Des exercices
Ce quiz évalue la compréhension des amplificateurs opérationnels, depuis leurs propriétés idéales jusqu'à leurs principales limites réelles. Les questions abordent la contre-réaction, les montages inverseur et non-inverseur, le suiveur, la saturation, le slew rate, le CMRR, la tension d'offset, la bande passante, l'intégrateur et le découplage des alimentations.
Répondez aux questions ci-dessous et consultez l'explication de chaque réponse.
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Un ampli-op idéal possède une impédance d'entrée infinie. Aucun courant ne pénètre donc dans ses entrées inverseuse et non-inverseuse.
La contre-réaction négative renvoie une partie de la sortie vers l'entrée inverseuse. Tant que l'ampli-op reste en régime linéaire, elle tend à rendre les tensions des deux entrées presque égales.
La sortie est directement reliée à l'entrée inverseuse et le signal est appliqué à l'entrée non-inverseuse. Ce suiveur fournit donc un gain proche de +1.
Le gain d'un montage inverseur vaut −Rf/Rin. On obtient donc −100 kΩ / 10 kΩ = −10. Le signe négatif traduit l'inversion de phase.
Le gain non-inverseur est 1 + Rf/Rg. Il vaut ici 1 + 100/10 = 11, sans inversion de phase entre l'entrée et la sortie.
La sortie d'un ampli-op ne peut pas dépasser sa plage d'excursion maximale. Lorsqu'elle approche ses limites d'alimentation, elle est saturée et le signal est écrêté.
Un CMRR élevé indique une forte capacité à rejeter la composante commune aux deux entrées tout en amplifiant leur différence. Cette propriété est importante pour limiter les perturbations communes.
Le slew rate, généralement exprimé en V/µs, indique la variation maximale de la sortie par unité de temps. Une valeur insuffisante déforme les signaux rapides de grande amplitude.
À cause des dissymétries internes, un ampli-op réel peut produire une sortie non nulle lorsque ses entrées sont théoriquement égales. L'offset est la faible tension différentielle qui compense cet effet.
Avec l'entrée non-inverseuse à la masse et une contre-réaction négative, l'ampli-op maintient son entrée inverseuse près de 0 V. Ce nœud n'est toutefois pas une masse physique et ne peut pas absorber un courant arbitraire.
En boucle ouverte, le très grand gain fait basculer la sortie vers l'un de ses niveaux extrêmes selon le signe de V+ − V−. Un comparateur dédié reste toutefois préférable pour les applications exigeantes.
Pour un ampli-op à produit gain-bande approximativement constant, la bande passante vaut environ 1 MHz / 10 = 100 kHz.
L'intégrateur inverseur idéal utilise une résistance d'entrée et un condensateur de contre-réaction. Sa sortie est proportionnelle à l'intégrale temporelle inversée du signal d'entrée.
Des condensateurs placés près des broches d'alimentation réduisent l'inductance des connexions et fournissent localement les courants transitoires. Les boucles de découplage doivent être aussi courtes que possible.

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