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Alimentation de l’AOP

Dans un schéma, on utilise le triangle comme symbole de l’amplificateur opérationnel. Il a 5 bornes d’entrée et de sortie :

Symbole de l’amplificateur opérationnel avec entrées inverseuse et non inverseuse, sortie et alimentations positive et négative — Versorgung = alimentation · Ausgang = sortie · Eingang = entrée

Amplifier l’amplitude d’un signal nécessite en général de l’énergie. Des tensions sont appliquées aux alimentations positive et négative, qui fournissent l’énergie à l’amplificateur. La valeur de ces tensions limite la tension de sortie. La tension de sortie ne peut être ni supérieure à la tension d’alimentation positive, ni inférieure à la tension d’alimentation négative. C’est pourquoi on choisit volontiers des tensions élevées, afin que l’AOP couvre une large plage de tension en sortie.

Il arrive que les entrées soient disposées différemment dans les représentations d’AOP. On dessine parfois l’entrée non inverseuse (+) en haut et l’entrée inverseuse (−) en bas.

En TP, on raccorde habituellement +12 V à l’alimentation positive et −12 V à l’alimentation négative. Vous produisez ces tensions avec des sources de tension idéales, réalisées en pratique par exemple avec des piles ou des alimentations de laboratoire :

Alimentation de l’AOP par deux sources de tension idéales V+ et V− par rapport à la masse

Avec une alimentation de laboratoire, vous pouvez produire des tensions positives et négatives par rapport à la masse. Pour une tension positive, branchez le câble au potentiel de masse sur la sortie noire de l’alimentation, qui délivre le potentiel le plus bas. Le câble portant la tension positive se branche sur la sortie rouge, qui délivre le potentiel le plus haut.

Pour produire une tension négative, il suffit d’inverser les deux bornes. La figure suivante montre comment produire les tensions d’alimentation ±20 V d’un AOP à partir d’une alimentation de laboratoire :

Alimentation d’un AOP en ±20 V à partir d’une alimentation de laboratoire

La masse ne sert pas à alimenter le circuit, mais plus tard à l’amplification du signal.

Dans la fiche technique d’un AOP, la rubrique « Supply Voltage » indique les tensions maximale et minimale admissibles. Vous y trouvez aussi le paramètre « Maximum Output Voltage Swing », qui indique la tension de sortie maximale possible.

En TP, vous travaillez avec l’AOP « LM324 » de Texas Instruments. Sa fiche technique se trouve à ce lien. Sa tension d’alimentation ne doit pas dépasser ±16 V.

L’alimentation d’un AOP limite sa tension de sortie, mais elle est souvent sans importance pour sa fonction dans le circuit. C’est pourquoi on l’omet souvent dans les schémas et on réduit le symbole de l’AOP à un triangle à trois bornes.

Symbole simplifié de l’AOP à trois bornes — Eingang = entrée · Ausgang = sortie