L'Amplificateur opérationnel appelé aussi AOP, ALI, Ampli OP

• Impédance d’entrée infinie
• Impédance de sortie nulle
• Bande passante infinie
• Gain en boucle ouverte infini
• Offset et bruit nuls
• Aucune contrainte sur les tensions d’entrée,de sortie et d’alimentation

• La bande passante n’est pas infinie.
  • Dans le datasheet, il est souvent indiqué pour quelle fréquence l’AOP n’amplifie plus (Unity-gain bandwidth)(Gain=0dB).
    • Exemple pour le LM358 : 1Mhz et le TL082 : 4Mhz
  • Il faut souvent faire un compromis entre tension d’offset et fréquence de fonctionnement élevée. Les AOP bipolaires ont souvent une tension d’offset faible mais au détriment de la bande passante. Pour les AOP CMOS/JFET, c’est l’inverse.
• Le gain en boucle ouverte est de l’ordre de 10⁵
• L’impédance d’entrée est de l’ordre de plusieurs mégaohms.
  • Pour des AOP bipolaire : ~2MΩ
  • Pour des AOP CMOS : ~10¹²Ω
• Il y a des contraintes sur les tensions d’alimentations.
  • Tous les AOP ne fonctionnent pas en monotension.
  • Il faut respecter la tension maximale indiquée par le constructeur. Elles sont symétriques càd que si le constructeur vous indique que la tension d’alimentation maximum est de ±15V, il faut comprendre Valim⁺max = +15V et Valim^-min = -15V
• Il y a des contraintes sur les tensions d’entrées.
  • Les tensions d’entrée doivent toujours être comprise entre Valim⁺ - ΔV1 et Valim^-min + ΔV2. Ces tensions sont indiquées dans le datasheet dans la partie “Input Common-Mode Voltage Range”
    

En théorie si on a V⁺ (tension sur l’entrée non-inverseuse) = 0 et V^- (tension sur l’entrée non-inverseuse) = 0, la tension de sortie devrait être nulle, en réalité ce n’est pas le cas.
La tension d’offset (Input offset voltage) est de l’ordre de quelques milivolts.
Exemple LM358 Input Offset Voltage max = 3mV

Elle varie en fonction de la température c’est le “Input Offset Voltage Drift”.
Exemple LM358 Input Offset Voltage Drift = 20µV/°C.

La tension d’offset peut devenir problématique si elle n’est pas négligeable devant le signal que vous amplifiez. Si votre AOP est monté en amplificateur dont l’amplification est de 2000, la tension d’offset en sortie pour un LM358 sera de 6V de quoi saturer l’AOP quelque soit le signal d’entrée, si vous l’alimentez en 5V.

Une solution est de réaliser un filtre passe haut dont le gain à la fréquence du signal d’entrée soit l’amplification que vous souhaitez et dont la réjection de la composante continue soit suffisante.

Vous pouvez utiliser un AOP qui intègre une entrée de compensation de l’offset comme le LM311

En théorie un AOP ne répercutera pas sur la sortie une tension commune aux deux entrées. En pratique ce n’est pas de cas. C’est pour cette raison que le fabriquant spécifie le CMRR, le taux de réjection en mode commun qui correspond au rapport entre le gain en mode différentiel (celui qui nous intéresse) et le gain en mode commun (celui qu’on souhaite rejeter).