Les configurations de base des amplificateurs opérationnels : compréhension des modes commun, différentiel, et rétroaction pour des applications variées en génie thermique.
Quelles sont les configurations de base des amplificateurs opérationnels ?
Les amplificateurs opérationnels, ou amplis op, sont des composants électroniques essentiels dans de nombreuses applications. Ils peuvent effectuer une variété de fonctions comme l’amplification, la sommation, la différenciation, et l’intégration. Voici les configurations de base les plus courantes des amplificateurs opérationnels :
Amplificateur inverseur
Dans cette configuration, le signal d’entrée est appliqué à l’entrée inverseuse (-) de l’amplificateur, tandis que l’entrée non-inverseuse (+) est connectée à la masse. La rétroaction négative est utilisée par une résistance connectée entre la sortie et l’entrée inverseuse.
- Gain de l’amplificateur inverseur :
Le gain de tension (Av) est donné par :
\( A_v = -\frac{R_f}{R_{in}} \)
où Rf est la résistance de rétroaction et Rin est la résistance d’entrée.
Amplificateur non-inverseur
Pour cette configuration, le signal d’entrée est appliqué à l’entrée non-inverseuse (+), et une partie de la sortie est renvoyée à l’entrée inverseuse (-) via un réseau de résistances.
- Gain de l’amplificateur non-inverseur :
Le gain de tension (Av) est donné par :
\( A_v = 1 + \frac{R_f}{R_g} \)
où Rf est la résistance de rétroaction et Rg est une résistance connectée entre l’entrée inverseuse et la masse.
Suiveur de tension
Aussi connu sous le nom d’amplificateur tampon, cette configuration a un gain de 1, ce qui signifie que la sortie suit exactement l’entrée. Elle est utilisée pour isoler les circuits sans affecter les signaux.
Le schéma de connexion est simple : l’entrée est connectée à l’entrée non-inverseuse (+) et la sortie de l’amplificateur est directement connectée à l’entrée inverseuse (-).
Sommeur
Un amplificateur sommeur peut additionner plusieurs signaux d’entrée. Les signaux d’entrée sont appliqués via des résistances à l’entrée inverseuse (-), et l’entrée non-inverseuse (+) est mise à la masse.
- Équation de sortie :
Vout = – ( \(\frac{R_f}{R_1}\) V1 + \(\frac{R_f}{R_2}\) V2 + … + \(\frac{R_f}{R_n}\) Vn )
où V1, V2, …, Vn sont les tensions d’entrée, et Rf est la résistance de rétroaction.
Intégrateur
Un intégrateur réalise l’intégration mathématique du signal d’entrée. Le composant clé ici est un condensateur en rétroaction à la place d’une résistance.
- Équation de sortie :
Vout = – \(\frac{1}{R C}\) \(\int\) Vin dt
où R est la résistance d’entrée et C est la capacité de rétroaction.
Différenciateur
Un différenciateur réalise la dérivation mathématique du signal d’entrée. Ici, un condensateur est utilisé en entrée et une résistance en rétroaction.
- Équation de sortie :
Vout = -RC \(\frac{dV_{in}}{dt}\)
où R est la résistance en rétroaction et C est le condensateur d’entrée.
Ces configurations de base sont essentielles pour comprendre et concevoir des circuits plus complexes utilisant des amplificateurs opérationnels.
