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Contenu Principal |
Important / Suppléments |
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Hors saturation, la relation entre le signal d'entrée Ya et le signal de sortie Yb est :
R est la résistance d'entrée et C la capacité dans la boucle de contre réaction.
En cas de saturation de la sortie de
l'amplificateur opérationnel, la tension de sortie reste constante et égale à 
(légèrement inférieure à la tension d'alimentation).
Intégration d'un signal rectangulaire
Pour une alimentation en +/-12V et R = 2500W ; on observera en mode Dual pour un signal d'entrée rectangulaire 1kHz et une base de temps de 0,2ms/div :
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C = 0,1µF ; amplitude Ya = 1V ; 1V/div |
C = 0,01µF ; amplitude Ya = 5V ; 5V/div |
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bon : obtention d'un signal triangulaire |
mauvais : effet de la saturation de l'AO |
Remarque sur l'apparition de la saturation :
l'utilisation du mode mémoire de l'oscilloscope en association avec la sortie TTL du GBF (ou une sortie alternative avec un offset adéquat) permet de montrer l'apparition progressive de la saturation de la sortie de l'AO.
Par exemple pour R = 2500W et C = 0,1µF :
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sans mémoire Ya & Yb : 5V/div ; base de temps : 0,5ms/div ; R' = 10R |
avec mémoire Ya & Yb : 5V/div ; base de temps : 0,5ms/div ; R' = 10R |
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La sortie de l'intégrateur apparaît constamment saturée |
En fait la saturation apparaît progressivement. Le signal d'entrée n'étant pas alternatif, le condensateur C ne peut jamais se décharger et finit par ne plus laisser passer de courant : la boucle de contre réaction s'ouvre et le circuit intégrateur devient alors un amplificateur inverseur... |
Remarque importante de conception :
Le résultat observé avec le circuit intégrateur est souvent assez déstabilisant pour l'expérimentateur car le montage pratique introduit une résistance R' en parallèle avec le condensateur C.
Pour comprendre pourquoi, il faut rappeller que :
- un condensateur complètement chargé (pour une tension cible donnée) se comporte comme un interrupteur ouvert ;
- un amplificateur opérationnel présente toujours une tension de décallage d'entrée non nulle (même en boucle fermée).
La résistance R' sert à fermer la boucle de contre réaction en cas de trop forte charge du condensateur et empêche ainsi l'apparition du régime saturé en diminuant le gain en tension continue à -R'/R. En son abscence, de "faibles" décallages d'entrée finiraient toujours par provoquer de "grands" décallages de sortie.
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R' = 0,1R |
R' = R |
R' = 10R |
R' = 100R |
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amplificateur inverseur de gain 0,1 |
comportement intermédiaire |
intégrateur "efficace" |
une faible tension continue d'offset non nul a été fortement amplifiée mais n'a pas provoqué la saturation de l'AO... |
Pour obtenir un circuit intégrateur "efficace", il faut monter une résistance R' voisine de 10R en parallèle sur le condensateur C.
Choix de la
constante de temps RC de l'intégrateur en fonction de la période T du
signal :
Pour espérer obtenir un résultat comparable à la "considération mathématique de la primitive de la fonction correspondant au signal étudié", il est indispensable que le condensateur ne soit jamais complètement chargé pendant chaque demi période du signal d'entrée et donc que le produit RC (constante de temps de relaxation du circuit) ne soit pas trop petit par rapport à la période du signal "intégré".
Exemple :
R = 2500W ; R' = 10R ; T = 1ms
gain Ya & Yb : 2V/div
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C = 0,1µF |
C = 0,01µF |
C = 0,001µF |
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RC = 0,25 T : intégrateur "efficace" |
RC = 0,025 T : comportement intermédiaire |
RC = 0,0025 T : comportement limite d'amplificateur inverseur de gain -R'/R (ici : -10) ; attention, il ne s'agit pas de saturation... |
Les mêmes phénomènes s'obtiennent évidemment aussi en conservant RC et en diminuant la fréquence du GBF (1kHz, 100Hz, 10Hz)...
Pour obtenir un circuit intégrateur "efficace" pour un signal de période T, il faut choisir une constante de temps de relaxation RC voisine d'un quart de période.
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GBF rectangulaire |
GBF triangulaire |
GBF sinusoïdal |
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