L' amplificateur opérationnel

Défauts des ampli op en régime linéaire:

Un ampli op avec ses imperfection en régime linéaire équivaut à:

 

Fig.19 - défauts de l'a.o.p.

 

Par exemple pour un LF351:

L'impédance d'entrée différentielle vaut: Zin =\(10^{12} \;\Omega\)

L'impédance de mode commun n'est en général pas précisée mais en ordre de grandeur: il existe un facteur \(10^3\) avec l'impédance d'entrée.

L'impédance ou résistance de sortie: quelques centaines d' ohms (autour de 200 \(\Omega\)).

L'amplification différentielle, pour une charge de 2 k\(\Omega\): 200000

La bande passante pour un gain unitaire: 4 MHz

Le taux de réjection de mode commun:

En principe la tension de sortie de l'ampli op idéal ne doit dépendre que de e+ − e-; mais elle dépend aussi d'une tension moyenne définie par:

\[\mathsf{V_{CM}=\frac{e^++e^-}{2}}\]

Appelée tension de mode commun.

Dans ce cas, la tension de sortie:

\[\mathsf{V_S=A_0(e^+-e^-)+A_C\left(\frac{e^++e^-}{2} \right)}\]

A0 : amplification différentielle;

AC : amplification du mode commun.

Le taux de réjection de mode commun:

\[\mathsf{TRMC=20\ell og_{10}\frac{A_0}{A_C}}\]

Les documentation techniques des constructeurs spécifient souvent le taux de réjection du mode commun par le CMRR (Common Mode Rejection Ratio) par la formule:

\[\mathsf{CMRR=20 \ell og_{10}\frac{V_{CM}}{V_{eCM}}}\]

Où VeCM représente la tension due au mode commun ramenée à l'entrée.

Dans le cas où le signal d'entrée est très faible (de l'ordre des millivolts), la tension VeCM , apporte une influence dans le montage.

L'expression ci-après:

\[\mathsf{V_S=A_0\left[(e^+-e^-)+\frac{1}{A_0/A_C)} \left(\frac{e^++e^-}{2}\right)\right]}\]

Permet de déterminer:

\[\mathsf{V_{eCM}=\frac{A_C}{A_0}.V_{eCM}=\frac{A_C}{A_0}.\frac{e^++e^-}{2}}\]

La tension de décalage (offset):

Lorsque les deux entrées de l'ampli op sont reliés, on mesure une tension non nulle à sa sortie: c'est la tension de décalage.

Dans les documentations techniques des constructeurs, on a aussi la variation de cette tension de décalage en fonction de la température (exemple pour un LF351: 10µV/°C).

Les courants de polarisation:

Ils déterminent le courant de décalage et le courant de polarisation moyen en entrée.

Courant de décalage: input offset current: IOC = i+ -  i-

Par exemple pour un LF351: 5 pA.

Courant de polarisation moyen: input bias current: IBC=(i+ + i-)/2

Par exemple pour un LF351: 20 pA

Pour compenser les problèmes de polarisation, une résistance est connectée entre l'entrée e+ de l'ampli op et la masse.

Pour un montage inverseur comme celui de la figure1-xx: cette résistance R = R1 || R2;

Pour un sommateur voir figure2-xx: R = R1 || R2 || R3 || R4 || R5;

Pour un soustracteur voir figure3-xx: R1 || R2 = R3 || R4;

Comportement en régime dynamique:

Le "Slew Rate":

Il définit la vitesse maximale de montée du signal de sortie en Volts/µs en général.

Pour un LF351, Slew-Rate = 16V/µs.

Le temps de montée et dépassement dans le cas d'une réponse de l'ampli op à un échelon de tension:

Dépassement: Overshoot en %. Par exemple pour un LF351, il est égal à 10%.

Le temps de montée: Rise Time  généralement en µs. Par exemple pour un LF351, il est égal à 0,1 µs.