Sciences de l'Ingénieur · Classes prépa (CPGE) — 1ère année — TSI

Électronique analogique

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'Amplificateur Opérationnel (AO) est un composant actif à deux entrées ( $V_+$ et $V_-$ ) et une sortie ( $V_s$ ).

Hypothèses de l'AO idéal :
1. Courants d'entrée nuls : $I_+ = I_- = 0$ .
2. Impédance d'entrée infinie.
3. Impédance de sortie nulle.
Régime linéaire : Si $V_- = V_+$ , alors $V_s = A_d(V_+ - V_-)$ . En pratique, on utilise la rétroaction négative.
Régime de saturation : Si $V_+ \neq V_-$ , $V_s$ vaut $+V_{cc}$ ou $-V_{cc}$ .

Méthodes à maîtriser

Appliquer la loi des nœuds sur l'entrée inverseuse.
Utiliser le court-circuit virtuel ( $V_+ = V_-$ ) en régime linéaire.
Identifier le montage (inverseur, non-inverseur, suiveur, sommateur).

Exemples corrigés

Montage inverseur : $V_s = -\frac{R_2}{R_1} V_e$ .
Montage non-inverseur : $V_s = (1 + \frac{R_2}{R_1}) V_e$ .

Erreurs fréquentes

Oublier que $V_+ = V_-$ n'est vrai que si la rétroaction est négative.
Confondre le gain en boucle ouverte (très grand) et le gain du montage.

L'essentiel du cours

L'Amplificateur Opérationnel (AO) est un composant actif à deux entrées ($V_+$ et $V_-$) et une sortie ($V_s$).

Hypothèses de l'AO idéal :
1. Courants d'entrée nuls : $I_+ = I_- = 0$.
2. Impédance d'entrée infinie.
3. Impédance de sortie nulle.
Régime linéaire : Si $V_- = V_+$, alors $V_s = A_d(V_+ - V_-)$. En pratique, on utilise la rétroaction négative.
Régime de saturation : Si $V_+ \neq V_-$, $V_s$ vaut $+V_{cc}$ ou $-V_{cc}$.

Méthodes à maîtriser

Appliquer la loi des nœuds sur l'entrée inverseuse.
Utiliser le court-circuit virtuel ($V_+ = V_-$) en régime linéaire.
Identifier le montage (inverseur, non-inverseur, suiveur, sommateur).

Exemples corrigés

Montage inverseur : $V_s = -\frac{R_2}{R_1} V_e$.
Montage non-inverseur : $V_s = (1 + \frac{R_2}{R_1}) V_e$.

Erreurs fréquentes

Oublier que $V_+ = V_-$ n'est vrai que si la rétroaction est négative.
Confondre le gain en boucle ouverte (très grand) et le gain du montage.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

Tu as appris les sciences en arabe ? Touche un mot pour voir sa traduction et une explication en darija.

La question que tu n'oses pas poser en classe ? Pose-la à UstadZéro jugement, même en darija, même à minuit. Il t'explique pas à pas et corrige ta démarche. Gratuit.Commencer gratuitement

Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Électronique analogique

1/4

Dans un montage suiveur, le gain est :

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre régime linéaire et saturation ?

En régime linéaire, il y a une rétroaction négative (liaison entre $V_s$ et $V_-$ ). La sortie suit l'entrée selon le gain du montage.
En régime de saturation, il n'y a pas de rétroaction ou elle est positive. La sortie est bloquée à $+V_{cc}$ ou $-V_{cc}$ .

💡 À retenir : Linéaire = calculable, Saturation = tout ou rien.

En régime linéaire, il y a une rétroaction négative (liaison entre $V_s$ et $V_-$). La sortie suit l'entrée selon le gain du montage.
En régime de saturation, il n'y a pas de rétroaction ou elle est positive. La sortie est bloquée à $+V_{cc}$ ou $-V_{cc}$.

💡 À retenir : Linéaire = calculable, Saturation = tout ou rien.

Kifach n3ref wach l'ampli op f'régime linéaire wla saturation ?

Chouf wach kayna liaison bin $V_s$ o $V_-$ (rétroaction négative).
Ila kayna, khdem b'l'hypothèse $V_+ = V_-$ .
Ila makaynach, l'ampli op ghadi ykoun f'saturation (+Vcc ou -Vcc).

💡 À retenir : Rétroaction négative = Linéaire.

Chouf wach kayna liaison bin $V_s$ o $V_-$ (rétroaction négative).
Ila kayna, khdem b'l'hypothèse $V_+ = V_-$.
Ila makaynach, l'ampli op ghadi ykoun f'saturation (+Vcc ou -Vcc).

💡 À retenir : Rétroaction négative = Linéaire.

Est-ce que le courant entre vraiment dans les bornes de l'AO ?

Dans le modèle idéal utilisé en TSI, on considère que les courants d'entrée sont nuls ( $I_+ = I_- = 0$ ). Cela simplifie les calculs de mailles et de nœuds.

💡 À retenir : AO idéal = impédance d'entrée infinie.

Dans le modèle idéal utilisé en TSI, on considère que les courants d'entrée sont nuls ($I_+ = I_- = 0$). Cela simplifie les calculs de mailles et de nœuds.

💡 À retenir : AO idéal = impédance d'entrée infinie.

Chno hiya l'masse virtuelle ?

C'est un point du circuit qui est relié à l'entrée inverseuse ( $V_-$ ) quand l'entrée non-inverseuse ( $V_+$ ) est à la masse (0V). Comme $V_- = V_+$ , alors $V_- = 0V$ .

💡 À retenir : Masse virtuelle $\neq$ masse réelle, mais le potentiel est le même.

C'est un point du circuit qui est relié à l'entrée inverseuse ($V_-$) quand l'entrée non-inverseuse ($V_+$) est à la masse (0V). Comme $V_- = V_+$, alors $V_- = 0V$.

💡 À retenir : Masse virtuelle $\neq$ masse réelle, mais le potentiel est le même.

Kifach n7seb l'gain f'montage inverseur ?

Applique la loi des nœuds sur $V_-$ .
Puisque $V_+ = 0V$ , alors $V_- = 0V$ .
Le courant dans $R_1$ est $V_e/R_1$ et dans $R_2$ est $-V_s/R_2$ .
$V_e/R_1 + V_s/R_2 = 0 \Rightarrow V_s/V_e = -R_2/R_1$ .

💡 À retenir : Gain = $-R_2/R_1$ .

Applique la loi des nœuds sur $V_-$.
Puisque $V_+ = 0V$, alors $V_- = 0V$.
Le courant dans $R_1$ est $V_e/R_1$ et dans $R_2$ est $-V_s/R_2$.
$V_e/R_1 + V_s/R_2 = 0 \Rightarrow V_s/V_e = -R_2/R_1$.

💡 À retenir : Gain = $-R_2/R_1$.

Pourquoi on utilise un montage suiveur ?

Pour adapter les impédances. Il permet de recopier une tension sans consommer de courant sur la source d'entrée.

💡 À retenir : Suiveur = isolation galvanique/adaptation d'impédance.

Est-ce que Vs peut dépasser V{cc} ?

Non, la tension de sortie est limitée par les tensions d'alimentation de l'amplificateur opérationnel.

💡 À retenir : $V_s$ est toujours compris entre $-V_{cc}$ et $+V_{cc}$ .

Non, la tension de sortie est limitée par les tensions d'alimentation de l'amplificateur opérationnel.

💡 À retenir : $V_s$ est toujours compris entre $-V_{cc}$ et $+V_{cc}$.

Comment calculer la tension de sortie d'un sommateur ?

En utilisant le théorème de Millman au point $V_-$ . La somme des courants arrivant au nœud est nulle.

💡 À retenir : $V_s = -R_f (\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2})$ .

En utilisant le théorème de Millman au point $V_-$. La somme des courants arrivant au nœud est nulle.

💡 À retenir : $V_s = -R_f (\frac{V_1}{R_1} + \frac{V_2}{R_2})$.

Wach l'ampli op khassou dima alimentation ?

Oui, l'AO est un composant actif. Sans alimentation ( $+V_{cc}$ et $-V_{cc}$ ), il ne peut pas fonctionner.

💡 À retenir : L'alimentation est indispensable pour le fonctionnement.

Oui, l'AO est un composant actif. Sans alimentation ($+V_{cc}$ et $-V_{cc}$), il ne peut pas fonctionner.

💡 À retenir : L'alimentation est indispensable pour le fonctionnement.

Quelle est la valeur de l'impédance de sortie d'un AO idéal ?

Elle est nulle. Cela signifie que la tension de sortie ne dépend pas du courant débité vers la charge.

💡 À retenir : $Z_s = 0 \Omega$ .

Elle est nulle. Cela signifie que la tension de sortie ne dépend pas du courant débité vers la charge.

💡 À retenir : $Z_s = 0 \Omega$.

Est-ce que le gain dépend de la fréquence ?

Dans le modèle idéal, le gain est constant. En réalité, il diminue avec la fréquence (produit gain-bande).

💡 À retenir : Modèle idéal = gain constant.

Comment savoir si le montage est un comparateur ?

Si aucune rétroaction n'est présente entre la sortie $V_s$ et l'entrée $V_-$ , c'est un comparateur.

💡 À retenir : Pas de rétroaction = Comparateur.

Si aucune rétroaction n'est présente entre la sortie $V_s$ et l'entrée $V_-$, c'est un comparateur.

💡 À retenir : Pas de rétroaction = Comparateur.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Soit un montage amplificateur inverseur avec $R_1 = 10 k\Omega$ et $R_2 = 100 k\Omega$ . L'alimentation est $\pm 15V$ . Calculer $V_s$ si $V_e = 0.5V$ .

Exercice 1

Soit un montage amplificateur inverseur avec $R_1 = 10 k\Omega$ et $R_2 = 100 k\Omega$. L'alimentation est $\pm 15V$. Calculer $V_s$ si $V_e = 0.5V$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un montage non-inverseur a $R_1 = 1 k\Omega$ et $R_2 = 9 k\Omega$ . $V_e = 2V$ . Calculer $V_s$ .

Exercice 2

Un montage non-inverseur a $R_1 = 1 k\Omega$ et $R_2 = 9 k\Omega$. $V_e = 2V$. Calculer $V_s$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 3

Soit un comparateur avec $V_+ = 2V$ et $V_- = V_e$ . $V_{cc} = \pm 12V$ . Déterminer $V_s$ pour $V_e = 1V$ et $V_e = 3V$ .

Exercice 3

Soit un comparateur avec $V_+ = 2V$ et $V_- = V_e$. $V_{cc} = \pm 12V$. Déterminer $V_s$ pour $V_e = 1V$ et $V_e = 3V$.

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Un prof de Sciences de l'Ingénieur pour aller plus loin

Les cours du soir avec des profs vérifiés arrivent : inscris-toi pour être prévenu(e) en premier.

Être prévenu(e) gratuitement

Autres chapitres de Sciences de l'Ingénieur

Analyse fonctionnelle Chaîne d'information et chaîne d'énergie Capteurs et acquisition de données Actionneurs et pré-actionneurs Logique combinatoire Logique séquentielle Modélisation du comportement (GRAFCET)Électronique numérique Cinématique du solide Statique du solide