Correction
TP 7 - amplification
On utilise cette fois
l'ampli-op d'une
autre manière. Non plus en comparateur mais en amplificateur
de
tension.
A/
Nouveau montage
à ampli-op
Photo
du montage : cliquer.
Montage schématisé sur la platine : cliquer.
Ce montage est
appelé
amplificateur non inverseur car il délivre une tension de
sortie
plus grande que la tension d'entrée (amplificateur) et de
même signe que celle-ci (non-inverseur).
5/ Tableau de mesures
UE
(V) |
-6.00 |
-5.02 |
-4.05 |
-2.98 |
-1.95 |
-1.00 |
1.04 |
2.11 |
3.09 |
4.11 |
5.04 |
6.00 |
US(V) |
-13.23 |
-13.23 |
-12.64 |
-9.25 |
-6.03 |
-3.08 |
3.34 |
6.68 |
9.76 |
12.95 |
13.45 |
13.45 |
6/ Graphique sur papier
millimétré : cliquer.
7/ Tension de saturation
haute
:
13,45 V ; Tension de saturation basse : -13,23 V
Pour un ampli-op
symétrique,
ces 2 tensions sont opposées.
8/ En utilisant le
graphique,
on
obtient facilement que UE doit se trouver dans
l'intervalle [-4,2 V
; 4,3 V] pour que l'ampli-op fonctionne en régime
linéaire.
9/ En régime
linéaire, US
= a*UE, avec a coefficient
directeur (pente) de
la droite. L'ordonnée à l'origine est nulle
puisque la
droite passe par 0.
On a donc a = US/UE
et par définition G = US/UE. Par
conséquent G = a, coefficient
directeur de la droite correspondant au régime
linéaire.
10/ Calcul de a.
La droite passe par les
points
(0;0)
et (2,0 V ; 6,4 V).
On a donc a = 6,4/2 = 3,2
(pas
d'unité puisqu'il s'agit du rapport de 2 tensions).
Finalement G = 3,2.
1+ R2/R1
= 1 + 4,7/2,2 = 3,1.
L'écart
relatif est er
= (3,2 - 3,1)/3,2 = 3,1% < 5% et on peut écrire que G
= 1+ R2/R1 .
11/ G = 4 = 1+
R2/R1 donc R2/R1
= 3 et R2
= 3R1
= 3*2,2 = 6,6 kΩ. On ajuste la résistance du
potentiomètre à cette valeur de 6,6 kΩ en utilisant un
ohmmètre. On remplace ensuite la résistance R2
par le potentiomètre correctement réglé. La
tension de sortie est maintenant égale à 4 fois la
tension d'entrée.
B/
Applications
directes
Tableau
complété en
utilisant les relations G = US/UE
et G = 1 + R2/R1.
Ce
qui conduit à R2
= (G-1).R1
et R1
= R2
/ (G-1).
En
outre, garder
à l'esprit que US
ne peut
dépasser Vsat = 13,5 V et ne peut pas être
inférieure à - Vsat = - 13,5 V.
C/ Montage
amplificateur inverseur
Tableau
de mesures
UE
(V) |
-4,01 |
-1,80 |
-3,00 |
2,00 |
2,84 |
4,53 |
US
(V) |
8,65 |
3,85 |
6,40 |
-4.23 |
-6,04 |
-9,65 |
G |
-2,16 |
-2,14 |
-2,13 |
-2.12 |
-2,13 |
-2,13 |
Gmoyen
= -2,14
-R2/R1
= -4,7/2,2 = -2,14 et on vérifie bien (super bien ici
même) que G = -R2/R1.
On parle de montage inverseur
car la tension de sortie et la tension d'entrée ont des signes
opposés.
Graphique avec Regressi : cliquer.
Le coefficient directeur de la droite est égal à -2,14
(pas d'unité, rapport de 2 tensions), ce qui correspond bien au
gain obtenu plus haut.
Exemples mélangeant
amplificateur inverseur et non inverseur : cliquer
L'interrogation de
début de séance 2007/2008 : cliquer
L'interrogation de
début de séance 2008/2009 : cliquer.