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Si nous ajoutons un diviseur de tension au câblage de retour négatif de sorte que seule une fraction de la tension de sortie soit renvoyée à l'entrée inverseuse au lieu de la quantité totale, la tension de sortie sera un multiple de la tension d'entrée (veuillez garder à l'esprit que les connexions d'alimentation à l'ampli-op ont encore une fois été omises par souci de simplicité) :

Si R₁ et R₂ sont à la fois égaux et V_in est de 6 volts, l'ampli-op produira la tension nécessaire pour faire chuter 6 volts sur R1 (pour que la tension d'entrée inverseuse soit égale à 6 volts, en maintenant la différence de tension entre les deux entrées égale à zéro). Avec le diviseur de tension 2:1 de R1 et R2, cela prendra 12 volts à la sortie de l'ampli-op.

Une autre façon d'analyser ce circuit est de commencer par calculer l'amplitude et la direction du courant à travers R₁ , connaissant la tension de part et d'autre (et donc, par soustraction, la tension aux bornes de R₁ ), et R₁ résistance de s. Depuis la partie gauche de R₁ est connecté à la terre (0 volt) et le côté droit est à un potentiel de 6 volts (en raison de la rétroaction négative maintenant ce point égal à V_in ), nous pouvons voir que nous avons 6 volts aux bornes de R₁ . Cela nous donne 6 mA de courant à travers R₁ de droite à gauche. Parce que nous savons que les deux entrées de l'ampli-op ont une impédance extrêmement élevée, nous pouvons supposer en toute sécurité qu'elles n'ajouteront ou ne soustrairont aucun courant à travers le diviseur. En d'autres termes, nous pouvons traiter R₁ et R₂ comme étant en série :le courant traversant R₁ doit être le même avec R₂ . Connaître le courant par R₂ et la résistance de R₂ , nous pouvons calculer la tension aux bornes de R₂ (6 volts), et sa polarité. Compter les tensions de la masse (0 volts) au côté droit de R₂ , on arrive à 12 volts en sortie.

En examinant la dernière illustration, on peut se demander « où vont ces 6 mA de courant ? Étant donné que la tension de sortie est positive, le courant circule du côté positif de l'alimentation CC, à travers la broche de sortie de l'ampli op, à travers R₂ , via R₁ , à la terre. En utilisant le modèle de détecteur/potentiomètre nul de l'ampli-op, le chemin actuel ressemble à ceci :

La source de signal de 6 volts n'a pas à fournir de courant pour le circuit :elle commande simplement à l'amplificateur opérationnel d'équilibrer la tension entre les broches d'entrée inverseuses (-) et non inverseuses (+), et ce faisant, produit une tension de sortie qui est deux fois l'entrée en raison de l'effet de division des deux résistances de 1 kΩ.

Nous pouvons changer le gain de tension de ce circuit, globalement, juste en ajustant les valeurs de R₁ et R₂ (modification du rapport de la tension de sortie qui est renvoyée à l'entrée inverseuse). Le gain peut être calculé par la formule suivante :

Notez que le gain de tension pour cette conception de circuit amplificateur ne peut jamais être inférieur à 1. Si nous devions abaisser R₂ à une valeur de zéro ohm, notre circuit serait essentiellement identique au suiveur de tension, avec la sortie directement connectée à l'entrée inverseuse. Étant donné que le suiveur de tension a un gain de 1, cela définit la limite de gain inférieure de l'amplificateur non inverseur. Cependant, le gain peut être augmenté bien au-delà de 1, en augmentant R₂ au prorata de R₁ .

Notez également que la polarité de la sortie correspond à celle de l'entrée, tout comme avec un suiveur de tension. Une tension d'entrée positive entraîne une tension de sortie positive, et vice versa (par rapport à la terre). Pour cette raison, ce circuit est appelé amplificateur non inverseur .

Pertinence du gain différentiel d'un ampli-op par rapport aux tensions et courants dans le circuit

Tout comme avec le suiveur de tension, nous voyons que le gain différentiel de l'ampli-op n'a pas d'importance, tant qu'il est très élevé. Les tensions et les courants dans ce circuit ne changeraient pratiquement pas si le gain de tension de l'amplificateur opérationnel était de 250 000 au lieu de 200 000. Cela contraste fortement avec les conceptions de circuits d'amplificateurs à transistor unique, où le bêta du transistor individuel a grandement influencé les gains globaux de l'amplificateur. Avec une rétroaction négative, nous avons un système d'autocorrection qui amplifie la tension en fonction des rapports définis par les résistances de rétroaction, et non des gains internes à l'ampli-op.

Tension de sortie résultante et gain avec tension d'entrée à l'entrée inverseuse

Voyons ce qui se passe si nous conservons une rétroaction négative via un diviseur de tension, mais appliquons la tension d'entrée à un emplacement différent :

En mettant à la terre l'entrée non inverseuse, la rétroaction négative de la sortie cherche à maintenir la tension de l'entrée inverseuse à 0 volt aussi. Pour cette raison, l'entrée inverseuse est appelée dans ce circuit une terre virtuelle , étant maintenu au potentiel de terre (0 volt) par le retour, mais pas directement connecté à (électriquement commun avec) la terre. La tension d'entrée est cette fois appliquée à l'extrémité gauche du diviseur de tension (R₁ =R₂ =1 kΩ à nouveau), de sorte que la tension de sortie doit osciller à -6 volts afin d'équilibrer le milieu au potentiel de terre (0 volts). En utilisant les mêmes techniques qu'avec l'amplificateur non inverseur, nous pouvons analyser le fonctionnement de ce circuit en déterminant les amplitudes et les directions du courant, en commençant par R₁ , et continuer à déterminer la tension de sortie.

Nous pouvons changer le gain de tension global de ce circuit, globalement, juste en ajustant les valeurs de R₁ et R₂ (modification du rapport de la tension de sortie qui est renvoyée à l'entrée inverseuse). Le gain peut être calculé par la formule suivante :

Notez que le gain de tension de ce circuit peut être inférieur à 1, en fonction uniquement du rapport de R₂ à R₁ . Notez également que la tension de sortie est toujours la polarité opposée de la tension d'entrée. Une tension d'entrée positive entraîne une tension de sortie négative, et vice versa (par rapport à la terre). Pour cette raison, ce circuit est appelé amplificateur inverseur . Parfois, la formule de gain contient un signe négatif (avant le R₂ /R₁ fraction) pour refléter cette inversion des polarités.

Ces deux circuits amplificateurs que nous venons d'étudier servent à multiplier ou à diviser l'amplitude du signal de tension d'entrée. C'est exactement ainsi que les opérations mathématiques de multiplication et de division sont généralement gérées dans les circuits informatiques analogiques.

AVIS :

• En connectant l'entrée inverseuse (-) d'un ampli-op directement à la sortie, nous obtenons une rétroaction négative, ce qui nous donne un suiveur de tension circuit. En connectant cette rétroaction négative via un diviseur de tension résistif (en renvoyant une fraction de la tension de sortie à l'entrée inverseuse), la tension de sortie devient un multiple de la tension d'entrée.
• Un circuit d'amplificateur opérationnel à rétroaction négative avec le signal d'entrée allant à l'entrée non inverseuse (+) est appelé amplificateur non inverseur . La tension de sortie sera de la même polarité que l'entrée. Le gain de tension est donné par l'équation suivante :AV =(R₂ /R₁ ) + 1
• Un circuit d'amplificateur opérationnel à rétroaction négative avec le signal d'entrée allant au « bas » du diviseur de tension résistif, avec l'entrée non inverseuse (+) mise à la terre, est appelé un amplificateur inverseur . Sa tension de sortie sera la polarité opposée de l'entrée. Le gain de tension est donné par l'équation suivante :A_V =-R₂ /R₁