7. Amplificateur non inverseur
ACTUEL - 7. Amplificateur non inverseur
PRÉCÉDENT-6. Simulation par ordinateur des circuits op-amp
Amplificateur non inverseur
Figure 29 - L'amplificateur non inverseur
La figure 29 (a) illustre la amplificateur non inverseuret la figure 29 (b) montre le circuit équivalent.
La tension d'entrée est appliquée à travers R1 dans le terminal non inverseur.
Résistances d'entrée et de sortie 7.1
La résistance d'entrée de cet amplificateur est trouvé en déterminant l’équivalent de Thevenin du circuit d’entrée. La résistance de charge est normalement telle que Rcharge >> Ro. Si cela n’était pas vrai, le gain effectif serait réduit et la valeur effective de Ro serait la combinaison parallèle de Ro avec Rcharge. Définissons à nouveau et R 'F = RF + Ro. Nous négligerons R1, car c'est beaucoup moins que Rin. Maintenant depuis Rcharge >> Ro, nous pouvons réduire la figure 29 (a) à la forme simplifiée de la figure 30 (a).
Figure 30 - Circuits réduits pour la résistance d'entrée
Nous trouvons l'équivalent de Thevenin du circuit entouré par la courbe elliptique, ce qui donne la figure 30 (b). Sur la figure 30 (c), la résistance à droite de 2Rcm est donné par v/je'. Pour évaluer cela, nous écrivons une équation de boucle pour obtenir
(53)
Par conséquent,
(54)
La résistance d'entrée est la combinaison parallèle de cette quantité avec 2Rcm.
(55)
Rappeler que , R 'F = RF + Roet Rcharge >> Ro. Si nous ne retenons que les termes les plus significatifs et notons que Rcm est grand, l'équation (55) se réduit à
(56)
où nous utilisons à nouveau le gain de tension à fréquence nulle, Go.
L'équation (56) peut être utilisée pour trouver la résistance d'entrée de l'ampli-tuner 741. Si nous substituons les valeurs de paramètre indiquées dans le tableau 1, l’équation (56) devient
Nous utilisons à nouveau les hypothèses que Rcm est grand, c'est R 'F » RF et R 'A » RA. Ensuite, la résistance de sortie d’un amplificateur opérationnel 741 est donnée par
(57)
EXEMPLE
Calculez la résistance d'entrée du suiveur de gain unitaire illustré à la figure 31 (a).
Figure 31 - Suiveur de gain Unity
Solution: Le circuit équivalent est représenté à la figure 31 (b). Puisque nous supposons le gain de fréquence zéro, Goet la résistance en mode commun, Rcm, sont élevés, nous pouvons négliger le terme 
par rapport à (1 +Go)Ri. L’équation (57) ne peut pas être utilisée car RA = 0. La résistance d'entrée est alors donnée par
Ceci est généralement égal à 400 MΩ ou plus, nous pouvons donc négliger R1 (c.-à-d. ensemble R1 = 0).
Gain de tension 7.2
Nous souhaitons déterminer le gain de tension, A+ pour l'amplificateur non inverseur de la figure 32 (a).
Figure 32 - Amplificateur non inverseur
Ce gain est défini par
(58)
Le circuit équivalent est représenté à la figure 32 (b). Si on suppose RF>>Ro, Rcharge>>Ro et, le circuit peut être réduit à celui illustré à la figure 32 (c). Si nous définissons plus en détail, alors la Figure 32 (d) donne les résultats.
Les conditions supposées sont souhaitables afin d’empêcher la réduction du gain effectif. L’opération de prise d’équivalent de Thevenin modifie la source de tension dépendante et la source de tension d’alimentation comme indiqué sur la figure 32 (d). Notez que
(59)
La tension de sortie est donnée par
(60)
Nous pouvons trouver i en appliquant KVL au circuit de la figure 32 (d) pour obtenir
(61)
(62)
De
et 
impliquant 
.
Résoudre pour le courant, i, on obtient
(63)
Le gain de tension est donné par le rapport de la tension de sortie à la tension d'entrée.
(64)
Pour vérifier ce résultat, nous pouvons réduire le modèle à celui de l’op-amp idéal. Nous utilisons le gain de fréquence zéro, Go, au lieu de G dans l'équation (64) et également les égalités suivantes.
(65)
Quand on laisse 
, Équation (64) devient
(66)
ce qui est en accord avec le résultat pour le modèle idéalisé.
Exemple
Trouvez le gain du suiveur de gain unitaire illustré à la figure 33.
Figure 33 - Suiveur de gain d'unitéSolution: Dans ce circuit, 
, R 'A = 2Rcmet RF << R 'A. Nous supposons que Go est large, 
et nous avons mis R1 = RF. L'équation (64) se réduit alors à
(67)
so vande = vin comme prévu.
7.3 Amplificateurs à entrées multiples
Nous étendons les résultats précédents au cas de l'amplificateur non inverseur à plusieurs entrées de tension. La figure 34 montre un amplificateur non inverseur à entrées multiples.
Figure 34 - Amplificateur non inverseur à entrées multiples
Si entrées v1, v2, v3, ..., vn sont appliqués à travers les résistances d'entrée R1, R2, R3, ..., Rn, nous obtenons un cas particulier du résultat général dérivé au chapitre «Amplificateurs Opérationnels Idéal», comme suit:
(68)
Nous recommandons
(69)
pour atteindre un équilibre de biais. La résistance de sortie est trouvée dans l'équation (52).
Comme exemple spécifique, déterminons la tension de sortie de l’été à deux entrées de la figure 35.
(35)
La tension de sortie se trouve dans l'équation (68), comme suit:
(70)
Nous recommandons 
pour atteindre un équilibre de biais. Si on suppose RF = R1 = R2 = RA, alors l’équation (70) se réduit à vande = v1 + v2, qui est un été à deux entrées gain-unité.