Contre-réaction et amplificateurs opérationnels

1. Contre-réaction etamplificateurs opérationnels Circuits linéaires et non-linéaires Oscillateurs

2. Contre-réaction • Définition • Comparer la sortie d’un système avec l’entrée appliquer une correction • Anglais: feedback • Positive ou négative • Amplificateur • Soustraire du signal d’entrée une partie du signal de sortie • S’affranchir des caractéristiques propres de l’amplificateur

3. Gain en boucle fermée • Gain • Si A >> B, G = 1 / B

4. Fonction Caractéristiques Zin =  Zout = 0 A =  GCM = 0 Amplificateur opérationnel idéal

5. 2 règles d’or • Maintenir à 0 la ddp entre ses entrées • Si contre-réaction négative ! • Pas de saturation • Aucun courant dans les entrées • au niveau de l’amplificateur • pas du circuit total !

6. Amplificateur non-inverseur • Hypothèse • Vin+ = Vin- • Calcul du gain Suiveur de tension

7. i1 i2 Amplificateur inverseur • Gain

8. Amplificateur opérationnel réel CA 3140 • Zin = 1 TW • Zout = 60 W • A = 105 • GCM  0, mais dispositif de compensation de l’offset • Alimentation symétrique • Saturation: VH et VL • Limite de courant de sortie

9. Circuit intégrateur

10. Caractéristiques • Avantages de l’intégrateur actif • Bonnes caractéristiques tant que T << ARC • Meilleur comportement à basse fréquence • Courant dans R indépendant de Vout • Réalisation pratique • Rf fournit une contre-réaction pour le DC • Suffisamment grande pourne pas perturber en AC

11. Circuit différentiateur • Condition • T >> RC/A

12. Circuit différentiateur réel • Limiter le gain à haute fréquence • Contre-réaction avec • Cf << • Rf >>

13. Filtre passe-bande passif Filtre passe-bande actif Filtres actifs 6 dB/octave 48 dB/octave

14. Oscillateur à relaxation • Situation de départ • Vout = VH • VC = 0 • Vin+ = VH / 2 • Charge de C via R • A VC = Vin- = VH/2 • Commutation: Vout = VL • Vin+ = VL / 2 • Décharge de C via R • A VC = Vin- = VL/2 • Commutation: Vout = VH Période: T = 2.2 RC

15. Générateur de rampe • Situation de départ • V1out = VL • V1in+ = négatif • A2 est un intégrateur • V2out augmente linéairement • A V2out = 0 • Commutation de A1 • V1out = VH • V2out décroît linéairement

16. Générateur de rampe (2) • Amplitude • Commutation quand VY = 0 • Fréquence • Charge de C à courant constant VH/R • Temps de charge: Q = iT = CV

17. Oscillateur à pont de Wien • Principe • Produire des signaux sinusoïdaux • Par contre-réaction positive • G=1 • Phase: 0°

18. Si C1 = C2 = Cet R1 = R2 = R Filtre de Wien

19. Courbe de réponse • En w = w0 • G = 1/3 • j = 0°

20. Oscillateur complet • Amplificateur • R4 = 2 R3 • G = 3 • Contre-réaction positive • si w = w0 • Problème de démarrage • Permettre le démarrage (G > 3) • Éviter la saturation

21. Oscillateurs à quartz • SiO2: Matériau piézoélectrique • Apparition de charges lors d’une contrainte mécanique • Déformation lorsqu’on appliqueune tension électrique

22. Mise en oeuvre • Schéma équivalent • F typiques: • natives: ~MHz • + élevées: harmoniques • - élevées: diapason • 32768 Hz Fréquence de résonance Facteur de qualité

23. Précision • Typique • ± 20 ppm • 1.7 sec / jour • Dérive en température • ± 200 ppm • Solutions • Oscillateur thermostaté • Correction software