Qu’est-ce qu’un amplificateur opérationnel (op-amp) ? Apprenez les bases de ce composant clé en électronique, ses fonctions et ses applications pratiques.
Qu’est-ce qu’un amplificateur opérationnel (op-amp) ?
Un amplificateur opérationnel, couramment appelé op-amp, est un composant électronique de base utilisé en électronique analogique. Il est conçu pour amplifier une tension de signal d’entrée et est très polyvalent dans les circuits analogiques tels que les filtres, les oscillateurs, les intégrateurs et d’autres applications. Voici une explication détaillée de ses caractéristiques et de son fonctionnement.
Caractéristiques principales d’un amplificateur opérationnel
- Entrées différentielles : Un op-amp possède deux entrées : une entrée inverseuse (-) et une entrée non inverseuse (+). La différence de tension entre ces deux entrées est amplifiée pour produire la sortie.
- Gain en boucle ouverte : En l’absence de feedback (rétroaction), le gain d’un op-amp est extrêmement élevé, typiquement de l’ordre de 105 ou plus.
- Tension de décalage d’entrée : En pratique, il existe toujours une petite différence de tension entre les deux entrées lorsque la sortie est zéro. Ce décalage est généralement très faible.
- Impédance d’entrée élevée : La résistance d’entrée d’un op-amp est très élevée, ce qui signifie qu’il ne tire qu’un courant négligeable des sources de signal d’entrée.
- Impédance de sortie faible : L’op-amp a une résistance de sortie très faible, ce qui le rend capable de fournir des courants importants à la charge connectée.
Fonctionnement d’un amplificateur opérationnel
L’op-amp fonctionne en amplifiant la différence de tension Vin entre ses deux entrées, selon l’équation :
Vout = A(V+ – V–) où A est le gain en boucle ouverte de l’op-amp.
Dans une configuration typique avec rétroaction (feedback), une partie de la sortie est renvoyée à l’entrée inverseuse pour contrôler le gain effectif du circuit :
- Amplificateur inverseur : La tension de sortie est en phase opposée avec la tension d’entrée. Sa configuration se fait en connectant l’entrée via une résistance à l’entrée inverseuse.
- Amplificateur non inverseur : La tension de sortie est en phase avec la tension d’entrée. La configuration utilise l’entrée non inverseuse directement pour l’entrée du signal.
Applications courantes des amplificateurs opérationnels
- Filtres actifs : Les op-amps sont utilisés pour concevoir des filtres passe-bas, passe-haut, passe-bande et autres, en raison de leur flexibilité de configuration.
- Oscillateurs : Ils peuvent générer des signaux périodiques utilisés dans la génération de formes d’onde.
- Convertisseurs analogique-numérique : Les op-amps sont utilisés dans les circuits qui convertissent les signaux analogiques en signaux numériques précis.
- Régulateurs de tension : Les op-amps aident à concevoir des circuits qui maintiennent une tension stable malgré les variations de charge.
- Comparateurs : Ils sont utilisés pour comparer deux tensions et changer l’état de sortie en fonction de la comparaison.
En conclusion, l’amplificateur opérationnel est un composant essentiel dans le domaine de l’électronique analogique grâce à sa polyvalence et ses capacités d’amplification. Que vous soyez un amateur ou un ingénieur professionnel, une compréhension approfondie des op-amps est fondamentale pour concevoir et analyser une large gamme de circuits électroniques.
