Les Amplificateurs Cours Électromécanique des Systèmes Automatisées-ESA-OFPPT-PDF
Les Amplificateurs Cours ESA-OFPPT-PDF
Les amplificateurs
Un amplificateur est un circuit électronique qui permet d'obtenir un signal de sortie de plus grande amplitude à partir d'un signal d'entrée, grâce à l'énergie fournie par son alimentation.
L'étude des amplificateurs permet de comprendre des notions importantes telles que le gain, l'amplification en tension, l'amplification en courant et l'amplificateur opérationnel.
Cette page regroupe 3 supports de cours PDF consacrés aux amplificateurs.
Principe de l'amplification
Un amplificateur reçoit un signal d'entrée et fournit un signal de sortie amplifié.
On peut représenter son fonctionnement de manière simplifiée :
Signal d'entrée → Amplificateur → Signal de sortie
L'amplification ne crée pas d'énergie. Le circuit utilise l'énergie provenant de son alimentation pour fournir le signal de sortie.
Gain en tension
Le gain en tension représente le rapport entre la tension de sortie et la tension d'entrée :
Av = Us / Ue
avec :
- Av : gain en tension ;
- Us : tension de sortie ;
- Ue : tension d'entrée.
Exemple
Si :
Ue = 0,2 V
et :
Us = 4 V
alors :
Av = 4 / 0,2 = 20
Le gain en tension est donc de 20.
Cela signifie que, dans ces conditions de fonctionnement, l'amplitude de la tension de sortie est 20 fois celle de l'entrée.
Gain en courant
Le gain en courant peut être défini par :
Ai = Is / Ie
avec :
- Is : courant de sortie ;
- Ie : courant d'entrée.
Selon le montage étudié, l'amplification recherchée peut concerner la tension, le courant ou la puissance.
Gain exprimé en décibels
Le gain en tension peut également être exprimé en décibels :
Gv(dB) = 20 log₁₀|Av|
Exemple
Pour :
Av = 10
on obtient :
Gv = 20 log₁₀(10) = 20 dB
Un gain en tension de 10 correspond donc à 20 dB.
Amplificateur opérationnel
L'amplificateur opérationnel, souvent appelé AOP, est très utilisé dans les circuits électroniques.
Il possède notamment :
- une entrée inverseuse (−) ;
- une entrée non-inverseuse (+) ;
- une sortie.
Dans l'étude théorique d'un AOP idéal fonctionnant en régime linéaire avec contre-réaction négative, on utilise souvent les approximations :
i+ = i− = 0
et :
V+ ≈ V−
Ces relations simplifient l'analyse de nombreux montages.
Montage inverseur
Dans un montage amplificateur inverseur idéal :
Av = −R2 / R1
Le signe négatif indique une inversion du signal de sortie par rapport au signal d'entrée.
Exemple
Pour :
R1 = 10 kΩ
R2 = 50 kΩ
on obtient :
Av = −50 / 10 = −5
Si :
Ue = 1 V
alors, tant que l'AOP reste dans sa zone de fonctionnement linéaire :
Us = −5 V
Montage non-inverseur
Pour un amplificateur non-inverseur idéal :
Av = 1 + R2 / R1
Le signal de sortie conserve ici le même signe que le signal appliqué à l'entrée non-inverseuse.
Exemple
Pour :
R1 = 10 kΩ
et :
R2 = 40 kΩ
le gain vaut :
Av = 1 + 40 / 10 = 5
Une tension d'entrée de 1 V donne théoriquement une tension de sortie de 5 V, si les limites d'alimentation de l'amplificateur permettent cette valeur.
Saturation
Un amplificateur réel ne peut pas fournir une tension de sortie quelconque.
La tension de sortie est limitée notamment par les tensions d'alimentation et les caractéristiques du composant.
Lorsque la sortie atteint ses limites, l'amplificateur quitte son fonctionnement linéaire et entre en saturation.
Il faut donc toujours vérifier que la valeur calculée de la tension de sortie est compatible avec le circuit étudié.
Méthode d'analyse
Pour étudier un circuit amplificateur :
- identifier le type de montage ;
- relever les valeurs des résistances et des tensions ;
- déterminer la relation du gain correspondant au montage ;
- calculer le gain ;
- déterminer la tension de sortie ;
- vérifier que le résultat est compatible avec les conditions de fonctionnement du circuit.
Cette méthode permet d'éviter d'appliquer une formule sans avoir identifié le montage.