ALI en fonctionnement non linéaire

Lorsque l'ALI est en boucle ouverte, ou que sa sortie Vs est reliée à l'entrée non inverseuse e+, alors l'ALI se trouve en fonctionnement non linéaire, ou comparateur de tension.

C'est à dire que si e>0 V alors Vs=Vsat+ et si e<0 V alors Vs=Vsat- où Vsat+ et Vsat- correspondent aux ddp de saturation de l'ALI en fonction de son alimentation VCC+ et VCC-.

En effet les ddp de saturation sont toujours inférieures aux ddp d'alimentation du circuit (constitution du composant oblige). La sortie Vs ne peut donc prendre que deux valeurs, qui sont Vsat+ et Vsat-.

Exemple de l'ALI en boucle ouverte : (On considère ici l'ALI comme parfait)

ALI en fonctionnement linéaire

Lorsque l'ALI possède sa sortie Vs rebouclée sur l'entrée inverseuse e-, alors l'ALI se trouve en fonctionnement linéaire, c'est à dire que sa sortie Vs peut prendre toutes les valeurs de tension comprises entre Vsat- et Vsat+.

La valeur de Vs dépendra du montage et de la valeur des composants connectés l'ALI.

Calculs et résultats à retenir

Montage Amplificateur Non Inverseur de tension :

Ce premier calcul va mettre en évidence l'influence de la valeur de l'amplification différentielle Ad dans le calcul d'un montage à ALI.

Le schéma équivalent au montage, mais considérant Ri infinie et Ro nulle (Simplifications pour le calcul) est le suivant :

Pour déterminer la relation liant l'entrée à la sortie, nous allons écrire :

1) une loi des mailles en entrée :

2) une loi des mailles en sortie :

3) une relation liant l'entrée à la sortie :

Les relations 1), 2) et 3) nous permettent d'écrire :

Et donc : si on considère que Ad est très grande devant 1 (Amplificateur travaillant à une fréquence correcte), alors, l'équation devient : (Relation de l'Amplificateur Non Inverseur de tension à retenir)

Ce calcul lourd peut être simplifié en considérant l'ALI comme parfait, c'est à dire en considérant : Ri infinie, Ro nulle et Ad infinie (c'est à dire très grande).

Dans ce cas le calcul devient simple car :

et si Ad est infinie alors e=0V .

Le calcul de la relation s'effectue alors de la façon suivante :

1) une loi des mailles en entrée :

2) une loi des mailles en sortie :

Cette démonstration s'applique à tous les montages à ALI en fonctionnement linéaire, mais attention , avant d'effectuer ce calcul plus simple, il est important de vérifier que pour le circuit ALI choisi, dans le montage étudié, les valeurs de Ri, Ro et Ad peuvent être considérées comme simplifiables.

Montage Amplificateur Inverseur de tension :

En considérant l'ALI comme parfait : Ri infinie, Ro nulle, Ad infinie, et donc e=0V.

1) une loi des mailles en entrée :

2) une loi des mailles utilisant la sortie :

et donc : (Relation de l'Amplificateur Inverseur de tension à retenir)

Montage Suiveur de tension :

En considérant l'ALI comme parfait :

Le calcul simple donne : , c'est à dire que Vs=Ve.

Il peut sembler au premier abord qu'il soit futile de construire un montage tel que la tension d'entrée ait la même valeur que la tension de sortie.

Il n'en est rien en fait car ce montage permet de " récupérer " une ddp d'entrée Ve sans la perturber car l'impédance (résistance) d'entrée Ri de l'ALI est très grande et donc les courants d'entrées sont très faibles;

De plus, le montage suiveur de tension produit en sortie la ddp Vs qui est égale à Ve mais avec un générateur de sortie bien amélioré car la résistance de sortie de ce générateur est Ro qui est très faible.

Le montage suiveur de tension permet donc d'améliorer le générateur de tension pour une ddp d'entrée sans la perturber, en réduisant son impédance (résistance Ro faible) de sortie. On dit que le montage effectue une adaptation d'impédance.

Conclusion :

Il est impératif de connaître les schémas structurels des montages Amplificateur non inverseur de tension, Amplificateur inverseur de tension, et Suiveur de tension. De plus les relations pour chacun des trois montages sont à connaître parfaitement ou à retrouver rapidement. Ces trois montages constituent la base de construction de tous les montages à ALI.

[Questionnaire 1 : Table de mixage Audio]

[Questionnaire 2 : Four Solaire]