Op Amp | Comment fonctionne un ampli-op? | 7+ paramètres importants de l'Op Amp

Amplificateur d'opération

Image de couverture par: Bruno Gilli / ESO, Voie lactéeCC BY 4.0

Points de discussion

Structures, sorties PIN et schéma

Diagramme d'ampli opérationnel

Le diagramme de l'amplificateur opérationnel marque les entrées, les sorties et les connexions de tension de saturation. C'est un système en boucle ouverte. L'image ci-dessous représente un diagramme op-amp.

Brochage de l'ampli opérationnel

En général, les circuits intégrés d'amplification opérationnelle typiques ont huit broches. Sept sont fonctionnels, tandis qu'une broche est dédiée à la sortie. Il faut quatre entrées; 2 d'entre eux sont destinés à la borne d'inversion et à la borne non inverseuse, et les 2 autres sont à la tension de saturation positive et négative. Le brochage de IC741 est donné ci-dessus.

Schéma d'ampli opérationnel

L'image ci-dessous donne une vue schématique d'un ampli opérationnel.

ampli op
Diagramme schématique par: Charge inductiveOp-Amp interne, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Comme nous pouvons le voir sur l'image, un ampli-op se compose de transistors et de résistances. L'impédance d'entrée est élevée en raison de la paire Darlington des transistors NPN. Il y a deux étages de gain différentiel, et la sortie est prise à partir de l'émetteur suiveur asymétrique. Les transistors T1 et T2 sont identiques, de même que les T3 et T4.

 

Types et applications

Applications d'ampli op | Utilisation de l'ampli opérationnel

Les amplificateurs opérationnels sont l'un des éléments essentiels pour la conception de circuits en électronique. Ils sont utilisés à divers endroits. Certains des exemples sont -

Tampon de gain unitaire, oscillateur à déphasage, suiveur courant-tension, tension vers un suiveur de courant, amplificateur sommateur, intégrateur, différentiateur, redresseur demi-onde, détecteur de crête, etc. Il existe de nombreuses autres applications de l'ampli-op. Presque tous les gadgets électroniques sont incorporés à un ampli-op.

Filtre passe-haut ampli op

Un filtre passe-haut peut être construit en utilisant un circuit de filtre RC et un ampli opérationnel typique. Combinant un filtre RC passif avec des fonctions d'ampli opérationnel comme un filtre passe-haut actif. Le fonctionnement du terminal inverseur ou non inverseur de l'ampli opérationnel est requis pour le circuit. L'image ci-dessous représente un circuit d'ampli op de filtre passe-haut.

Filtre passe-bande pour ampli opérationnel

Un filtre passe-bande autorise un signal de la plage de fréquences spécifiée uniquement. Ce filtre filtre les autres composants de fréquences. Les amplificateurs opérationnels sont utilisés pour fabriquer de tels types de filtres. Le circuit est conçu en mettant en cascade un filtre passe-haut avec un ampli-op puis un filtre passe-bas.

Ampli opérationnel soustracteur

L'ampli-op Subtractor amplifie la différence entre les deux tensions d'entrée et fournit cela comme sortie. Il effectue l'opération de soustraction, contrairement à un amplificateur sommateur qui additionne les tensions d'entrée. C'est pourquoi il est connu sous le nom d'ampli-op soustracteur.

Additionneur d'ampli opérationnel

L'additionneur d'ampli opérationnel ou l'amplificateur de sommation est l'amplificateur qui amplifie la sommation des tensions d'entrée et fournit en sortie. Il effectue une opération de sommation ou d'addition, contrairement à un amplificateur différentiel qui effectue des opérations de soustraction. Le schéma électrique est donné ci-dessus.

Ampli opérationnel Unity Gain

Un amplificateur opérationnel à gain unitaire ou un circuit suiveur de tension, ou un circuit tampon est un modèle d'amplificateur non inverseur spécialement conçu. Observez le circuit de l'amplificateur non inverseur indiqué ci-dessus. Si nous rendions la résistance de rétroaction nulle et la résistance infinie de la borne inverseuse, le gain de l'amplificateur serait de l'unité. C'est pourquoi ce circuit est connu sous le nom d'ampli opérationnel à gain unitaire ou tampon de gain unitaire. Ce tampon est utilisé pour l'adaptation d'impédance.

Oscillateur d'ampli opérationnel

Il est également possible de créer un oscillateur à l'aide d'un ampli opérationnel. L'image ci-dessous représente le schéma de circuit d'un oscillateur RC à déphasage.

ampli op
Oscillateur, par: Jontsé at Wikipedia anglaisOpAmpHystérétiqueOscillateur, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Après quelques calculs généraux, nous avons découvert que la fréquence d'oscillation est f = 1 / (2πRC - / 6) et le gain de tension Av = -29 pour une oscillation soutenue.

Ampli op audio

Les amplificateurs opérationnels sont largement utilisés dans le traitement audio et les mélangeurs audio. Un ampli opérationnel peut amplifier les signaux vocaux faibles. Plusieurs types d'amplis-op audio sont disponibles sur le marché. Certains d'entre eux sont - LT1115, UA741, etc.

Changeur de niveau d'ampli opérationnel

Dans un ampli-op à alimentation unique, l'ampli-op peut décaler le niveau d'un signal référencé à la masse. Un décaleur de niveau peut traduire des signaux logiques d'un niveau à un autre. Parfois, il est nécessaire de convertir un signal positif en signal négatif en une plage acceptable pour un convertisseur analogique-numérique à alimentation unique.

Diviseur de tension ampli opérationnel

Les amplificateurs opérationnels sont également utilisés comme diviseur de tension. L'ampli-op est utilisé pour fabriquer des diviseurs de tension, car l'utilisation d'un ampli-op peut augmenter le gain du système.

Ampli op à alimentation unique

L'ampli op à alimentation unique est un ampli op spécial avec une seule borne d'alimentation. La borne d'alimentation est généralement le + Vcc. Ainsi, la sortie se situe entre la plage de + Vcc et la masse (GND) pour un signal d'entrée.

Ampli op haute tension

Un amplificateur haute tension est généralement utilisé pour amplifier le signal d'entrée en un signal de sortie haute tension. Il peut fournir le gain de puissance aux combinaisons de tension et de courant. Certaines des applications des amplificateurs opérationnels haute tension sont les imprimantes à jet d'encre, les transducteurs à ultrasons, les compteurs Geiger, les tests biomédicaux, etc.

Pour une analyse détaillée des circuits des circuits… Cliquez ici!

Différents types d'IC

45588 ampli opérationnel

C'est un autre circuit intégré qui fait fonctionner l'ampli-op. Il s'agit d'un circuit intégré à huit broches haute performance qui ne nécessite aucun composant de compensateur de fréquence externe. Certains des autres modèles sont - CF158MT, AN45588, LA6458, etc.

ampli op lm358

Le lm358 est un autre type de circuit intégré composé de deux amplificateurs opérationnels. Il s'agit d'un circuit intégré de faible puissance, développé pour la première fois par National Semiconductor.

ampli op ua741

Il s'agit d'un autre type de circuit intégré qui comprend un amplificateur opérationnel. Il a huit broches. La tension d'alimentation maximale est de + 18V et la tension d'entrée différentielle maximale est de + 15V. Le CMMR est de 90 dB. UA 741 est utilisé dans les applications audio, les lecteurs de musique.

Ampli opérationnel LM324

Le Lm324 est un CI spécialement construit, qui peut fonctionner comme un amplificateur, un comparateur, un redresseur, etc. Ce CI a 14 broches, représentant quatre amplis opérationnels. Il a une large bande passante d'environ 1 MHz et un gain de 100 dB. Ils sont appliqués dans divers domaines de la robotique, des oscillateurs, etc.

Ampli opérationnel NE5532

Un autre IC de l'ampli-op est le ne5532. Il s'agit d'un amplificateur haute performance doté d'excellentes tensions CC et CA. Il a un faible bruit, une bande passante de swing de sortie maximale et une vitesse de balayage élevée. Différentes variantes de ce type de CI sont - NE5532A, SA55332, etc.

Paramètres, règles et équations importants

Analyse du circuit de l'ampli opérationnel

L'analyse du circuit de l'amplificateur opérationnel révèle la fonctionnalité de chaque partie d'un amplificateur opérationnel et la manière dont elles sont connectées ou interconnectées pour fournir le chemin de sortie. L'analyse de circuit de l'ampli-op peut être classée en deux types -

  1. analyse de circuit en boucle ouverte
  2. analyse en circuit fermé.

L'analyse de circuit en boucle ouverte analyse le système sans le système de rétroaction, et l'analyse de circuit en boucle fermée est l'analyse d'un circuit avec un système de rétroaction.

Le concept de masse virtuelle, d'impédance d'entrée élevée et de gain infini est nécessaire pour l'analyse du circuit de l'amplificateur opérationnel.

Règles d'or de l'ampli opérationnel

Un concepteur d'ampli opérationnel doit toujours garder à l'esprit certaines règles essentielles. Elles sont -

  1. L'ampli opérationnel offre un gain infini.
  2. Les impédances d'entrée sont élevées.
  3. Aucun courant ne traverse l'ampli-op au début.
  4. La tension de décalage est ajustée pour la rendre nulle.

Formules d'ampli opérationnel

Il n'y a pas de formule dure et rapide pour l'ampli-op. Il existe plusieurs types d'amplis-op, et ils ont leurs équations et formules spécifiques. Comme - formules pour la sortie de l'ampli op non inverseur: V0 = [1 + (Rf / R1)] * Vin et formules pour la sortie de l'ampli op inverseur: V0 = - (Rf / R1) * Vin

Impédance d'entrée de l'ampli opérationnel

L'impédance d'entrée est élevée en raison de la paire Darlington des transistors NPN. Pour un ampli opérationnel idéal, l'impédance d'entrée est infinie. En raison de l'impédance d'entrée élevée, nous pouvons supposer que le courant circule à travers la rétroaction au début. En règle générale, les valeurs sont comprises entre 1 mégaohm et 10 téra ohms.

Impédance de sortie d'un ampli opérationnel

L'impédance de sortie des amplificateurs opérationnels fait référence à l'impédance fournie par un ampli opérationnel à l'étage de sortie. Un idéal a une impédance de sortie de 0 ohms. Le circuit d'attaque de sortie provoque l'impédance de sortie d'un ampli opérationnel.

Gain en boucle ouverte de l'ampli opérationnel

Le gain en boucle ouverte d'un ampli opérationnel est le gain de l'appareil lorsqu'il n'y a pas de rétroaction qui lui est associée. Pour un ampli opérationnel idéal, le gain en boucle ouverte est infini. Un gain typique en boucle ouverte d'un ampli opérationnel typique est d'environ 100 dB.

Tension de décalage de l'ampli opérationnel

La tension de décalage d'un amplificateur opérationnel est définie comme la tension CC différentielle entre les bornes d'entrée. Pour un ampli opérationnel idéal, la tension de décalage est nulle. Mais pour l'ampli opérationnel pratique, la tension externe est donnée à l'ampli opérationnel.

Vitesse de balayage de l'ampli opérationnel

La vitesse de balayage de l'ampli-op est la vitesse de changement du signal de sortie en cas de changement de pas dans le signal d'entrée. C'est un paramètre de mesure de la performance. L'unité de vitesse de balayage est V / ms. Pour un ampli opérationnel idéal, la vitesse de balayage est de zéro. Cela signifie que le changement d'entrée sera immédiatement reflété dans la sortie. Pour un ampli opérationnel pratique typique, la valeur de la vitesse de balayage est de 10 V / μs.

Bande passante de l'ampli opérationnel

La bande passante d'un amplificateur est appelée plage de fréquences au-dessus de laquelle le gain de l'amplificateur est supérieur à 3 dB. Pour un amplificateur 741 MHz, l'amplificateur en boucle fermée est de 1 MHz.

Source de courant de l'ampli opérationnel

Une source de courant externe avec un ampli opérationnel fournit un courant indépendant de la résistance de charge. Et comme nous avons précédemment mis le circuit à la terre, il n'y a aucune chance d'exposer deux connexions.

Fonctions de transfert d'ampli opérationnel

Il est possible d'obtenir des fonctions de transfert de l'amplificateur opérationnel si les amplificateurs opérationnels sont représentés dans un schéma de principe à rétroaction classique. En utilisant le processus de superposition, la fonction de transfert peut être obtenue. La fonction de transfert pour le terminal non inverseur peut être écrite sous la forme R1 / (R1 + Rf).

Saturation de l'ampli opérationnel

Il y a deux bornes d'entrée, qui prennent des tensions de saturation positives et négatives. Maintenant, lorsqu'un ampli-op est en saturation, cela signifie que la sortie de l'ampli-op est l'une des tensions de saturation fournies par l'alimentation.

Comment fonctionne un ampli op?

Un ampli opérationnel passe généralement par trois étapes d'opérations. Le premier étage d'entrée différentiel avec une impédance d'entrée plus élevée, l'étage de gain dans le deuxième étage et l'étage de sortie push-pull d'impédance de sortie inférieure.

Que fait un ampli op?

Un amplificateur opérationnel ou amplificateur opérationnel est un appareil électronique qui effectue certaines opérations mathématiques et amplifie le signal d'entrée.

À propos de Sudipta Roy

Je suis un passionné d'électronique et je me consacre actuellement au domaine de l'électronique et des communications.
J'ai un vif intérêt pour l'exploration des technologies modernes telles que l'IA et l'apprentissage automatique.
Mes écrits sont consacrés à fournir des données précises et mises à jour à tous les apprenants.
Aider quelqu'un à acquérir des connaissances me procure un immense plaisir.

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