Amplificateur opérationnel 741 :les directives de base

Le nouvel amplificateur opérationnel à circuit intégré 741 amélioré fait rapidement son chemin dans le domaine Àtechnologique. En plus d'offrir une flexibilité de circuit dans les circuits analogiques, il a parcouru un long chemin dans son application dans les ordinateurs analogiques. Avec plusieurs broches en place, c'est-à-dire 8 au total, IC Op-Amp 741 remplit sa fonction efficacement tout en dépendant du retour extérieur pour la régulation. De plus, son application dans les circuits et dispositifs électroniques le rend adapté et sûr.
Pour en savoir plus sur l'importance de cet amplificateur sur son mécanisme d'action, ses spécifications et ses applications, continuez à lire.

1. Qu'est-ce que l'amplificateur opérationnel 741 ?

Généralement, un amplificateur opérationnel, également connu sous le nom d'amplificateur opérationnel, est un circuit intégré à semi-conducteurs à gain de tension élevé (environ 100 dB). Sa conception est avant tout recommandable pour l'exécution de calculs analogiques. C'est-à-dire que son rôle est d'effectuer des opérations mathématiques telles que l'intégration, la soustraction, la différenciation, l'addition, entre autres.

De plus, combiné avec des composants externes, par exemple des condensateurs et des résistances, pour produire un mécanisme de rétroaction obligatoire, vous pouvez l'utiliser comme amplificateur. Vous pouvez également le transformer en comparateur ou en filtre.

Sans aucun doute, il existe une variété de circuits intégrés Op-Amp constituant les composants vitaux des circuits analogiques. Cependant, nous nous attarderons spécifiquement sur l'amplificateur opérationnel couramment utilisé, l'amplificateur opérationnel IC 741.

Définition sur l'ampli op IC 741

Un amplificateur opérationnel IC 741 comprend le circuit d'amplificateur opérationnel à usage général, mais avec une caractéristique exceptionnelle d'une puce monolithique dans le circuit intégré.

Les semi-conducteurs Fairchild ont fabriqué pour la première fois un ampli-op 741 en 1963. Depuis lors, 741 est un indicateur de cet amplificateur opérationnel dans lequel il possède une broche de sortie, quatre broches de prise d'entrée et sept broches fonctionnelles.

Caractéristiques d'un ampli-op 741

Le circuit intégré Op-Amp a les caractéristiques suivantes ;

• Tout d'abord, un gain de tension d'environ 200 000.
• Ensuite, une plage de fréquences de la signalisation de l'amplificateur va de 0 Hz à 1 MHz.
• En outre, le o/p est inférieur à 100 ohms.
• Impédance d'entrée supérieure à 100 kilo-ohms.
• Enfin, une tension de décalage et un courant de décalage d'entrée faibles.

2. Spécifications de l'amplificateur opérationnel IC 741

Certaines de ses spécifications de base sont :

• Alimentation :Il peut supporter une tension de 5V, tandis que le maximum peut aller jusqu'à 18V
• Impédance de sortie :Environ 75Ω.
• Impédance d'entrée :Environ 300 KΩ à 2 MΩ (mégaohms)
• Gain de tension :Peut être de 20000 à 200000 en cas de basses fréquences (20 ou 200V/Mv)
• Le courant de sortie maximal :À propos de mA.
• La plage de décalage d'entrée  :a une plage de 2 mV à 6 mV.
• Vitesse de balayage :Constamment à 0,5 V/µS (microseconde) - un taux d'ampli-op idéal grâce auquel il peut facilement détecter les changements de tension.
• La charge de sortie :Souvent plus de 2KΩ (Kilo Ohms).
• Bande passante  :De 500 KHz à 1,5 MHz.
• Température de fonctionnement :De 0° à 70°C.
• Réponse transitoire : Il inclut le temps de montée et le pourcentage de dépassement. Ensuite, il est inversement lié à la bande passante à gain unitaire de l'ampli-op.

Pour résumer, de telles spécifications, en particulier le gain élevé, la petite sortie et les impédances d'entrée élevées, garantissent presque que l'IC 741 est l'amplificateur de tension le plus approprié. Par conséquent, il est plus simple d'entrer un signal de courant continu ou alternatif à l'entrée pour augmenter la possibilité d'obtenir un niveau plus élevé à la sortie.

(ampli op idéal).

Cependant, les spécifications varient parfois d'un fabricant à l'autre. Par conséquent, reportez-vous à la fiche technique pour plus de précision avant de travailler sur l'amplificateur.

3. Fonctionnement de IC 741 0p-Amp

Vous trouverez ci-dessous un schéma de circuit d'un amplificateur opérationnel 741 standard avec 20 transistors et 11 résistances, avec incorporation dans une puce monolithique.

Principe de fonctionnement

• Tout d'abord, les entrées non inverseuses et inverseuses ont une connexion avec les transistors NPN, Q2 et Q1, respectivement. Ces deux transistors assimilent des émetteurs suiveurs NPN et alimentent leurs sorties vers des transistors PNP, Q3 et Q4. La paire PNP agit comme l'amplificateur à base commune et isole l'entrée de tension tout en empêchant une éventuelle apparition de retour de signal.

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Differential_amplifier_long-tailed_pair.svg

(un amplificateur différentiel réalisé avec des transistors NPN)

Ensuite, il y a l'agencement des paires de transistors Q13, Q14 et Q9, Q8, qui forment deux circuits miroirs de courant. Principalement, le but du miroir à deux courants est d'empêcher une modification du flux de courant dans le circuit interne lors des variations de tension d'une entrée Op-Amp. De plus, cela réduit les risques de dépassement en maintenant la plage de fonctionnement active des transistors.

Troisièmement, les transistors de commande, Q12 et Q8, règlent la tension émetteur-base de l'autre transistor de la paire correspondante.

De plus, pour ne permettre qu'une quantité nécessaire de flux de courant, vous maintiendrez la tension au niveau des fractions de millivolts. Plus tard, le circuit d'entrée est couplé aux premiers miroirs de courant Q9 et Q8, puis rejoint le circuit de sortie avec le deuxième miroir de courant, Q13 et Q12.

Plus loin, les transistors Q11 et Q10 forment le troisième miroir de courant.

Les deux, ayant une connexion à haute impédance, connectent le négatif de l'alimentation et le circuit d'entrée. Il donne une tension de référence sans charger le circuit d'entrée. De plus, il introduit un petit courant de polarisation d'entrée de base, une exigence des transistors PNP à l'entrée du circuit amplificateur à base commune.

Les résistances 4,5 KΩ et 7,5 KΩ et le transistor Q15 empêchent la distorsion des signaux à l'étage de l'amplificateur de sortie en formant un circuit de décalage de niveau de tension. Le circuit de décalage fonctionne en abaissant la tension du circuit amplificateur d'entrée de 1 V avant de passer au circuit suivant.

Encore une fois, vous pouvez utiliser les transistors à Q20, Q17 et Q14 pour former l'étage de sortie 741 Op-Amp. Ensuite, les transistors Q22, Q19 et Q15 fonctionneront comme des amplificateurs de classe A.

Enfin, les transistors Q7, Q6 et Q5 équilibrent toutes les failles se produisant au niveau du circuit différentiel d'entrée. Souvent, leur disposition leur permet de prendre deux entrées (un offset nul positif et un offset nul négatif) puis de procéder à l'équilibrage des entrées non inverseuses et inverseuses.

Remarque ; La conception de l'ampli-op 741 n'a pas de gain constant. Sa variation dépend de la fréquence du signal d'entrée. Autrement dit, à mesure que la fréquence du signal d'entrée augmente, il y a une réduction du gain et des fréquences d'environ 100 000 Hz.

4. Brochage de l'ampli-op 741

Amplificateur Op 741– Pin2 et Pin3 (Entrée)

Ce sont les broches d'entrée, avec la broche 3 comme entrée non inverseuse et la broche 2 comme entrée inverseuse pour le circuit intégré. Les deux broches fonctionnent simultanément en ce sens qu'une tension plus élevée dans la broche 2 que celle de la broche 3 (tension plus élevée à l'entrée inverseuse) abaisse le signal de sortie. D'autre part, une tension pin3 supérieure à une pin2 (tension plus élevée à l'entrée non inverseuse) fait monter le signal de sortie.

Amplificateur Op 741– Pin4 et Pin7 (Alimentation)

Le 741 IC est alimenté par ces deux broches, pin4 et pin7, pour exécuter son fonctionnement. La broche 4 agit comme la tension d'alimentation de la borne -ve, tandis que la broche 7 est la tension d'alimentation de la borne +ve. De plus, la tension aux broches 4 et 7 fonctionne entre 5V et 18V.

Amplificateur Op 741– Pin6 (Sortie)

La broche 6 est la broche de sortie de l'IC 741. Sa tension dépend principalement du mécanisme de rétroaction utilisé et d'un signal d'entrée aux broches d'entrée. À tout moment, un signal de sortie élevé indique que la tension de sortie est similaire à la tension d'alimentation positive. De même, une sortie faible indiquerait une tension de sortie égale à une alimentation négative.

Amplificateur Op 741– Pin1 et Pin5 (Offset Null)

Comme indiqué dans les spécifications, un amplificateur opérationnel 741 offre un gain élevé. Ainsi, il peut y avoir des irrégularités pendant le processus de fabrication ou des perturbations externes dues à des différences de tension dans les entrées inverseuses et non inverseuses. Par conséquent, cela peut perturber la sortie.

Ainsi, le but de pin1 et pin5 est d'annuler l'effet en appliquant une tension de décalage d'entrée. Pour réaliser l'application, vous utiliserez un potentiomètre.

Broche 8 (N/F)

Une broche 8 n'a aucune connexion à aucun circuit dans la connexion interne d'un amplificateur opérationnel 741 IC. Son rôle est principalement d'être un fil factice qui remplit les espaces vides dans un boîtier standard à 8 broches.

5. Types d'amplificateurs opérationnels utilisés

La meilleure façon d'utiliser l'amplificateur opérationnel IC 741 est de l'implémenter dans la configuration en boucle ouverte. La configuration est à la fois en entrées non inverseuses et inverseuses.

Amplificateur inverseur

Comme nous l'avons vu, pin6 et pin2 sont respectivement les broches de sortie et d'entrée. Une tension passée à travers la broche 2 donne une sortie à la broche 6. Une polarité +ve de la broche 2 i/p conduit à une polarité -ve à la broche 6 o/p. Par conséquent, l'i/p sera toujours opposé à l'o/p.

https://en.wikipedia.org/wiki/Operational_amplifier_applications#/media/File:Op-Amp_Inverting_Amplifier.svg (configuration de l'amplificateur inverseur).

Pour calculer le circuit d'amplificateur opérationnel inverseur, utilisez la formule ;

A =-Rf/R1

Le signe négatif indique que la polarité de la forme d'onde de sortie est inversée.

Amplificateur non inverseur

Avec cet amplificateur, la broche 6 est toujours la broche de sortie tandis que la broche d'entrée devient la broche 3. Une tension donnée à la broche 3 se traduira par une sortie de la broche 6. Une polarité positive à l'entrée pin3 conduit à une autre polarité positive sur la pin6 o/p. De cette façon, l'o/p n'est pas du côté opposé.

Pour calculer le circuit d'ampli-op non inverseur, utilisez la formule ;

A =1+ (Rf/R1)

Amplificateur différentiel

Comme son nom l'indique, un amplificateur différentiel amplifie la différence de tension présente dans les entrées non inverseuses et inverseuses.

Pour son calcul, utilisez la formule ;

Vout =R3R1 (V2-V1)

https://en.wikipedia.org/wiki/Differential_amplifier#/media/File:Op-amp_symbol.svg

(illustration de la formule)

6. Application de l'amplificateur opérationnel 741

Quelques applications à large gamme d'IC ​​741 Op-Amp incluent;

Dans les générateurs

Un amplificateur opérationnel 741 est applicable ici en tant qu'oscillateur dans des générateurs standard pour générer des formes d'onde de sortie variées, par exemple, les formes d'onde de type triangulaire, sinusoïdale, carrée, pour n'en citer que quelques-unes. De plus, vous trouverez son application dans les modulateurs de largeur d'impulsion/générateurs PMW.

Création de DAC ou ADC

Vous pouvez utiliser un ampli-op 741 pour produire des circuits analogiques-numériques ou vice versa. Dans le cas des convertisseurs numérique-analogique, il utilisera une entrée binaire numérique dans les microcontrôleurs ou les ordinateurs pour créer un signal analogique similaire.

(puces de microcontrôleur)

Amplificateur opérationnel 741–Redresseurs d'entrée 

Les diodes ordinaires présentent généralement des chutes de tension, ce qui les rend inappropriées pour les redresseurs de signaux de haute précision. L'ampli-op 741 peut agir à la place d'une diode pour éradiquer la chute de tension.

Réaliser des tâches de calcul

La plupart des circuits électroniques effectuant des tâches mathématiques telles que la sommation, la différenciation, etc., utilisent un ampli-op 741.

D'autres nombreux appareils qui utilisent un amplificateur opérationnel 741 sont ;

Un oscillateur à fréquence audio variable.

(un amplificateur audio avec IC Op-amp 741).

• Mètre de polarité de volt CC.
• Interrupteur tactile thermique.
• Thermomètre de salle électronique.
• Mélange audio pour quatre canaux.

Conclusion

Pour conclure, nous avons réussi à aborder la définition d'un amplificateur opérationnel IC 741, ses caractéristiques, les spécifications du produit, le brochage et les applications. Ils constituent les bases d'un amplificateur opérationnel 741. Pour plus de détails, de renseignements, ou une meilleure compréhension du sujet, contactez-nous. Nous sommes à votre service à tout moment.