Ce document est une ressource pédagogique destinée aux étudiants universitaires en mécatronique et électronique. Il propose une série d'exercices pratiques et leurs solutions détaillées sur les amplificateurs opérationnels.
Il couvre les notions suivantes :
- Les configurations de base (inverseur, non-inverseur, suiveur, sommateur, soustracteur).
- L'analyse des circuits intégrateurs et de conception pour capteurs.
- La comparaison entre les modèles idéaux et réels des ampli-ops.
Électronique analogique : Exercices corrigés amplificateur
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Introduction
Ce document présente une série d'exercices sur les amplificateurs opérationnels (ampli-ops) avec leurs solutions détaillées. Ces exercices sont conçus pour renforcer la compréhension des principes fondamentaux de la mécatronique et des circuits électroniques basés sur les ampli-ops.
Exercices
Exercice 1: Gain d'un ampli-op inverseur simple
Sachant que R1 = 2,5 kΩ et R2 = 45 kΩ, trouvez le gain du montage d'amplificateur opérationnel suivant (montage inverseur implicite).
Exercice 2: Gain d'un ampli-op suiveur et inverseur en cascade
Sachant que R1 = 2,5 kΩ et R2 = 25 kΩ, trouvez le gain global de l'amplificateur opérationnel suivant, composé d'un montage suiveur suivi d'un inverseur (montage implicite).
Exercice 3: Gain d'un ampli-op non-inverseur
Sachant que R1 = 1 kΩ, R2 = 20 kΩ et R3 = 100 kΩ, trouvez le gain de l'amplificateur opérationnel suivant (montage non-inverseur implicite, où R3 n'est pas utilisée pour le calcul du gain simple de l'étage non-inverseur).
Exercice 4: Sortie d'un ampli-op soustracteur
Sachant que R1 = 1 kΩ, R2 = 1 kΩ, R3 = 12 kΩ, R4 = 15 kΩ, V1 = 3 V et V2 = 1,5 V, trouvez la tension de sortie Vo de l'amplificateur opérationnel suivant (montage soustracteur ou différentiateur implicite).
Exercice 5: Gain d'un amplificateur de tension non-inverseur complexe
Soit un amplificateur de tension non-inverseur. Trouvez le gain de l'amplificateur en fonction des résistances. En déduire le comportement du circuit pour R1 = 1 (unité de résistance) et R2 = 0 (résistance nulle).
Exercice 6: Gain d'un amplificateur de tension inverseur complexe
Soit un amplificateur de tension inverseur. Trouvez le gain de l'amplificateur en fonction des résistances. En déduire le comportement du circuit pour R4 = 1 (unité de résistance) et R3 = 0 (résistance nulle).
Exercice 7: Gain en courant d'un amplificateur
Soit un amplificateur de courant. Trouvez le gain en courant (io/ii) de l'amplificateur en fonction des résistances.
Exercice 8: Amplificateur opérationnel suiveur et impédance d'entrée
Un amplificateur opérationnel monté en suiveur présente une impédance d'entrée presque infinie et une impédance de sortie presque nulle. Calculez la tension de sortie Vo si le potentiomètre à l'entrée du circuit est ajusté à +5 V. Calculez également la tension de sortie Vo si l'amplificateur opérationnel suiveur est éliminé, tout en gardant la même charge RL = 1 kΩ.
Exercice 9: Tension de sortie d'un ampli-op sommateur/inverseur avec saturation
Sachant que R1 = 10 kΩ, R2 = 20 kΩ et R = 20 kΩ, calculez la tension de sortie Vo dans les deux cas suivants :
- cas 1 : Vi1 = +5 V et Vi2 = +1 V.
- cas 2 : Vi1 = +12 V et Vi2 = +3 V.
Exercice 10: Conception d'un amplificateur inverseur pour capteur
Un capteur délivre une tension de sortie qui varie de 0 V jusqu'à 100 mV lorsque la variable mesurée varie de sa valeur minimale à sa valeur maximale. Faites la conception d'un amplificateur opérationnel inverseur dont l'entrée est la sortie du capteur et la sortie une tension variant de 0 V à 5 V.
Exercice 11: Conception d'un amplificateur non-inverseur pour capteur
Reprenez l'exercice précédent en utilisant un amplificateur opérationnel non-inverseur.
Exercice 12: Détermination du gain Vo/Vi d'un amplificateur opérationnel
Déterminez le gain Vo/Vi de l'amplificateur opérationnel suivant, en considérant un ampli-op non idéal avec un gain en boucle ouverte fini.
Exercice 13: Équation de sortie d'un intégrateur
En supposant que le condensateur n'est pas initialement chargé et que la tension d'entrée est Vi = 5 sin(100t), écrivez l'équation de la tension de sortie Vo de l'ampli-op intégrateur suivant (avec R = 10 kΩ et C = 10 µF).
Exercice 14: Comparaison de gains d'ampli-op (idéal vs réel)
Le gain d'un ampli-op est généralement considéré comme infiniment grand. Dans le circuit implicite, le gain en boucle ouverte est limité à 50 000. On demande de comparer les tensions de sortie dans les deux cas (gain infini et gain limité) lorsque la tension d'entrée est de 1 V (avec résistances 20 kΩ et 100 kΩ).
Solutions
Solution de l'exercice 1: Amplificateur inverseur simple
Le circuit est un simple amplificateur opérationnel inverseur.
Le gain du circuit est : Gain = -R2 / R1 = -45 kΩ / 2,5 kΩ = -18.
Note : La solution originale omet le signe négatif, souvent car on s'intéresse à l'amplitude du gain. Cependant, pour une description complète du comportement inverseur, le signe est important.
Solution de l'exercice 2: Amplificateur suiveur et inverseur
Le circuit est composé d'un amplificateur opérationnel suiveur à l'entrée suivi d'un amplificateur opérationnel inverseur. Le montage suiveur a toujours un gain unitaire (Gain = 1).
Le gain de l'ampli-op inverseur est : Gain partiel = -R2 / R1 = -25 kΩ / 2,5 kΩ = -10.
Le gain global est le produit des gains individuels : Gain global = (Gain du suiveur) × (Gain partiel) = (1) × (-10) = -10.
Solution de l'exercice 3: Amplificateur non-inverseur
Le circuit est un amplificateur opérationnel non-inverseur et le gain est exprimé par la formule :
Gain = 1 + (R2 / R1) = 1 + (20 kΩ / 1 kΩ) = 1 + 20 = 21.
Solution de l'exercice 4: Amplificateur soustracteur
Le circuit est un amplificateur opérationnel soustracteur (ou amplificateur différentiel) et la tension de sortie est exprimée par la formule :
Vo = (R3 / R1) * (Vi2 - Vi1) = (12 kΩ / 1 kΩ) * (1,5 V - 3 V) = 12 * (-1,5 V) = -18 V.
Important : Pour que cette tension de -18 V soit réellement délivrée en sortie, l'ampli-op doit être alimenté par une tension de polarisation Vcc (positive et négative) dont la valeur absolue est supérieure à 18 V. Par exemple, si l'ampli-op est alimenté en ±15 V, la saturation se produirait bien avant -18 V.
Solution de l'exercice 5: Gain d'un amplificateur non-inverseur complexe
Pour calculer le gain de l'amplificateur opérationnel, on applique les lois fondamentales des ampli-ops idéaux : la tension entre les entrées inverseuse et non-inverseuse est nulle (V+ = V-) et les courants d'entrée sont nuls.
En observant le schéma (implicite) et en se basant sur les propriétés d'un ampli-op idéal, on peut poser : V+ = V-. Puisque V+ = Vi et que l'entrée inverseuse (Vx ou V-) est également connectée dans la boucle, on en déduit que : V+ = V- = Vi = Vx.
De plus, les courants entrants dans les bornes + et - de l'ampli-op sont considérés nuls.
Les équations des nœuds du circuit permettent d'établir les relations suivantes :
i1 = i2 + i3 (1a)
Vy - Vx = R2 * i3 => Vy = R2 * i3 + Vi (1b)
Vo - Vy = R3 * i1 => Vo = R3 * i1 + Vy (1c)
i2 = Vy / R4 (1d)
i3 = Vi / R1 (1e)
En substituant (1d) et (1e) dans l'équation (1b), et ensuite le tout dans (1a), on obtient des expressions intermédiaires pour i1. En reportant ces expressions dans (1c), on arrive à l'équation cherchée pour Vo/Vi. Après simplification algébrique, on trouve :
Vo / Vi = (R2 / R1) + 1 + R3 * ((R1 + R2) / (R1 * R4)) + (R3 / R1)
Et le gain, après une réarrangement des termes, est :
Gain = ((R1 + R2) * (R3 + R4) + R3 * R4) / (R1 * R4)
Si R1 tend vers l'infini (R1 -> ∞), le gain tend vers : Gain = 1 + (R3 / R4).
Si R2 tend vers zéro (R2 -> 0), le gain devient : Gain = 1 + (R3 * (R1 + R4)) / (R1 * R4).
Pour les valeurs spécifiques R1 = 1 et R2 = 0, le gain est : Gain = 1 + R3/R4 + R3.
Solution de l'exercice 6: Gain d'un amplificateur inverseur complexe
Pour calculer le gain de l'amplificateur opérationnel, on se base sur les lois fondamentales des ampli-ops idéaux (V+ = V- et courants d'entrée nuls). Si l'entrée non-inverseuse est connectée à la masse (V+ = 0), alors la tension à l'entrée inverseuse (V-) est également nulle (V- = Vx = 0 V), formant une "masse virtuelle".
Les courants entrants dans les bornes + et - sont nuls.
Les équations des nœuds sont établies comme suit :
i3 = i2 + i4 (4a)
i1 = Vi / R1 (courant à travers R1 vers la masse virtuelle) (4b)
i2 = Vy / R2 (4c)
Vo - Vy = R3 * i3 (4d)
Vy = R4 * i4 (4e)
i2 + i1 = 0 => i2 = -i1 (en considérant que le courant entrant dans la borne inverseuse est nul et que i1 et i2 sont les courants de la boucle d'entrée) (4f)
En substituant les équations (4b), (4c) et (4e) dans la relation (4f), on peut exprimer Vy en fonction de Vi. Puis en utilisant (4b), (4e), (4f) et l'expression de Vy dans l'équation (4d), on peut isoler Vo.
Après les étapes de substitution et simplification, l'équation cherchée est :
Vo / Vi = - [ (R2 / R1) + (R3 / R1) + (R2 * R3) / (R1 * R4) ]
Et le gain en magnitude est :
Gain = (R2 * R4 + R3 * R4 + R2 * R3) / (R1 * R4)
Si R4 tend vers l'infini (R4 -> ∞), le gain tend vers : Gain = (R2 + R3) / R1.
Si R3 tend vers zéro (R3 -> 0), le gain devient : Gain = R2 / R1.
Pour les valeurs R4 = 1 et R3 = 0, le gain est : Gain = R2 / R1.
Note : La dérivation des équations intermédiaires dans le texte original pouvait prêter à confusion. Les étapes ont été reformulées pour plus de clarté en s'appuyant sur les propriétés des ampli-ops idéaux afin de mieux suivre la logique de calcul menant aux résultats finaux.
Solution de l'exercice 7: Gain en courant d'un amplificateur
Pour calculer le gain en courant de l'amplificateur opérationnel, on se base sur les équations de base d'un ampli-op idéal : V+ = V-. Si l'entrée non-inverseuse est à la masse (V+ = 0), alors l'entrée inverseuse est à la masse virtuelle (V- = 0).
Le courant qui entre dans la borne inverseuse de l'ampli-op est considéré comme nul par définition d'un ampli-op idéal. Les équations peuvent être établies en analysant les courants et tensions aux nœuds du circuit (implicite).
En se basant sur le déroulement fourni et après correction des ambiguïtés de notation, on peut établir une relation entre le courant d'entrée (ii) et le courant de sortie (io) via les résistances R2 et R4 :
ii * [R2 + R4] = io * R4
D'où : ii = io * R4 / (R2 + R4)
Finalement, le gain en courant est :
io / ii = 1 + (R2 / R4)
Note : La dérivation des équations intermédiaires dans le texte original contenait des ambiguïtés. La formule finale du gain en courant correspond à celle d'un montage typique de convertisseur courant-tension-courant avec feedback.
Solution de l'exercice 8: Amplificateur opérationnel suiveur et impédance d'entrée
1. Avec le circuit suiveur :
L'amplificateur opérationnel suiveur (ou buffer) possède une impédance d'entrée très élevée, ce qui signifie qu'il ne prélève aucun courant significatif de la source (i1 ≈ 0). Dans ce montage, la tension de sortie Vo est égale à la tension d'entrée Vi. Par conséquent, si le potentiomètre est réglé pour fournir Vi = +5 V, alors Vo = +5 V.
Pour illustrer, si un potentiomètre de 10 kΩ est alimenté en 15 V, et si l'on veut obtenir 5 V en sortie sans charge connectée directement au potentiomètre, les segments de résistance R1 et R2 du potentiomètre seraient :
- Courant total traversant le potentiomètre (sans charge) : I_pot = 15 V / 10 kΩ = 1,5 mA.
- La tension Vi de 5 V est aux bornes du segment R2 : R2 = Vi / I_pot = 5 V / 1,5 mA ≈ 3,33 kΩ.
- Le segment R1 est alors : R1 = R_total - R2 = 10 kΩ - 3,33 kΩ = 6,67 kΩ.
2. Sans l'amplificateur suiveur :
Si l'amplificateur opérationnel suiveur est retiré, la charge RL = 1 kΩ est connectée directement à la sortie du potentiomètre. Le potentiomètre agit alors comme un diviseur de tension chargé par RL. La présence de la charge modifie la distribution des tensions.
La résistance équivalente du circuit vue par l'alimentation de 15 V devient : R_eq = R1 + (R2 || RL).
R_eq = 6,67 kΩ + (3,33 kΩ * 1 kΩ) / (3,33 kΩ + 1 kΩ) = 6,67 kΩ + 0,769 kΩ ≈ 7,439 kΩ.
Le courant total circulant dans le circuit est : I_total = 15 V / R_eq = 15 V / 7,439 kΩ ≈ 2,016 mA.
La tension Vi aux bornes de la charge (et du segment R2) est alors : Vi = I_total * (R2 || RL) = 2,016 mA * 0,769 kΩ ≈ 1,55 V.
On constate une chute significative de la tension Vi, passant de 5 V à environ 1,55 V. Cela démontre l'importance du suiveur pour isoler la source de tension de la charge, évitant ainsi un "chargement" du potentiomètre qui altérerait la tension désirée.
Solution de l'exercice 9: Tension de sortie d'un ampli-op sommateur/inverseur avec saturation
L'amplificateur opérationnel est alimenté avec des tensions de ±15 V. La tension de saturation Vsat (les limites pratiques de la tension de sortie) sera d'environ 80% de ces valeurs d'alimentation, soit Vsat ≈ ±12 V (par exemple, Vsat_max = +12 V et Vsat_min = -12 V).
Le circuit est un amplificateur opérationnel sommateur inverseur. La tension de sortie Vo est donnée par la formule :
Vo = - [ (R/R1) * Vi1 + (R/R2) * Vi2 ]
Cas 1 : Vi1 = +5 V et Vi2 = +1 V.
Vo = - [ (20 kΩ / 10 kΩ) * (5 V) + (20 kΩ / 20 kΩ) * (1 V) ]
Vo = - [ (2 * 5 V) + (1 * 1 V) ] = - [10 V + 1 V] = -11 V.
Cette tension de sortie calculée (-11 V) est comprise entre -12 V et +12 V. L'ampli-op fonctionnera donc en régime linéaire et la tension de -11 V sera mesurable à la sortie.
Cas 2 : Vi1 = +12 V et Vi2 = +3 V.
Vo = - [ (20 kΩ / 10 kΩ) * (12 V) + (20 kΩ / 20 kΩ) * (3 V) ]
Vo = - [ (2 * 12 V) + (1 * 3 V) ] = - [24 V + 3 V] = -27 V.
Cette tension calculée (-27 V) est inférieure à la tension de saturation négative de l'ampli-op (-12 V). Par conséquent, l'amplificateur opérationnel saturera, et la tension de sortie mesurée sera limitée à la valeur de saturation négative, c'est-à-dire environ -12 V.
Ainsi, il est crucial de considérer les limites de saturation de l'ampli-op pour s'assurer que le résultat théorique corresponde au comportement réel du circuit.
Solution de l'exercice 10: Conception d'un amplificateur inverseur pour capteur
La tension de sortie du capteur varie de 0 V à 100 mV (soit 0,1 V). Cette tension constitue l'entrée (Vi) de l'amplificateur opérationnel.
Pour un amplificateur opérationnel inverseur, l'équation de la tension de sortie est : Vo = - (R2 / R1) * Vi. Le gain en amplitude de ce montage est |A| = R2 / R1.
Le gain total requis pour la conversion est : A = (Tension de sortie maximale souhaitée) / (Tension d'entrée maximale du capteur) = 5 V / 0,1 V = 50.
Donc, nous devons choisir des résistances R1 et R2 telles que : R2 / R1 = 50.
Si nous choisissons une résistance d'entrée R1 = 1 kΩ (une valeur courante), alors la résistance de feedback R2 doit être : R2 = 50 * R1 = 50 * 1 kΩ = 50 kΩ.
Le tableau des entrées et sorties pour ce montage inverseur serait :
- Si Vi = 0 V => Vo = 0 V
- Si Vi = 0,1 V => Vo = -5 V
Note importante : Avec un montage inverseur et une entrée positive (0 V à +0,1 V), la sortie sera de polarité opposée (0 V à -5 V). Pour obtenir une sortie variant de 0 V à +5 V avec un ampli-op inverseur, il serait nécessaire d'ajouter un montage avec un décalage de tension (offset) ou une source de tension négative en entrée. Si la conservation de la polarité est requise, un montage non-inverseur est préférable.
Solution de l'exercice 11: Conception d'un amplificateur non-inverseur pour capteur
Comme dans l'exercice précédent, le gain requis pour amplifier le signal du capteur de 0-100 mV à 0-5 V est de 50.
Le gain d'un amplificateur opérationnel non-inverseur est défini par la formule : A = 1 + (R2 / R1).
En utilisant le gain requis : 50 = 1 + (R2 / R1).
En simplifiant, nous avons : R2 / R1 = 49.
Si nous choisissons R1 = 1 kΩ, alors la résistance de feedback R2 doit être : R2 = 49 * R1 = 49 * 1 kΩ = 49 kΩ.
Le tableau des entrées et sorties pour ce montage non-inverseur est :
- Si Vi = 0 V => Vo = 0 V
- Si Vi = 0,1 V => Vo = 5 V (avec un montage non-inverseur, la polarité du signal d'entrée est préservée en sortie).
Solution de l'exercice 12: Détermination du gain Vo/Vi d'un amplificateur opérationnel
Pour un amplificateur opérationnel réel (ou non idéal), le gain en boucle ouverte A est fini, bien que très grand (généralement A > 10^4 à 10^5). L'impédance d'entrée est très élevée, donc le courant dans l'entrée inverseuse est considéré comme nul.
Considérons un montage inverseur standard. Si Vn est la tension au nœud de l'entrée inverseuse, et l'entrée non-inverseuse est à la masse (V+ = 0 V) :
La relation fondamentale pour un ampli-op réel est Vo = A * (V+ - Vn) = A * (0 - Vn) = -A * Vn.
D'où, la tension à l'entrée inverseuse est : Vn = -Vo / A.
En appliquant la loi des nœuds (loi de Kirchhoff sur les courants) à l'entrée inverseuse (Vn), où le courant entrant dans l'ampli-op est nul :
(Vn - Vi) / R1 + (Vn - Vo) / R2 = 0
Maintenant, nous allons substituer Vn par -Vo / A dans cette équation :
(-Vo/A - Vi) / R1 + (-Vo/A - Vo) / R2 = 0
-Vi / R1 = Vo * [ (1 / (A * R1)) + (1 / (A * R2)) + (1 / R2) ]
En factorisant Vo et en résolvant pour le gain Vo / Vi :
Vo / Vi = -1 / [ (1 / A) + (R1 / (A * R2)) + (R1 / R2) ]
Lorsque le gain en boucle ouverte A est très grand (A -> ∞), les termes contenant (1/A) deviennent négligeables. Dans ce cas, la formule se simplifie pour retrouver le gain de l'amplificateur inverseur idéal :
Vo / Vi ≈ -R2 / R1
Note : La formule originale était difficile à interpréter et a été remplacée par une dérivation standard pour un amplificateur opérationnel inverseur avec gain fini en boucle ouverte, afin de clarifier les étapes menant au résultat.
Solution de l'exercice 13: Équation de sortie d'un intégrateur
Pour un amplificateur opérationnel configuré en intégrateur inverseur, la tension de sortie Vo est donnée par la relation :
Vo = - (1 / (R * C)) * ∫ Vi dt
Avec les valeurs données : R = 10 kΩ (10 * 10^3 Ω) et C = 10 µF (10 * 10^-6 F).
Le produit R * C est : R * C = (10 * 10^3 Ω) * (10 * 10^-6 F) = 0,1 s (seconde).
L'équation devient :
Vo = - (1 / 0,1) * ∫ (5 sin(100t)) dt
Vo = -10 * [ -5 cos(100t) / 100 ] + K (où K est la constante d'intégration).
Puisque le condensateur n'est pas initialement chargé, la constante d'intégration K est égale à 0.
Vo = (50 / 100) * cos(100t)
Vo = 0,5 cos(100t) V.
Solution de l'exercice 14: Comparaison de gains d'ampli-op (idéal vs réel)
Pour un amplificateur opérationnel idéal ou réel, le courant d'entrée est nul. Considérons un montage inverseur (implicite avec R1 = 20 kΩ et R2 = 100 kΩ).
La tension à l'entrée inverseuse est Vn. En utilisant la loi des nœuds pour Vn et la relation Vo = -K * Vn (où K est le gain en boucle ouverte fini) :
(Vn - Vi) / R1 + (Vn - Vo) / R2 = 0
Sachant Vn = -Vo / K, nous substituons :
(-Vo/K - Vi) / R1 + (-Vo/K - Vo) / R2 = 0
-Vi / R1 = Vo * [ (1 / (K * R1)) + (1 / (K * R2)) + (1 / R2) ]
En réorganisant pour Vo / Vi :
Vo / Vi = -1 / [ (1 / K) + (R1 / (K * R2)) + (R1 / R2) ]
Avec les valeurs données : Vi = 1 V, R1 = 20 kΩ (20000 Ω), R2 = 100 kΩ (100000 Ω), K = 50 000 :
Vo / Vi = -1 / [ (1 / 50000) + (20000 / (50000 * 100000)) + (20000 / 100000) ]
Vo / Vi = -1 / [ 0,00002 + 0,000004 + 0,2 ]
Vo / Vi = -1 / 0,200024 ≈ -4,9994 V/V
Pour une tension d'entrée Vi = 1 V, la tension de sortie réelle est Vo ≈ -4,9994 V.
Comparaison avec le cas idéal :
Lorsqu'un amplificateur opérationnel est considéré comme idéal (K tendant vers l'infini), le gain en boucle fermée est : Vo / Vi = -R2 / R1 = -100 kΩ / 20 kΩ = -5 V/V.
Pour Vi = 1 V, la tension de sortie idéale est Vo = -5 V.
L'erreur entre le cas idéal et le cas réel est très faible :
Erreur = |-5 V| - |-4,9994 V| = 5 V - 4,9994 V = 0,0006 V.
Cela démontre que pour la plupart des applications pratiques, l'approximation du gain infini est souvent suffisante, bien qu'un gain fini puisse introduire de très légères déviations.
Foire Aux Questions (FAQ)
Qu'est-ce qu'un amplificateur opérationnel (ampli-op) et à quoi sert-il ?
Un amplificateur opérationnel, souvent abrégé en "ampli-op", est un circuit intégré différentiel polyvalent conçu pour amplifier la différence de tension entre ses deux entrées : l'entrée inverseuse (V-) et l'entrée non-inverseuse (V+). Idéalement, un ampli-op possède un gain en boucle ouverte infini, une impédance d'entrée infinie et une impédance de sortie nulle. Ces caractéristiques le rendent essentiel dans de nombreuses applications électroniques, telles que les amplificateurs de signaux, les filtres actifs, les comparateurs, les intégrateurs, et les dérivateurs. Il est la pierre angulaire de nombreux circuits analogiques.
Quelle est la différence fondamentale entre un montage ampli-op inverseur et un montage non-inverseur ?
La distinction principale réside dans la manière dont le signal d'entrée est appliqué et la polarité de la sortie par rapport à l'entrée. Dans un montage inverseur, le signal d'entrée est appliqué à l'entrée inverseuse (V-) via une résistance d'entrée, tandis que l'entrée non-inverseuse (V+) est généralement connectée à la masse. La tension de sortie est alors de polarité opposée à celle de l'entrée, et le gain est négatif (par exemple, -R2/R1). À l'inverse, dans un montage non-inverseur, le signal d'entrée est appliqué directement à l'entrée non-inverseuse (V+), et une fraction de la tension de sortie est renvoyée à l'entrée inverseuse (V-) via un réseau de feedback résistif. La tension de sortie conserve la même polarité que l'entrée, et le gain est positif (par exemple, 1 + R2/R1).
Dans quelles conditions un ampli-op entre-t-il en saturation et quelles sont les conséquences ?
Un amplificateur opérationnel entre en saturation lorsque le signal de sortie qu'il tente de produire dépasse les limites de tension que ses alimentations lui permettent d'atteindre. Ces limites sont généralement légèrement inférieures aux tensions d'alimentation elles-mêmes (par exemple, pour une alimentation de ±15 V, les tensions de saturation peuvent être autour de ±12 V à ±14 V). Si un calcul théorique de la tension de sortie donne une valeur supérieure à Vsat_max ou inférieure à Vsat_min, l'ampli-op ne pourra pas délivrer cette tension et sa sortie sera "écrêtée", c'est-à-dire bloquée à la valeur de saturation positive ou négative. La conséquence la plus importante est une déformation sévère du signal de sortie, ce qui annule le fonctionnement linéaire attendu du circuit. Il est donc primordial de dimensionner correctement le circuit et de choisir des tensions d'alimentation adéquates pour garantir que l'ampli-op fonctionne dans sa plage linéaire désirée.