Prepa HelpAmplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction : cours, méthodes et exercices corrigés
Modèle de l'ALI et ses limites, montages en régime linéaire (non inverseur, suiveur, inverseur, intégrateur), mise en cascade, comparateurs simple et à hystérésis ; fonction de transfert, stabilité des systèmes d'ordre 1 et 2, rétroaction et conservation du produit gain-bande.
- 8méthodes
- 37exercices corrigés
- 6problèmes
- 19pièges
- 47figures
Ce que tu sauras faire
L'amplificateur linéaire intégré (ALI, ou amplificateur opérationnel) est la brique de base de l'électronique analogique : quelques résistances et condensateurs autour de lui suffisent à amplifier, filtrer, intégrer, comparer, générer des signaux. Selon la façon dont on le câble, il fonctionne en régime linéaire ou bascule en saturation ; comprendre pourquoi conduit à la notion de stabilité d'un système bouclé. À la fin, tu dois savoir :
- citer le modèle de l'ALI, ses ordres de grandeur et ses limites ;
- reconnaître le régime de fonctionnement d'un montage d'après la position de sa rétroaction ;
- établir la relation entrée-sortie des montages usuels en régime linéaire, et justifier une mise en cascade ;
- établir le cycle d'un comparateur à hystérésis ;
- identifier expérimentalement les limites d'un ALI réel ;
- pour la PSI et la PT, étudier la stabilité d'un système d'ordre 1 ou 2 et la relier au gain et à la bande passante d'un montage bouclé.
Plan du cours
- 1. L'ALI : modèle et limites
- 2. L'ALI idéal en régime linéaire
- 3. L'ALI en régime saturé : comparateurs
- 4. Mesures sur un montage à ALI
- 5. Systèmes linéaires et stabilité
- 6. Rétroaction et stabilité des montages à ALI
Les méthodes du chapitre
Chaque méthode est une fiche : quand l'utiliser, le rappel de cours, les étapes, la rédaction attendue sur la copie, un exemple traité, les erreurs à éviter.
- Identifier le régime de fonctionnement d'un ALI
- Établir la relation entrée-sortie d'un montage en régime linéaire
- Justifier une mise en cascade
- Établir le cycle d'un comparateur à hystérésis
- Détecter une limitation de l'ALI
- Passer de la fonction de transfert à l'équation différentielle
- Étudier la stabilité d'un système d'ordre 1 ou 2
- Exploiter le modèle du premier ordre d'un ALI bouclé
Les exercices corrigés
Chaque exercice a ses indications, sa correction rédigée et ce qu'il faut en retenir.
Application directe (12)
- Amplificateur non inverseur
- Mesurer la tension d'un capteur résistif
- Comparateur simple et harmoniques
- Seuils d'un comparateur à hystérésis
- Comparateur à hystérésis inverseur
- Identifier le régime de fonctionnement
- Surveiller la tension d'une batterie
- Accordeur de guitare
- Inverseur et intégrateur
- Sommateur inverseur
- De la fonction de transfert à l'équation différentielle
- Stable ou instable
Entraînement (20)
- Choisir un comparateur pour un signal bruité
- Vitesse limite de balayage
- Saturation en courant
- Deux filtres en cascade
- Arrosage automatique
- Gain statique fini
- Identifier une limite à l'oscilloscope
- Pseudo-intégrateur
- Filtre passe-bas actif
- Mesurer une impédance avec un inverseur
- Fabriquer des salves
- Dérivateur
- Résistance négative
- Produit gain-bande d'un amplificateur audio
- Entrées échangées
- Deux rétroactions en compétition
- Effet Larsen
- Impédances d'un amplificateur bouclé
- Inverseur de gain 100
- Montages bouclés en schéma-bloc
Approfondissement (5)
- Signal carré de rapport cyclique réglable
- Fréquence maximale d'un comparateur
- Réponse indicielle d'un amplificateur réel
- Dérivateur avec un ALI réel
- Filtre de Sallen et Key
Les problèmes de concours
Des extraits de sujets réels, corrigés en entier, avec la durée conseillée et les méthodes mobilisées.
- Régulation du niveau d'un bassin
- Chaîne de mesure d'un pH-mètre
- Limites d'un ALI relevées à l'oscilloscope
- Étude d'un amplificateur non inverseur réel
- Électronique de commande d'un gyropode
- Asservissement de position angulaire
Comment y accéder
Ce chapitre fait partie des chapitres offerts : il s'ouvre en entier avec un compte d'essai gratuit pour les filières dont il est l'un des trois premiers chapitres. Créer un compte d'essai ou se connecter.