Titre: Applications linéaires des amplificateurs opérationnels
Auteurs: Néant
Ecole/Université: Néant
Résumé: L’amplificateur opérationnel (AO) est un composant de base extrêmement important. Il est utilisé dans de très nombreux circuits d’électronique analogique où il permet de réaliser de façon simple des fonctions linéaires et non-linéaires variées et performantes.
L’amplificateur opérationnel est réalisé à l’aide de quelques dizaines de transistors et des éléments passifs reliés ensemble dans une configuration assez complexe. Un schéma d’un AO de la première génération (1965) est présenté à la figure 4.1a. Sa structure est déjà proche de celle des AO modernes. De manière classique, le circuit d’entrée est constitué par une paire différentielle de transistors. Un deuxième étage d’amplification différentielle permet d’obtenir un gain total d’environ 7’000. L’adaptateur de niveau Q6 sert à ramener la tension de collecteur de Q5 (quelques volts) vers 0 volt qui est le point de fonctionnement de l’étage de sortie. Celui-ci est réalisé avec un circuit push-pull. Une photographie de sa réalisation intégrée est montrée dans la figure 4.1b.
La recherche de l’amélioration des performances et une plus grande maîtrise de la technologie du silicium et de l’intégration ont conduit à des circuits bien plus complexes. À titre illustratif, le schéma du LF411 (1989) commenté par Paul Horowitz, The Art of Electronics, est présenté dans la figure 4.2. Dans ce chapitre, on ne s’intéresse pas au contenu ou à la configuration interne de l’amplificateur opérationnel. Il y sera traité comme une boîte noire dont on connaît les caractéristiques entrée-sortie et que l’on utilise pour réaliser différentes fonctions électroniques.
Cette approche se justifie par le fait que l’utilisateur de l’amplificateur opérationnel n’a pas, en général, à se soucier de la conception interne de celui-ci, puisqu’il peut l’acquérir directement sous forme de circuit intégré, c’est-à-dire réalisé entièrement sur un monocristal de silicium de quelques millimètres de côté et encapsulé dans un boîtier. Les performances des amplificateurs opérationnels modernes sont à ce point proche de l’amplificateur opérationnel idéal qu’on étudiera les différentes applications directement sur la base de ses caractéristiques idéales. Les imperfections qui distinguent l’amplificateur réel de l’amplificateur idéal seront analysées en n de chapitre.
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