Une analogie pour les commentaires partagés

Une analogie utile pour comprendre les circuits amplificateurs de rétroaction divisés est celle d'un levier mécanique, avec un mouvement relatif des extrémités du levier représentant le changement des tensions d'entrée et de sortie, et le point d'appui (point pivot) représentant l'emplacement du point de masse, réel ou virtuel.

Prenons par exemple le circuit d'amplificateur opérationnel non inverseur suivant. Nous savons d'après la section précédente que le gain en tension d'une configuration d'amplificateur non inverseur ne peut jamais être inférieur à l'unité (1). Si nous dessinons un schéma de levier à côté du schéma de l'amplificateur, avec la distance entre le point d'appui et les extrémités du levier représentative des valeurs de résistance, le mouvement du levier signifiera des changements de tension aux bornes d'entrée et de sortie de l'amplificateur :

Les physiciens appellent ce type de levier, avec la force d'entrée (effort) appliquée entre le point d'appui et la sortie (charge), un troisième classe levier. Il se caractérise par un déplacement de sortie (mouvement) au moins aussi important que le déplacement d'entrée – un « gain » d'au moins 1 – et dans le même sens. L'application d'une tension d'entrée positive à ce circuit d'amplificateur opérationnel revient à déplacer le point « d'entrée » sur le levier vers le haut :

En raison des caractéristiques d'amplification de déplacement du levier, le point de « sortie » se déplacera deux fois jusqu'au point "d'entrée", et dans le même sens. Dans le circuit électronique, la tension de sortie sera égale au double de l'entrée, avec la même polarité. L'application d'une tension d'entrée négative revient à déplacer le levier vers le bas depuis sa position de niveau « zéro », ce qui entraîne un déplacement de sortie amplifié qui est également négatif :

Si nous modifions le rapport de résistance R₂ /R₁ , nous modifions le gain du circuit de l'ampli-op. En termes de levier, cela signifie déplacer le point d'entrée par rapport au point d'appui et à l'extrémité du levier, ce qui modifie également le « gain » de déplacement de la machine :

Désormais, tout signal d'entrée sera amplifié d'un facteur quatre au lieu d'un facteur deux :

L'inversion des circuits d'amplificateur opérationnel peut également être modélisée en utilisant l'analogie du levier. Avec la configuration inverseuse, le point de masse du diviseur de tension de rétroaction est l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel avec l'entrée à gauche et la sortie à droite. C'est mécaniquement équivalent à un première classe levier, où la force d'entrée (effort) est du côté opposé du point d'appui à la sortie (charge) :

Avec des résistances de valeur égale (longueurs égales de levier de chaque côté du point d'appui), la tension de sortie (déplacement) sera égale en amplitude à la tension d'entrée (déplacement), mais de polarité opposée (direction). Une entrée positive entraîne une sortie négative :

Modification du rapport de résistance R₂ /R₁ modifie le gain du circuit amplificateur, tout comme la modification de la position du point d'appui sur le levier modifie son "gain" de déplacement mécanique. Considérons l'exemple suivant, où R₂ est fait deux fois plus grand que R₁ :

Avec la configuration de l'amplificateur inverseur, cependant, des gains inférieurs à 1 sont possibles, tout comme avec leviers de première classe. Inverser R₂ et R₁ valeurs est analogue à déplacer le point d'appui à sa position complémentaire sur le levier :un tiers de la distance de l'extrémité de sortie. Là, le déplacement de sortie sera la moitié du déplacement d'entrée :