fermée § L’amplification n’est constante en BF!! § On constate un baisse de l’amplification accompagnée d’un déphasage à partir d’une certaine fréquence § En changeant l’amplification (nv jeux de résistances) cette fréquence n’est plus la même TL 071 Vcc±= ± 15 V R 1 = 1 kΩ R 2 = 10 k Ω ER/EN 1 - IUT GEII R 1 = 1 kΩ R 2 = 100 k Ω Juan Bravo 47

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Ordre de grandeur ER/EN 1 -

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques Ordre de grandeur ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 48

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques La règle du produit-gain bande §

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Imperfections dynamiques La règle du produit-gain bande § Le produit gain-bande est égale à B 1=A 0 f 0 § B 1 est une caractéristique interne de l’AOP o TL 081: B 1=3 Mhz TL 071: B 1=1 Mhz § La règle (sans démonstration): o produit gain-bande en boucle fermé = produit gain-bande en boucle ouverte B 1=A 0 BFfc. BF=A 0 f 0 ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 49

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Structure interne simplifiée Décomposition en schéma blocs §

Présentation Emetteur Recepteur Aop Réel Compléments Structure interne simplifiée Décomposition en schéma blocs § Les structures ‘transistors’ vues en EN 2 Étage d’entrée: amplification différentielle Étage de sortie: Amplification en courant Étage intermédiaire: amplification en tension ER/EN 1 - IUT GEII Juan Bravo 50