Amplificateur opérationnel - Définition

Brochage

Brochage théorique d'un AOP

Un AOP dispose typiquement de deux entrées, deux broches d'alimentation et une sortie. L'entrée notée e₊ est dite non-inverseuse tandis que l'entrée e_- est dite inverseuse, ceci en raison de leur rôle respectif dans les relations entrée/sortie de l'amplificateur. La différence de potentiel entre ces deux entrées est appelée tension différentielle d'entrée.

La broche d'alimentation positive repérée V_{CC +} est parfois aussi appelée V_DD, V_CC, ou V_S+. La broche d'alimentation négative repérée V_{CC −} est parfois aussi appelée V_SS, V_EE, ou V_S−. Le caractère doublé qui se trouve en indice de la lettre V fait référence au nom de la broche du transistor à laquelle cette alimentation sera généralement reliée. Ainsi, les appellations V_CC et V_EE sont généralement réservées aux AOP bipolaires (C pour Collecteur et E pour Émetteur) tandis que les appellations V_DD et V_SS sont généralement réservées aux AOP à effet de champ (D pour Drain et S pour Source).

Suivant les applications, l'AOP peut aussi être doté de deux broches pour la compensation d'offset ainsi que d'une broche pour le réglage de la compensation fréquentielle.

Il existe des AOP possédant une sortie différentielle. De tels amplificateurs possèdent deux broches de sorties ainsi que quatre broches d'alimentation afin de pouvoir réaliser une isolation galvanique entre l'entrée et la sortie. Ces amplificateurs sont aussi appelés « amplificateurs d'isolement ».

Compensation de l'offset d'entrée

Courant de polarisation

Réduction de l'offset due aux courants de polarisation.

Les courants de polarisation (notés I_{e −} et I_{e +} sur la figure ci-contre) créent une chute de tension aux bornes des composants du circuit, créant ainsi une tension d'offset. Il est possible de réduire cette tension d'offset en insérant entre le zéro et l'entrée non-inverseuse une résistance R₃ de même valeur que la résistance équivalente du circuit vue de l'entrée inverseuse. De cette façon, on crée une chute de tension équivalente entre les deux entrées de l'AOP.

On cherche à annuler l'offset induit par les courants de polarisation. Pour cela, on établit la relation entre la tension de sortie V_S en absence de signal d'entrée et les courants de polarisation I_{e −} et I_{e +} . Pour cela, on exprime I_{e −} en fonction des paramètres du circuit :

Puis on exprime V_S grâce à l'expression précédente :

Si on suppose que le gain différentiel est suffisamment grand pour négliger la tension différentielle devant V ₋ , on peut écrire V ₋ = V ₊ et relier directement V ₋ à I_{e −}  :

En choisissant R₃=R₁ R₂, on minimise l'effet des courants de polarisation.

 

Tension d'offset

La tension d'offset est directement amplifiée par le montage. Ainsi, un AOP ayant un offset de 10 mV qui est utilisé dans un montage ayant un gain en tension de 100, possédera un offset de 1 V en sortie. Sur les AOP possédant un réglage de zéro, on peut annuler cet offset en reliant un potentiomètre aux broches appropriées. Si l'AOP n'est pas doté de broches de réglage du zéro (en particulier le cas des boîtiers intégrant plusieurs AOP), il faut alors passer par un montage externe afin d'annuler cet offset. Cette façon de faire permet également de s'affranchir des différences de mode de réglage de l'offset prévues par les constructeurs selon les types d'AOP, et donc d'améliorer l'interchangeabilité.

Quelle que soit la méthode de compensation d'offset choisie, celui d'un AOP varie avec sa température et certaines méthodes peuvent augmenter cette variation, voire l'annuler.