Objectif : utiliser un amplificateur opérationnel comme comparateur.

Le montage comparateur utilise un amplificateur opérationnel. Pour comprendre ce que fait un montage comparateur, vous allez le réaliser puis tracer sa caractéristique de transfert.

1. Alimentation de l’amplificateur opérationnel.

• Repérer sur l’amplificateur opérationnel, les bornes –15V et +15V
• Pour alléger le schéma, l’alimentation +15V/0V/-15V de l’AO n’est pas représentée, cependant il faut toujours commencer le montage par celle-ci. Relier l’AO à l’alimentation Jeulin 281-051 (-15V/0V/+15V), la borne 0V sera reliée à un point quelconque, noté M, de la plaque de connexion qui sera la masse du montage.

2. Manipulation

• Les tensions U_AM et U_BM seront fixées grâce à deux générateurs de tension continue variable (alimentation Jeulin 281-051.)

• Brancher un voltmètre pour mesurer U_AM. Fixer U_AM à 3V.
• Faire varier U_BM de –2V à +6V et mesurer U_BM et U_S. Présenter vos résultats dans un tableau.

3. Exploitation des résultats

• Utiliser la loi d’additivité des tensions pour donner l’expression de U_AB en fonction de U_BM et U_AM.
• Compléter votre tableau, en calculant pour chaque mesure la valeur de la tension U_AB.
• Tracer la caractéristique de transfert de ce montage, c’est-à-dire le graphique U_S=f(U_AB). On utilisera

pour cela Synchronie en mode tableur et grapheur.

• Interpréter le graphique obtenu : donner la valeur de U_S en fonction du signe de la tension U_AB.
• Résumer le rôle de ce montage puis justifier alors le nom de " montage comparateur ".

2. Utilisation de la tension de sortie du montage comparateur.

1. Manipulation

• Compléter le montage précédent par le circuit ci-dessous, monté sur une plaquette
• Faire varier U_BM de –5V à 5V. Décrire ce que vous observez.

2. Interprétation

• Quel est le rôle des résistances de 1 kW ?
• Les deux DEL peuvent-elles s’allumer en même temps ? Envisager les deux cas possibles suivant le sens du courant.
• Expliquez ce que vous observez en vous reportant à la caractéristique de transfert du montage comparateur.

3. Conclusion : ce qu’il faut retenir de ce TP.

L’amplificateur opérationnel doit toujours être alimenté par une tension symétrique +15V/0V/-15V, la borne 0V constituant la masse du montage. L’amplificateur opérationnel permet de faire différentes opérations sur les tensions, en particulier comparer deux tensions.

Pour le montage comparateur, on a la tension de sortie :

• U_s» +15 V si ………………
• U_s» -15 V si……………….

Le ………… de la tension de sortie permet alors de ………… les deux tensions d’entrées U_AM et U_BM

Exercice d’application

L’amplificateur opérationnel permet de faire différentes opérations sur des tensions en fonction du montage dans lequel il est utilisé. Le montage que l’on étudie dans cet exercice est appelé montage amplificateur inverseur.

1. Que faut-il brancher en premier lorsqu’on réalise un montage comprenant un amplificateur opérationnel ?
2. On veut mesurer la tension U_SM. Ajouter, sur le schéma, l’appareil de mesure permettant de réaliser cette mesure (indiquer ses branchements).
3. Sur ce montage, on mesure les tensions U_EM et U_SM. Flécher ces tensions.
4. Les mesures réalisées sont présentées dans le tableau ci-dessous. Compléter la dernière ligne du tableau en calculant, pour chaque mesure, le rapport .

UEM (V)	-0,60	-0,50	-0,40	-0,30	-0,20	-0,10	0,10	0,20	0,30	0,40	0,50	0,60
USM (V)	11,96	10,02	7,99	6,01	3,98	1,95	-1,96	-3,99	-5,99	-8,02	-10,05	-12,00
(V)

5. Comparer et . Justifier alors le nom "amplificateur inverseur" du montage

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Claire RANDON   et  Tony BOIVIN

Professeurs de sciences-physiques

Lycée Augustin Thierry 41000 Blois
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