TD1 : Amplificateur opérationnel linéraire ( AOP)

Un amplificateur opérationnel (aussi dénommé ampli-op ou ampli op, AO, AOP1, ALI2 ou AIL3) est un amplificateur différentiel : c’est un amplificateur électronique qui amplifie une différence de potentiel électrique présente à ses entrées. Initialement, les AOP ont été conçus pour effectuer des opérations mathématiques dans les calculateurs analogiques : ils permettaient d’implémenter facilement les opérations mathématiques de base comme l’addition, la soustraction, l’intégration, la dérivation et d’autres. Par la suite, l’amplificateur opérationnel est utilisé dans bien d’autres applications comme la commande de moteurs, la régulation de tension, les sources de courants ou encore les oscillateurs.

La notion d’amplificateur opérationnel parfait ou idéal permet de raisonner sur le fonctionnement théorique de l’amplificateur opérationnel en s’affranchissant des phénomènes parasites et des limitations inhérents à la réalité technologique des composants. Les progrès réalisés depuis les premiers AOP tendent, par l’amélioration constante des performances, à se rapprocher du modèle de l’AOP parfait.

L’amplificateur opérationnel parfait possède une impédance d’entrée, un gain en mode différentiel, une vitesse de balayage et une bande passante infinis alors que son gain de mode commun et son impédance de sortie sont nuls. De plus, il n’a pas de tension d’offset ni de courant de polarisation. En réalité le gain différentiel d’un amplificateur opérationnel variant fortement en fonction de la fréquence, il est courant de le considérer comme infini afin de simplifier les calculs. Il est aussi possible de considérer le gain d’un amplificateur opérationnel comme étant celui d’un intégrateur pur afin de se rapprocher du comportement réel de l’amplificateur.

Ces caractéristiques traduisent le fait que l’amplificateur opérationnel parfait ne perturbe pas le signal qu’il va amplifier et que sa tension de sortie dépend uniquement de la différence de tension entre ses deux entrées.

La présence d’un gain différentiel infini implique que la moindre différence de potentiel entre les deux entrées de l’amplificateur l’amènera à saturer. Si l’on ne désire pas que la tension de sortie de l’amplificateur soit uniquement limitée à ± Vsat suivant le signe de la différence de potentiel entre les deux entrées de l’amplificateur, l’utilisation d’une contre-réaction négative est obligatoire.

Exercices :

Correction :

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