Amplification opérationnel
Exercice 1
Complète le texte ci-dessous avec les mots ou groupe de mots suivants qui conviennent. Deux bornes ; régime linéaire ; boitier ; circuits intégrés ; huit bornes ; régime saturé ; deux régimes.
L'amplificateur opérationnel $(AOP\text{ ou }AO)$ est un élément essentiel très utilisé en électronique de pointe.
Il fait partie de la famille des $\ldots\ldots\ldots.$
Il se présente sous la forme d'un $\ldots\ldots\ldots$ possédant $\ldots\ldots\ldots$ de branchement.
Les courants entrants dans l'$AO$ par ses $\ldots\ldots\ldots$ d'entrées sont extrêmement faibles en intensité.
L'$AO$ peut fonctionner sous $\ldots\ldots\ldots$ différents.
Si la tension $\ldots\ldots\ldots$ est nulle, il fonctionne en $\ldots\ldots\ldots.$ tandis que si la d.d.p entre les deux entrées n'est pas nulle, il fonctionne en
Exercice 2
Répondre par vrai ou faux. Corriger si la réponse est fausse pour chacune des propositions suivantes :
1. Dans un amplificateur opérationnel les intensités des courants d'entrée sont élevées.
2. Une radio utilise des amplificateurs opérationnels.
3. Dans un amplificateur opérationnel en fonctionnement linéaire la tension différentielle est différente de zéro. $$G=\dfrac{U_{s}}{U_{\mathrm{e}}}$$
Le gain en tension d'un montage en régime linéaire est
5. Dans un amplificateur opérationnel en régime de saturation $U_{S}=\pm V_{\text{sat}}$
6. En régime linéaire les courants aux entrées de l'$A.O$ sont négligeables : $\mathrm{i}^{+}=\mathrm{i}^{-}=0$
7. Dans un amplificateur opérationnel en régime de linéaire US > Vsat
8. La résistance entre les bornes d'entrée $^{+}$ et $E^{+}$ est infinie.
Exercice 3
1. Un ampli-op peut être polarisé avec
a. Une tension positive
b. Une tension négative
c. Une tension alternative
d. Une tension bipolaire
2. Dans le cas d'une polarisation bipolaire, la sortie d'un ampli-op
a. peut dépasser la tension de polarisation positive
b. à la saturation atteint la tension de polarisation positive
c. reste toujours inférieure à la tension de polarisation positive
3. Le circuit suivant est
a. un circuit suiveur de tension
b. le montage d'un amplificateur à grand gain
c. un amplificateur avec une grande impédance de sortie
d. un circuit adaptateur d'impédance
Exercice 4
On considère le montage amplificateur suivant
1. Sans faire de calculs, cet amplificateur est-il inverseur ou non inverseur et pourquoi ?
2. $U_{e}$ est un signal sinusoïdal d'amplitude $0.8\,V$, on désire pour $U_{s}$ un signal d'amplitude $5\,V$
Calculer l'amplification en tension $A_{v}$
3. Calculer le gain en tension $G_{v}$ sachant que
4. Calculer les résistances $R_{1}$ et $R_{2}$ afin que le courant efficace $i$ soit de $0.1\,mA$
Exercice 5
valeur de la résistance $R_{1}$ du conducteur ohmique reliant l'entrée non inverseuse à $1'1.$ pour amplifier une tension $U_{e}$, on applique à l'entrée d'un Amplificateur Opérationnel $(A.O.$
La tension de sortie est $U_{S}=+20\,U_{\mathrm{e}}.$
S'agit-il d'un montage amplificateur inverseur ? Quelle est la valeur du facteur d'amplification ?
2. Le gain en tension d'un montage est $G=-8$
2.1 Justifier l'absence d'unité dans cette donnée.
2.2 Calculer la valeur de a tension d'entrée, lorsque la tension de sortie prend successivement les valeurs $10\,V$ et $6.5\,V$
2.3 Calculer la valeur de la tension de sortie lorsque la tension d'entrée prend successivement les valeurs $1.5\,$ et $-0.22\,V$
Exercice 6
Dans un montage amplificateur inverseur, le conducteur ohmique reliant l'entrée inverseuse à la sortie $S$ a pour résistance $R_{2}=100\,k\omega$
Quelle est la entrée $E^{-}$ de l($A.O$ sachant que le facteur d'amplification de ce montage est égala à $-10$ ?
Exercice 7
En travaux pratiques, un élève a tracé la courbe donnant la tension de sortie $U_{S}$ d'un amplificateur en fonction de la tension d'entrée $U_{\mathrm{e}}$ (voir figure).
1. Déterminer le facteur d'amplification.
L'amplificateur est-il inverseur ?
2. A quel domaine doit appartenir la tension d'entrée pour être amplifiée ?
3. Quelles sont les valeurs des tensions de saturation ?
Exercice 8
La tension d'entrée est fournie par un générateur de tension continue : $U_{\mathrm{e}}=6\,V$
1. Prouver que les deux conducteurs ohmiques sont parcourus par le même courant électrique.
2. Quel est le potentiel des points $A$ et $B$ ?
3. En déduire les expressions de la tension d'entrée $U_{\mathrm{e}}$
et de $1$ tension de sortie Us en fonction de $R_{1}$, $R_{2} $et $I.$
4. Quel est le coefficient d'amplification ? Justifier le nom du montage.
On donne : $R_{1}=R_{2}=15\,k\Omega$
Exercice 9
Dans le schéma ci-dessous, on considère que l’$A.O$ fonctionne en régime linéaire et que le générateur est idéal de $f.é.m. E$
1. Rappeler les lois relatives à l'$A.O$ en régime linéaire.
2. En appliquant les lois des tensions, exprimer la tension $U_{NM}$
3. Montrer que la tension aux bornes de $R_{1}$ est égale à $U_{\mathrm{e}}$ et en déduire le sens du courant dans $R_{1}.$
4. En utilisant la loi des nœuds en $N$, trouver le sens du courant $I_{2}$ qui circule dans $R_{2}$ puis déterminer son expression.
Appliquer la loi d’$Ohm$ et la loi des tensions pour montrer que $U_{s}=\left(R_{1}+R_{2}\right)I$
Montrer que $$U_{s}=\dfrac{R_{1}+R_{2}}{R_{1}}U_{\mathrm{e}}$$
En déduire le facteur d'amplification $G.$
Justifier le nom d'amplificateur non inverseur donné à ce montage.
6. Calculer $G$ et $U_{s}$ lorsque $R_{1}=1\Omega$ ; $R_{2}=2.2\,k\Omega$ ; $r=1\Omega$ et $E=1.5\,V$
Exercice 10
Afin de vérifier vos acquis après le cours sur l'amplificateur opérationnel, votre professeur met à votre disposition le matériel nécessaire pour réaliser un montage amplificateur non-inverseur.
Afin de vous aider à réussir cette tâche, il vous propose les deux schémas de montages suivants
2. Rappeler ses propriétés en régime linéaire.
3. Établir l'expression pour les montages $1$ et $2$ :
3.1. De la tension de sortie Us en fonction de $U_{e}$, $R_{1}$ et $R_{2}$
3.2. Du gain $g$ en tension.
4. Un élève de ton groupe affirme que le montage à réaliser est le montage $N°2$ tandis qu'un autre affirme que c'est le montage $N°2.$ On est chargé de les départager.
1. Nommer le composant fondamental des circuits ci-dessus.
Justifier le choix du montage à réaliser
Exercice 11
Au cours d'une séance de travaux pratiques, ton groupe réalise le montage ci-dessous :
On relève les valeurs des tensions Us à la sortie de l'amplificateur opérationnel, en fonction des valeurs de la tension d'entrées $U_{e}$, qu'on consigne dans le tableau ci-dessous
$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline U_{e}(V)&1&1.5&2&2.5&3&3.5&4\\ \hline U_{s}(V)&-2&-2.97&-3.93&-4.93&-5.89&-6.86&-7.8\\ \hline \end{array}$
Il est demandé à ton groupe de tracer la caractéristique $U_{s}=f\left(U_{e}\right)$ afin de déterminer le gain en amplification.
L'$A.O$ est idéal et est utilisé en régime linéaire.
Données : $R_{1}=1\,k\Omega$ et $R_{2}=2\,k\Omega$
1. Tracer la courbe $U_{s}=f\left(U_{e}\right)$ et déduis le nom du montage.
Échelle $1\,cm\longleftrightarrow 1\,V$ en abscisse et $1\,cm\longrightarrow 1\,V$ en ordonnée.
2. Comparer le rapport et la pente de la courbe $U_{s}=f\left(U_{e}\right)$ $$\dfrac{R_{2}}{R_{1}}$$
3. Déduire la relation en entre $U_{e}$ et Us en fonction de $R_{1}$ et $R_{2}.$
4. Retrouver la relation établie au $3$, en utilisant les lois de l'électricité et le schéma du montage