Synth¨se ampli-op

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  • T Schmitz

    Introduction

    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

    Lamplificateurinverseur

    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

    Autres montages

    Filtres

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    Introduction aux ampli-operationnels (AOP)Theorie et montages pratiques

    Schmitz Thomas

    Department of Electrical Engineering and Computer Science,University of Liege

    18 fevrier 2015

  • T Schmitz

    Introduction

    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

    Lamplificateurinverseur

    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

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    Overview

    Introduction

    La Theorie de lampli-op

    Differents types de montages a ampli-opLamplificateur non-inverseurLamplificateur inverseurLe BufferLamplificateur differentielAmplificateur dinstrumentationAutres montages

    FiltresGeneralites sur les filtresFiltres passifsFiltres actifs

    HelpProblemes courantsLire les datasheets

  • T Schmitz

    Introduction

    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

    Lamplificateurinverseur

    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

    Autres montages

    Filtres

    Generalites sur lesfiltres

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    Section 1

    Introduction

  • T Schmitz

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    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

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    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

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    Utilites dun ampli-op

    I Controler lamplitude dun signal

    I Attenuer ou booster certainesfrequences

    I Adaptateur dimpedance (buffer)

    I Rectifier double alternance deprecision

    I Melangeur de signaux (MIX,...)

    I ...

    Figure: Amplificateur operationnel

    +

    -

    Vcc

    Vdd

    V-

    V++

    -V-

    V+

    Avec borne Notation US

    +

    -V-

    V+Av

    Notation EU

    Figure: Representations schematiques usuelles

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    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

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    Section 2

    La Theorie de lampli-op

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    Constitution de lampli-op

    I Vin = difference de potentiel entre lesentrees de lAOP

    I Zd = impedance differentielleseparant les entrees + et -, ' 1Meg(varie avec freq !)

    I Vs + Vs appeles aussi Vcc et Vdd =les sources dalimentation (alimentation symetrique ex : +5V et-5V)

    I Zout = impedance desortie (Voir limitation)

    I G = A = facteurdamplification de lampliop.

    I Le carre bleu = source detension (la tension desortie) controlee entension (la tensiondentree) avec un gain A.

    +

    -

    Vcc

    V+

    V-

    Vd = Avd (V+ V)

    Zd

    Zmc

    Zout

    Zmc

    Vdd

    -Vd +

    Figure: Fonctionnement de lamplificateur operationnel

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    Modele ideal de lampli-op

    On travail souvent avec un modele simplifie de lampli-op ou :

    Hypothese didealite

    I Gain = I Zin = Zd =I Zout = 0

    I Vout = 0 si V+ = V (pas doffset)

    I Bande passante infinie

    Et donc :

    Lien entre les entrees et la sortieVout = A(V+ V)

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    Plage de fonctionnement de lampli op

    I Plage lineaire si Vcc < Vout < +VccI Plage de saturation si le gain est tel que |Vout | tend a etre > Vcc

    I Alors, si V+ > V Vout = VccI Alors, si V+ < V Vout = Vcc

    Regle pour les amplis-op ideaux

    1. Si regime lineaire V+ = V2. Aucun courant ne peut circuler entre lentree non-inverseuse (V+) et

    lentree inverseuse (V-) Il en decoule que i+ = i = 0

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    Lamplificateurnon-inverseur

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    Amplificateurdinstrumentation

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    Section 3

    Differents types de montages a ampli-op

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    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

    Lamplificateurinverseur

    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

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    Lamplificateur non-inverseur

    FonctionAmplifier un signal dun facteur

    G = (R1+R2)R1

    (G tjr > 1)

    etude du circuit :

    V+ = V = Vin Regle 1 (1)

    I = 0 I1 = I2 Regle 2 (2)

    Or :

    I1 =Vin

    R1& I2 =

    Vout VinR2

    (3)

    (2&3) Vout = VinR2

    R1+ Vin (4)

    Relation entree/sortie

    Vout =R1+R2

    R1.Vin = G .Vin

    +

    -

    Vcc

    Vdd

    V+

    V-

    R1

    R2V

    I1

    I2

    VinVout

    Figure: Ampli-op non inverseur

    Impedance dentree :

    Maximale (voir datasheet delAOP)

    Note :

    Pour ce montage, le gain esttoujours > 1 !

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    Lamplificateur inverseur

    FonctionAmplifier un signal dun facteurG = R2

    R1

    etude du circuit :

    V+ = V = 0 Regle 1 (5)

    I = 0 I1 = I2 Regle 2 (6)

    Or :

    I1 =Vin V1

    R1=

    Vin

    R1(7)

    I2 =V Vout

    R2(8)

    (6&7&8) Vout = VinR2

    R1(9)

    Relation entree/sortie

    Vout = R2R1 .Vin = G .Vin

    +

    -

    Vcc

    Vdd

    V+

    V-

    R1

    R2

    V

    I1

    I2Vin

    Vout

    Figure: Ampli-op inverseur

    Impedance dentree :

    R1 ! Attention aux valeurs deresistance trop petite.

    Note :

    I Attenuation si R2 < R1I Si Vin > 0 Vout < 0

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    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

    Autres montages

    Filtres

    Generalites sur lesfiltres

    Filtres passifs

    Filtres actifs

    Help

    Problemes courants

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    Fonctions de transferts

    (a) Montage inverseur

    R1+R2R1

    (b) Montage non-inverseur

    Figure: Fonction de transfert des montages inverseur et non-inverseur

    I Attenuateur ou amplificateur

    I Impedance dentree varie avecR1

    I Vout est de signe contraire aVin

    I Amplificateur seulement

    I Grande impedance dentree

    I Vout est de meme signe queVin

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    La Theorie delampli-op

    Differents types demontages a ampli-op

    Lamplificateurnon-inverseur

    Lamplificateurinverseur

    Le Buffer

    Lamplificateurdifferentiel

    Amplificateurdinstrumentation

    Autres montages