Transcript 1 MONTAGES LINEAIRES : Caractéristiques, amplification

CONDITIONNEMENT DE SIGNAUX ANALOGIQUES AMPLIFICATEUR OPERATIONNEL – 1 MONTAGES LINEAIRES : Caractéristiques, amplification, filtre, déphaseur A – CARACTERISTIQUE DE L’AOP UTILISE Etude des caractéristiques du TLO81 et UA 741 1. Consultez la notice en annexe 1 qui répertorie les principaux paramètres des AOP TLO81 et UA 741 et identifiez pour votre composant les paramètres suivants : AVD , BW, CMRR, ri, SR, tr 2. Quel est l’AOP le plus approprié pour des applications de mesures faibles niveaux de courant 3. Quel est l’AOP le plus approprié pour des applications de mesures temporelles rapides 4. On réalise avec votre AOP un montage amplificateur de tension, d’amplification égale à 100, donnez la valeur de la fréquence de coupure haute fc. 5. Mise en évidence de la tension de décalage en entrée : réalisez le montage 6. Mesurez la tension VS, quelle valeur attendiez vous trouver ? B – ETUDES DES MONTAGES FONDAMENTAUX B1‐Amplificateur Inverseur Réalisez le montage suivant : 1. Donnez l’expression littérale du rapport 2. Donnez l’expression littérale de l’impédance d’entrée du montage 3. On prendra les valeurs R1 = 1000 , calculez R2 pour avoir un gain de 20dB 4. Réalisez le montage, le signal Vin est de la forme : sin 2. . . avec VMAX = 1V et f = 1000 Hz 5. Observez les signaux Vin(t) et Vout(t) et représentez les sur deux périodes 6. Mesurez la valeur de l’amplification 7. Mesurez la valeur du déphasage des deux signaux 8. En augmentant la fréquence du signal d’entrée, observez l’évolution de la sortie et déterminez la fréquence de coupure. Comparez là à la valeur prévue. 9. Revenez à la fréquence f= 1000 Hz et observez sur l’oscilloscope la caractéristique Vout=f(Vin), en prenant soin de visualisez les différents régimes de fonctionnement du montage. 10. Représentez le signal obtenu et mesurez la valeur de l’amplification et les valeurs des seuils de saturation. C – FILTRES ACTIFS La fonction de transfert d’un filtre actif passe‐bande du second ordre peut s’exprimer suivant la forme canonique : 2. .
1
2. .
Avec : 

m, le facteur ou coefficient d’amortissement fo, la fréquence centrale 
Q, le coefficient ou facteur de qualité .
∆


f, la bande passante du filtre A, amplification maximale 1. Donnez l’expression littérale du module T 2. Donnez l’expression littérale du déphasage  Le montage suivant, dit structure de RAUCH, réalise cette fonction 3.
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Donnez l’expression littérale de la fonction de transfert du filtre Identifiez les paramètres A, m, Q, fo et f dans le cas ou C1 = C2 = C Calculez alors ces valeurs avec R1=R2=R et R3 = 10R Réalisez le montage avec les valeurs suivantes : R1 = 1000 , R2 = 1000 , R3 = 10 000 , C1 = C2 = C = 10 nF 7. Tracez l’évolution du module de la fonction de transfert pour le domaine de fréquence : 1kHz < f < 100kHz 8. Mesurez sur le graphique les valeurs de A , m, Q , fo et f 9. Comparez les valeurs théoriques aux valeurs expérimentales D – MONTAGE DEPHASEUR Soit le montage : 1.
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Donnez l’expression littérale de la fonction de transfert T du montage Donnez l’expression littérale de son module T Donnez l’expression littérale du déphasage de VOUT/VIN On prendra les valeurs de R = 1000  et C = 100 nF, calculer la fréquence pour laquelle le déphasage est égal à /2 5. Réalisez le montage et vérifiez le point 4 E – SIMULATION SPICE DU MONTAGE DEPHASEUR 1. Editez le schéma du déphaseur 2. Effectuez une analyse fréquentielle (Analyse AC) pour l’intervalle de fréquence 100Hz < f < 100 kHz et avec l’aide des curseurs mesurer la fréquence ou le déphasage est égal à /2 3. Comparez les résultats expérimentaux et simulation 4. Effectuez maintenant une analyse temporelle avec VIN de la forme : . sin 2. . . avec VIN = 1V et f= la fréquence trouvée en 2 Observez les chronogrammes de VIN(t) et VOUT(t) sur deux ou trois périodes Annexe 1 : Fiche Technique AOP TLO81 et AOP UA741 Symbol VI0 IIO IIB AVD BW ri CMRR ICC SR tr IOS THD Parmeter Input Offset Voltage Input Offset Current Input Bias Current Large Signal Differential voltage Amplification Unit gain Bandwidh Input resistance Common Mode Rejection Ration Supply current Slew Rate at Unit Gain Rise time Output Short circuit current Total Harmonic Distorsion TLO 81 3 5 30 200 UA 741 2 2 000 10 000 200 Unités mV pA pA V/mV 3 1012 86 1 2.106 90 MHz 
dB 1,4 13 0,05 0,003 1,7 0,5 0,3 25 0,06 mA V/µs µs mA %