Les systmes lectroniques embarqus dans lautomobile Chapitre V

Les systèmes électroniques embarqués dans l’automobile Chapitre V: Amplification et générations de signaux, Filtrage électrique Amplificateur Opérationnel (A. O) Filière: 1ère année TIA Prof: C. BENZAZAH

Généralités • L’amplificateur opérationnel (A. O. ) est apparu en 1965. • il fut appliqué d’abord à la résolution d’opérations mathématiques • L’AO est un circuit intégré (C. I. ) • volume - facilité de montage - faible consommation - performance • faible longueur de connexion accroissement vitesse de réponse • Applications • • Générateurs de signaux Amplification de signaux Instruments de mesures Filtrage

Représentation EE+ - E- - E+ + S + Représentation anglo-saxonne la plus courante S Représentation européenne

Branchement 5 bornes E- entrée inverseuse E- u. E - E+ u. E + 2 Entrées 1 Sortie Alim +VCC - S + Alim -VCC E+ entrée non inverseuse u. S S sortie 2 bornes Alimentation non représentées sur le schéma alimentation stabilisée Généralement VCC = +15 V -VCC=-15 V

Brochage AO 741 8 Valim+ 7 S 6 5 + Descriptif 1 masse 2 3 4 Valim- Une alimentation +Valim Un AO comprend des transistors, résistances condensateurs v. E+ v. Evs -Valim

Caractéristiques C’est un amplificateur différentiel Il amplifie la différence des signaux d’entrée us Umax EAd gain différentiel en boucle ouverte Ad 105 E+ S + +e u. E+ - u. E- Système bouclé réaction umin contre Système boucle ouverte Nécessité d’une contre réaction E+ - -e Il ne peut amplifier que des différences de tensions très faibles en boucle ouverte Une boucle de contre réaction assure automatiquement un fonctionnement linéaire Ede l’A. O Système bouclé réaction positive - S + Système bouclé contre réaction

Amplificateur opérationnel réel Un Amplificateur Différentiel à : · courant continu · grand gain en boucle ouverte (104 à 105 ) le gain dépend de la fréquence · grande impédance d’entrée (Ze= 108Ω à 1012Ω) courant d’entrée très faible (10 -10 A) · impédance de sortie faible (Zs qques dizaines d’Ohms) · large bande passante débutant aux très basses fréquences · le bruit de fond et les dérives sont maintenus faibles par contre-réaction 105 i- - A (u. E+ - u. E- ) S Ze u. E - i+ u. E+ + Zs u. S

A. O. réel A. O. idéal L ’AO idéal est un modèle qui permet d’interpréter les propriétés du montage i- - A (u. E+ - u. E- ) S Ze u. E - i+ Zs - A (u. E+ - u. E- ) S Ze + u. E+ i- =0 u. S u. E-- i+ =0 u. E+ fini + Zs u. S =A (u. E+-u. E- ) 0 Zs = qques dizaines Ohms Ad = 105 Ze= 108Ω à 1012Ω i+=i-= 10 -10 A Zs = 0 Ad = u. E+ = u. E- Ze = i+=i-= 0

Résumé A. O. idéal i- 1 e loi 2 e loi 3 e loi i+ = i - = 0 VE+ = VEUsortie < U u. E - i+ u. E+ - S + u. S alim La tension de sortie est proche de la tension d ’alimentation

Réaction et contre réaction Système en boucle ouverte Absence de branchement entre la sortie et les entrées EE+ + us S u. E+ < u. E- u. E+ > u. E- Système boucle ouverte Comparateur de tension

Système bouclé Une partie du signal de sortie est réinjectée sur une entrée. Contre réaction EE+ + Fonctionnement linéaire Réaction positive E- - S E+ + Fonctionnent saturation Réaction mixte E- - S E+ + Fonctionnement linéaire S

Filtrage Définition : Gain complexe Gain réel Gain en décibels La phase j de la tension de sortie par rapport à la tension d’entrée Diagramme de Bode

Loi d’Ohm A R V B

Montage comparateur E- E+ u. E- + u. E+ >< uu. EE- Système bouclé ouvert S us -Usat 0 +Usat

Montage suiveur EE+ - S + us u. E V bouclé Système ouvert Existence d ’une Réaction positive Contre réaction Réaction mixte Fonctionnement linéaire saturation

Montage amplificateur inverseur R 2 i i R 1 EE+ V ue - S + us V R 2= 10 k. W R 1=1 k. W ue=0, 3 V Montage : amplificateur inverseur R 2= 10 k. W R 1=1 k. W ue=3 V