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.