Aop linéaire et limites

Lycée Jaufré RudelClasse de 1 ère STIBlayeChristian Loverde2v1(V)105 1 0 1 5t (ms)24v 2 ( V )201612840F ig.4t (ms)aop 3 montages.lwp Page 2 sur 2 05/09/2010

Lycée Jaufré rudelPremière StiMontages à amplificateur opérationnelDans les exercices suivants, les amplificateurs linéaires intégrés sont considérés commeparfaits: I + = I - = 0, et sont alimenté en ! V CC = ! 15 V. On supposera que |V sat | = V CC - 1.Exercice 1:1. Pourquoi le montage peut-il fonctionner en régime linéaire?22 k ΩBlayeChristian Loverdev e= 2 V10k Ω-+∝iSi0v si s10 k Ω2. Quelle est la fonction de ce montage?3. Calculer i puis v S . En déduire i S et i 0 .v4. Calculer l'amplification en tension du montage: sv e.5. Par une autre méthode, déterminer la relation entre la tension de sortie v s , la tensiond'entrée v e et les résistances du montage. En déduire l'amplification en tension du montage.Ce résultat est-il en accord avec le précédent?Exercice 2:Soit le montage:R2R1-+∝Svv 1 21°) En supposant le fonctionnement de l'AOp linéaire, déterminer l'expression de V 2 enfonction de V 1 et des résistances du montage.2°) On donne R 1 = 1 kΩ, calculer R 2 pour obtenir une amplification en tension égal à 10.3°) R 1 et R 2 étant fixées respectivement à 1 kΩ et 10 kΩ, entre quelles limites peut varier latension d'entrée V 1 pour que le fonctionnement de l'AOp reste linéaire?4°) La tension d'entrée étant fixée à V 1 = 2 V et R 1 à 1 kΩ, entre quelles limites peut varier R 2pour que le fonctionnement de l'AOp reste linéaire?5°) L'amplification reste égale à 10. On applique la tension v 1 (t) de la figure 4 du documentréponse. Représenter v 2 (t).aop lineaire.lwp Page 1 sur 2 05/09/2010

Lycée Jaufré rudelPremière StiBlayeChristian Loverdev1(V)2105 10 15t (ms)24v 2 ( V )201612840t (ms)aop lineaire.lwp Page 2 sur 2 05/09/2010

Lycée Jaufré RudelBlayePremière STI 05/09/2010Aop linéaire et limitesLorsque la sortie est reliée à l'entrée inverseuse par l'intermédiaire d'un fil ou d'une résistance, l'AOp fonctionneen mode linéaire.Caractéristiques du mode linéaire: la tension différentielle d'entrée Vd = V + - V - = 0.Montage amplificateur non inverseur:R1.iR2.iR2iiR1B-+∆SVeVsM M MEn appliquant la loi des mailles, déterminer la fonction de transfertV SV edu montage.application numérique:ˆen régime continu: avec R 1 = 10 kΩ et R 2 = 50 kΩ calculer la tension de sortie V S pour différentes valeurs deV e ( V e = 0,5V; 1V; 1,5V; 2V; 4V) V sat=14V.‰V e tension triangulaire variant de -4 à +4V, f = 1 kHz. Représenter les graphes V e =f(t) et V S = f(t) enconcordance de temps ainsi que V S = f(V e).24Ve Vs201612840-4-8-12-16-20-240,5 1t(ms)Conclusions:Justifier le nom du montage. Quels facteurs empêchent le fonctionnement linéaire de l'AOp?05/09/2010

Lycée Jaufré RudelPremière Sti,BlayeChristian LoverdePHYSIQUE APPLIQUEEDans chaque montage, on supposera l'AOp parfait: courants d'entrée nuls, tension différentielle d'entrée nulleen mode linéaire non saturé, alimentation des AOp !15V et tension de saturation V SAT = 15V .L’énoncé avec les schémas complétés sera rendu avec la copie.Exercice 1:Étude du comportement d'un Amplificateur opérationnel en boucle ouverte:1. Représenter la tension différentielle d’entrée Vd sur le schéma.2. Quelles valeurs peut prendre la tension de sortie V S ? Quelles sontles valeurs correspondantes de Vd?3. On donne V ref = 2V, Calculer la valeur de la tension V S quand V E =+10V et quand V E = -10VVE-++VSExercice 2:L’un des trois montages (1 audessus, 2 dessous) a permis d’obtenir lesR1VeVd-+R2∆SV sVeR1-Vd+R2∆SVsR2 = 22 k ΩR1 = 4,7 kΩdeux graphes ci-dessous. Lequel? Justifier la réponse.ve2- 22t ( m s )V s a tvst ( m s )- V s a tQuel est le mode de fonctionnement de l'AOp?Tracer le graphe V S = f(V E).Page 1 sur 1 05/09/2010

☺Loverde Christian 2010PHYSIQUE APPLIQUEEDans tous les exercices, les amplificateurs opérationnels sont supposés parfaits. On admettra que V sat= !15V etque l'intensité maximale du courant de sortie de l'amplificateur opérationnel est 20 mA.Exercice n°1: amplificateur inverseurDans le montage ci-dessous l'amplificateur opérationnel est supposé idéal et alimenté en !15V:R2V eER1E-∆-S+VsLa courbe représentative de la tension v S(t) relevée à l'oscilloscope est donnée ci-dessous:V s501t ( m s )1. Expliciter l'allure de la courbe v S(t).R 22. Sachant que = 10 , déterminer la valeur maximale de vR e(t).13. Représenter, en concordance de temps, la courbe représentative de la tension v e(t).Exercice n° 2: aop comparateurUn comparateur à un seuil a permit de représenter les oscillogrammes v E(t) et v S(t):Ve2- 22t ( m s )- V evsV s a tt(ms)- V s a ten déduire le graphe v S = f(v E) avec des échelles précises.AOp_saturarion_comparateur.lwp 05/09/2010

Christian LoverdeLycée Jaufré RudelPremière Sti Blaye 2006AOP comparateur et Slew rateDans chaque montage, on supposera l'AOp parfait: courants d'entrée nuls, tension différentielle d'entrée nulle enmode linéaire, alimentation des AOp !15V et tension de saturation V SAT = 15V.1. Étude du comportement d'un Amplificateur opérationnel en boucle ouverte:VrefVE-++VSOn donne V ref = 5V, représenter la tension V S(t) et la caractéristique V S = f(V E) si V E(t) est une tensionalternative triangulaire de valeur maximum 10 V:VEVS0t5VS05V E0tQuel est le mode de fonctionnement de l'AOp? Quelle est la fonction du montage?2. Vitesse limite de montée du signal ou Slew-Rate:Quel est le mode de fonctionnement de l'AOp.VE+-+VSLa tension V E est rectangulaire de -10V à +10V.Quel est la forme attendue de V S?Expliciter cette forme en fonction de V E .Quelle est la fonction du montage?Pour la fréquence f = 10,7 kHz de la tension d'entrée latension V S(t) est représentée:V EV S100T/2TtDéterminer le Slew Rate (vitesse limite de montée du signal de sortie) en V/µs: SR = ✁V S✁taop_slew_rate.lwp 05/09/2010