Un amplificateur opérationnel, souvent abrégé en ampli-op, est un composant électronique polyvalent largement utilisé dans les circuits analogiques pour l’amplification, le conditionnement du signal, le filtrage et les opérations mathématiques telles que l’addition, la soustraction, l’intégration et la différenciation. Il se compose de plusieurs transistors, résistances et autres composants intégrés dans une seule puce, qui amplifie la différence de tension entre ses entrées (généralement appelées entrées non inverseuses et inverseuses). L’ampli-op fonctionne généralement avec un gain très élevé, ce qui signifie qu’il amplifie de manière significative même les plus petites différences de tension.
Fondamentalement, un ampli-op fonctionne en comparant la tension à son entrée inverseuse avec la tension à son entrée non inverseuse et en produisant une tension de sortie proportionnelle à la différence entre ces deux entrées. Cette tension d’entrée différentielle contrôle la tension de sortie, qui est renvoyée pour ajuster les entrées jusqu’à ce que l’équilibre soit atteint. Ce mécanisme de rétroaction permet à l’ampli-op de stabiliser et d’amplifier les signaux de manière fiable dans ses limites opérationnelles.
Un amplificateur opérationnel, communément appelé ampli-op, est un dispositif électronique conçu pour amplifier la différence de tension entre ses deux bornes d’entrée. Il fonctionne sur le principe de l’amplification différentielle, où il amplifie la tension à la différence entre ses entrées non inverseuses et inverseuses. En règle générale, les amplificateurs opérationnels ont un gain en boucle ouverte élevé (le facteur d’amplification lorsqu’aucun retour n’est appliqué), une impédance d’entrée élevée, une impédance de sortie faible et une large plage de fréquences de fonctionnement. Ils sont largement utilisés dans les circuits électroniques pour des tâches telles que l’amplification du signal, le filtrage et les calculs mathématiques en raison de leur polyvalence et de leur fiabilité.
La principale différence entre un amplificateur et un ampli-op réside dans leur conception et leur application. Un amplificateur fait généralement référence à un dispositif qui augmente l’amplitude d’un signal, ce qui peut être obtenu à l’aide de divers composants électroniques tels que des transistors ou des amplificateurs opérationnels (amplis opérationnels). En revanche, un ampli opérationnel est un type spécifique d’amplificateur intégré dans une seule puce, conçu avec des caractéristiques spécifiques telles qu’un gain élevé, une entrée différentielle et des mécanismes de rétroaction pour obtenir une amplification précise et contrôlée des signaux. Alors que les amplificateurs peuvent être des composants discrets ou des circuits intégrés (CI), les amplificateurs opérationnels sont des CI spécialement conçus pour les applications polyvalentes de traitement du signal analogique.
Les amplificateurs opérationnels (amplis opérationnels) présentent trois caractéristiques principales qui définissent leurs performances et leur application :
- Gain élevé : les amplificateurs opérationnels ont généralement un gain en boucle ouverte très élevé, souvent compris entre des dizaines de milliers et des centaines de milliers. Ce gain élevé leur permet d’amplifier considérablement les petits signaux d’entrée, ce qui les rend adaptés à une large gamme d’applications nécessitant un traitement précis du signal.
- Impédance d’entrée élevée : les amplificateurs opérationnels ont une impédance d’entrée très élevée, ce qui signifie qu’ils consomment un courant minimal de la source du signal d’entrée. Cette propriété garantit que les amplificateurs opérationnels ne chargent pas de manière significative les étages précédents d’un circuit, préservant ainsi l’intégrité et la précision du signal.
- Faible impédance de sortie : l’impédance de sortie d’un ampli opérationnel est généralement faible, ce qui lui permet de piloter des charges sans perte significative de la force du signal. Cette caractéristique garantit que la tension de sortie reste stable et non affectée par les changements d’impédance de charge.
En termes techniques, « amplificateur opérationnel » est communément appelé « ampli-op » en abrégé. Le terme « opérationnel » dans « amplificateur opérationnel » provient à l’origine de ses premières applications dans l’exécution d’opérations mathématiques telles que l’addition, la soustraction, l’intégration et la différenciation dans les ordinateurs analogiques. Aujourd’hui, les amplificateurs opérationnels font partie intégrante d’une vaste gamme d’appareils et de systèmes électroniques, jouant des rôles essentiels dans le traitement du signal, les systèmes de contrôle, l’instrumentation et de nombreuses autres applications où une manipulation précise des signaux analogiques est requise.