gpa667 conception et simulation de circuits Électroniques 14/10/2013 amplificateurs opÉrationnels...

GPA667

CONCEPTION ET SIMULATION

DE CIRCUITS ÉLECTRONIQUES

14/10/2013AMPLIFICATEURS OPÉRATIONNELS

1

CIRCUITS COMPOSÉS

• Sources de courant

• Source de courant (Miroir)

• Amplificateur différentiel

• Amplificateur opérationnel

14/10/2013AMPLIFICATEURS

OPÉRATIONELS2

SOURCES DE COURANT


OPÉRATIONELS3

Transistors FET

I = IDSS

SOURCES MIROIRS


OPÉRATIONELS4

Transistors BJT

+vcc

SOURCES MIROIRS


OPÉRATIONELS5

Transistors BJT

+vcc

AMPLI. OPÉRATIONNELS

• Ampli. Op. : Définitions

• I au noeuds d’entrée = 0

• Masse virtuelle

• Paramètres C.C : VIO, IIB, IIO,

• Paramètres C.A : AD, AC, CMRR, GBW, SR


OPÉRATIONELS6

AMPLI-OPÉRATIONNEL


OPÉRATIONELS7

AMPLI-OPÉRATIONNEL

• Entrées : Vi1, Vi2

• Entrée en mode différentiel, Vd

• Entrée en mode commun, Vc

• Tension de sortie, Vo

• Ad : gain différentiel,

• Ac : gain mode commun14/10/2013

AMPLIFICATEURS OPÉRATIONELS

8

AMPLI-OPÉRATIONNEL

• CMRR = Ad/Ac

• CMRR (dB) = 20 log Ad/Ac

• Le CMRR est très élevé ( 90 dB)• Le courant qui entre dans chacune des

entrées est négligeable ( 0)• Le gain Ad est très grand ( 200,000 )


OPÉRATIONELS9

AMPLI-OPÉRATIONNEL

Pour résoudre tous les circuits avec AMPLI-OP en mode linéaire, il faut retenir 2 règles qui découlent des caractéristiques de l’ampli-op.


OPÉRATIONELS10

AMPLI-OPÉRATIONNEL

Règle 1 ( I+ = I- 0 )

La somme des courant aux nœuds d’entrée ( + et - ) = 0


OPÉRATIONELS11

Règle 2 ( Ad très grand et Vo )

La différence entre les deux tensions d’entrée, V+ et V- est très faible. On a pratiquement V+ V-.

AMPLI-OPÉRATIONNEL

La règle 2 permet d’introduire la notion de masse virtuelle. Quand l’entrée V+ est à la masse ( 0V ), on a V- 0 V. On dit que V- se comporte comme une masse virtuelle. V- n’est pas à la masse mais sa tension est presque OV. Si Ad = 20,000 et V1 = 1V alors Vi = 0.5 mV.


OPÉRATIONELS12

V-

V1

CIRCUITS DE BASE

• INVERSEUR• NON INVERSEUR• SUIVEUR• SOMMATEUR• INTÉGRATEUR• DÉRIVATEUR


OPÉRATIONELS13

Vous avez déjà vu ces circuits de base en GPA325

AMPLI-OP PRATIQUE

PARAMÈTRES C.C.

• Tension de décalage à l’entrée VIO

• Courant de polarisation à l’entrée IIB

• Courant de décalage à l’entrée IIO

• Tension de décalage à la sortie VO(offset)

• VO(offset) = VO(offset VIO) + VO(offset IIO)


OPÉRATIONELS14

AMPLI-OP PRATIQUE


OPÉRATIONELS15

VO(offset VIO) :Tension de décalage à la sortie due à VIO

AMPLI-OP PRATIQUE


OPÉRATIONELS16

IIB :Courant de polarisation à l’entrée

AMPLI-OP PRATIQUE


OPÉRATIONELS17

VO(offset IIO) :Tension de décalage à la sortie due à IIO

RC = R1 Rf

AMPLI-OP PRATIQUE

PARAMÈTRES C.A. ou DYNAMIQUE

• Produit Gain-Largeur de bande ou « Gain BandWidth Product » GBW

• Taux de montée, Slew Rate (SR)


OPÉRATIONELS18

PRODUITGAIN-LARGEUR DE BANDE


OPÉRATIONELS19

PRODUITGAIN-LARGEUR DE BANDE

• À basse fréquence, le gain de l’ampli-op est AVD jusqu’à la fréquence de coupure fC.

• La fréquence f1 est la fréquence pour laquelle AVD = 1• À partir de fC, le gain AVD diminue avec une pente de 20

dBdécade ou 6 dB octave. On a une décade entre f1 et f2 si f2 = 10 f1. On a un octave entre f1 et f2 si f2 = 2 f1.

• Le produit fC x AVD = f1 x 1 = constante et s’appele :

Produit Gain x Largeur de bandeou « Gain Bandwith Product »


OPÉRATIONELS20

Taux de montée SR« SLEW-RATE »

• Un ampli-op pratique possède une limite supérieure quant au taux de variation de sa tension de sortie en V/uS.

• Cette limite supérieure s’appelle le SR de l’ampli-op.


OPÉRATIONELS21


• Si le signal de sortie est élevé, la fréquence maximale qui peut être amplifiée sans distorsion sera plus basse.

• Par contre, si le signal de sortie est faible, la fréquence maximale qui pourra être amplifiée sans distorsion sera plus élevée.


OPÉRATIONELS22


• Si le signal est sinusoïdal et d’amplitude K, la fréquence maximale f ou la fréquence angulaire dépendra du SR selon :


OPÉRATIONELS23

AMPLI-OP uA741 ou équiv.


OPÉRATIONELS24

CARACTÉRISTIQUES ÉLECTRIQUES

AMPLI-OP uA741 ou équiv.


OPÉRATIONELS25

NOTICE TECHNIQUE

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm741.pdf

AMPLI. DIFFÉRENTIEL


OPÉRATIONELS26

R4

R2

R1

R3



OPÉRATIONELS27

Si les résistances sont égales, Vo = V1 – V2

R

R

R

R

V1

V2



OPÉRATIONELS28

En pratique, il est difficile d’avoir 4 résistances égales ou du moins avec des rapports (R1 : R3) et (R2 : R4) égaux. De plus l’impédance d’entrée est limitée par la valeur des résistances qui ne peut pas être très grande. En pratique, on peut difficilement avoir des résistances supérieures à 1 M sans produire une tension de décalage à la sortie.

AMPLI. NON INVERSEUR


OPÉRATIONELS29

Pour augmenter l’impédance d’entrée, on choisit la connexion non inverseur. On a le cas particulier d’un ampli. suiveur lorsque Rf = 0 et R1 = . L’impédance est élevée parce que le courant d’entrée est de l’ordre de grandeur du courant de polarisation soit quelques nA.

AMPLI. SUIVEUR


OPÉRATIONELS30

Vo/V1 = 1.

AMPLI. INSTRUMENTATION


OPÉRATIONELS31

En combinant deux ampli. non inverseur à haute impédance d’entrée, on peut obtenir deux entrées et deux sorties différentielles. Par la suite, on transforme le signal de sortie différentiel en un signal unipolaire par rapport à la masse en utilisant un ampli. Différentiel. L’ensemble produit ce que l’on appelle un ampli. d’instrumentation.



OPÉRATIONELS32



OPÉRATIONELS33

On peut réaliser un ampli. d’instrumentation avec des composants discrets mais pour plus de précision, les composants sont intégrés. Il est alors facile d’obtenir des résistances R d’égales valeurs. La résistance RP se situe habituellement à l’extérieur du boîtier et elle permet de fixer le gain de l’ampli. À la valeur désirée.

Millivoltmètre C.C.


OPÉRATIONELS34

Conversion TENSION - COURANT

gpa667 conception et simulation de circuits Électroniques 14/10/2013 amplificateurs opÉrationnels...

Documents