Cours d'Electronique analogique

Amplificateurs opérationnels

Paire différentielle
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L'étage d'entrée est construit sur la base d'une paire différentielle. La charge de cette dernière est de type "charge active". La figure ci-dessous illustre ceci de façon simplifiée pour une technologie bipolaire.

Les écarts entre le modèle idéal et la pratique sont induits par les éléments suivants :

  • les deux branches de la paire différentielle ne peuvent être parfaitement identiques. Il en résulte un déséquilibre qui produit la tension d'offset. Dans certains cas, ce déséquilibre peut être compensé, ceci en agissant sur la charge active (ajout de résistances en série avec les transistors). Cette compensation peut se faire lors du test en usine (réglage par laser) ou à l'aide d'un élément externe (potentiomètre).
  • les courants de base ou de grille des transistors d'entrée ne sont pas nuls (polarisation des bipolaires ou courants de grille des MOS ou JFET). Les courants d'entrée ne sont donc pas nuls.
  • la source de courant n'est pas idéale (elle est réalisée à l'aide d'un miroir de courant). Ceci provoque une amplification en mode commun non nulle.
  • dans la structure simplifiée ci-dessus, la tension de sortie Us ne peut pas descendre au-dessous d'une certaine valeur définie par la paire différentielle et la source de courant. L'amplificateur ne peut donc être rail-to-rail en entrée. D'autres structures sont possibles pour remédier à cet inconvénient.
  • les tensions d'entrée Ua et Ub ne peuvent descendre au-dessous d'une certaine valeur définie par la paire différentielle et la source de courant (blocage des transistors). Par contre, la structure illustrée ci-dessus permet de monter Ua et Ub jusqu'à Vcc. Une structure de paire différentielle basée sur des pnp présenterait les propriétés inverses. Il n'est donc pas possible d'avoir un amplificateur opérationnel qui fonctionne en rail-to-rail en entrée avec la structure simple présentée ici.