Amplificateur non-inverseur : construction, test et maîtrise du contrôle de gain de l'AO

COMPOSANTS ET MATÉRIEL

• Amplificateur opérationnel : modèle 1458 ou 353 (Radio Shack catalogue # 276‑038 / # 900‑6298)
• Trois piles 6 V
• Deux potentiomètres à taper linéaire de 10 kΩ (Radio Shack catalogue # 271‑1715)

RÉFÉRENCES CROISÉES

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Chapitre 8 : « Amplificateurs opérationnels »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Démontrer l'utilisation d'un AO comme amplificateur simple.
• Illustrer comment une rétroaction négative divisée définit un gain contrôlable.

SCHÉMA ÉLECTRIQUE

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Le circuit diffère d'un simple suiveur de tension uniquement dans le chemin de rétroaction : au lieu d'une connexion directe, un potentiomètre diviseur de tension (R₂) renvoie une fraction de la sortie vers l'entrée inversante. Cette disposition force l'AO à piloter sa sortie à une valeur qui maintient la tension d'entrée différentielle proche de zéro, produisant un gain de tension défini par la position du potentiomètre.

Réglez R₂ approximativement à mi-course. Le gain devrait être proche de 2. Mesurez les tensions d'entrée et de sortie à plusieurs réglages du potentiomètre d'entrée (R₁). Puis déplacez R₂ vers une nouvelle position et répétez les mesures. Pour chaque réglage de R₂, le rapport sortie/entrée reste constant.

Comme la tension de sortie varie dans le même sens que l'entrée, l'amplificateur est classé comme non-inverseur. Si la sortie variait en sens inverse de l'entrée, ce serait un amplificateur inverseur. Cette configuration simple permet une amplification précise et ajustable sans la complexité de la conception à transistors discrets.

Expérimentez en variant R₂ pour trouver les gains maximum et minimum atteignables. Question : Quel est le gain le plus bas atteignable avec cette configuration et pourquoi ?

SIMULATION INFORMATIQUE

Schéma SPICE avec numéros de nœuds :

Netlist (créez un fichier texte contenant exactement ce qui suit) :

Amplificateur non-inverseur
vinput 1 0
r2 3 2 5k
r1 2 0 5k
rbogus 1 0 1meg
e1 3 0 1 2 999meg
rload 3 0 10k
.dc vinput 5 5 1
.print dc v(1,0) v(3,0)
.end

Avec R₁ = R₂ = 5 kΩ, la simulation représente la position médiane (50 %). Pour émuler une position à 75 %, réglez R₂ = 7,5 kΩ et R₁ = 2,5 kΩ.

FEUILLE DE TRAVAIL ASSOCIÉE

• Feuille de travail : Circuits amplificateurs de tension AO inverseurs et non-inverseurs