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Calculateur analogique
Le calculateur analogique permet de réaliser des calculs sur des équations diffèrentielles en substituant un ensemble de variables avec un autre ensemble de variables physiques.
L'opération de base est l'intégration.
Les premiers calculateurs fonctionnaient à bain d'huile , la grandeur integrée étant le courant et la grandeur integrée étant la température .(ces calculateurs ont permis de definir les commandes de vol du Concorde par exemple).Des systémes de régulation périphériques compensaient les pertes thermiques.
Ainsi si nous substituons la variable vitesse V à la variable Courant I et si nous substituons la variable distance D à la variable temperature T,nous pouvons "calculer" la distance en mesurant la temperature T d'un bain d'huile chauffé par un cournat I proportionnel à V.
Suite à la découverte de l'amplificateur opérationnel, les intégrations ont étaient réalisées dans le domaine électrique , la grandeur d'entrée et la grandeur intégrée étant toutes les deux electriques.
Le calculateur analogique présente les avantages suivants:
- résoudre des équations differentilles n'ayant pas de solutions analytiques.
- il est hyperstable puisque basé sur un phénoméne physique.
- il fournit des résultats continus et continuement.
Le calculateur analogique présente les inconvenients suivants:
- dérive à long terme due aux dérives physiques du calculateur analogique.
- miniaturisation impossible pour des calculateurs analogiques thermiques ou mécaniques, difficile pour des calculateurs analogiques électriques.
Depuis 1975 , des simulateurs hybrides ont été développés sur des ordinateurs numériques
- la partie calculateur analogique par un calcul numérique.
- la partie calculteur événementiel et séquentiel par un programme informatique classique declenché par un événement analogique (trigger).
Catégorie:Mathématiques
ja:アナログコンピュータ
Amplificateur opérationnelCatégorie:Composant électronique Catégorie:Composant actif
Catégorie:Composant actif Utilisé en électronique, l'amplificateur opérationnel ou ampli op ou ampliope ou AO ou ALI ou Amplificateur Linéaire Intégré est un composant amplificateur de tension qui offre en sortie un signal semblable à celui d'entrée, mais amplifié en tension. Toutefois un amplificateur opérationnel peut également fonctionner en régime non-linéaire, également appelé régime comparateur.
Image:Electronique-amplificateur-operationnel-schema2.png
AO idéal
En théorie, l'ampli op peut-être considéré comme parfait (ce qui signifie que les courants d'entrée sont nuls i+ = i- = 0 dus à une résistance d'entrée infinie). Ce composant a deux entrées, une sortie.
right
Caractéristiques
- Gain en tension infini.
- Impédance des entrées infinie.
- Impédance de sortie nulle.
- Bande passante de zéro hertz jusqu'à l'infini.
- Vitesse de balayage infinie.
- Puissance de bruit ou Facteur de bruit nuls.
Lorsque l'amplificateur est en régime linéaire,
on a la relation e+ = e- = 0, ce qui permet
d'utiliser le théorème de Millman à un nœud du circuit.
AO réel
Caractéristiques
Bien évidemment un tel composant parfait n'existe pas, mais l'ampli op, suivant sa fabrication et les applications pour lesquelles il est conçu, voit certaines de ses propriétés s'approcher de celles du composant idéal. En général ce type d'ampli est alimenté par une alimentation symétrique.
Classification
Ces amplificateurs ont une foule d'applications. Applications qui dépendent essentiellement de leurs caractéristiques les plus remarquables, citons pour exemple :
- Amplificateur différentiel (R des entrées et rapport S/B).
- Amplificateur très grand gain (R de l'ampli de sortie et rapport S/B).
- Amplificateur suiveur (bande passante et rapport S/B).
- Amplificateur d'erreur (R des entrées et bande passante).
- Comparateur de tension (mode logique uniquement).
- Oscillateur (mode logique généralement).
- Filtre actif analogique.
- Amplificateur inverseur de tension.
- Amplificateur à résistance négative.
Utilisations
Mode continu ou mode linéaire
right
Le choix du mode s'effectue par la différence des contre-réactions des entrées e+ et e- sur la sortie s (impédance que l on notera Z+ et Z- en ohm).
- Z- < Z+ : on est en régime linéaire
- Z- ≥ Z+ : on est en régime commutation
Mode linéaire (Amplificateur)
La remarque particulière pour ce mode est que les potentiels e+ et e- sont égaux
- e+ = e-
Une fois cette donnée prise en compte pour les calculs de gain,la théorie la plus appropriée est l'utilisation de la relation de Millmann.
Supposons que l'on veuille rendre audible un signal de 500 millivolts sur un haut-parleur de 2 watts 4 ohms (impédance ou résistance).
Il suffit d'appliquer le signal à un amplificateur opérationnel de type TL 081 (caractérisé par un facteur d'amplification de 10, càd. que la tension de sortie vaut 10 fois la tension d'entrée), qui pilotera le haut-parleur .
Donc en sortie on aura 5 volts sous 4 ohms.
Mode comparateur
Un AOP possède deux entrées repérées + et -.
Dans son mode opérateur logique, on utilise sa propriété de très grand gain [(Av) propre au composant signalé dans les caractéristiques constructeurs] pour comparer deux signaux.
Le facteur d'amplification n'est donc plus externe mais interne et l'on obtient :
Tension de sortie = Av.[(tension entrée +) - (tension entrée -)]
Il ne fonctionne plus en « amplification » traditionnelle, mais en tout ou rien logique ou comparateur de tension (car le coefficient d'amplication interne Av est très grand ; assimilé à la valeur infinie pour un AO idéal), c'est-à-dire qu'en sortie il n'y a que 2 états stables possibles :
- Si l'entrée + est supérieure (en tension) à l'entrée - : la sortie = +Vsat.
- Si l'entrée + est inférieure (en tension) à l'entrée - : la sortie = -Vsat.
Il s'agit en fait d'un fonctionnement « en boucle ouverte » ou sans contre-réaction, c'est-à-dire sans contrôle du gain de l'amplificateur.
En théorie, lorsque les potentiels électriques des deux entrées sont strictement égaux, la tension de sortie doit être nulle. En pratique, cet état n'est jamais atteint car il est extrêmement instable : le moindre déséquilibre interne à l'amplificateur ou la moindre variation de température suffit à provoquer le basculement de la sortie de l'amplificateur vers l'état saturé positif ou négatif.
Voir aussi
Lien interne
- Cycle d'hystérésis
- filtre
- filtre électrique linéaire
-
Liens externes
- [http://kudelsko.free.fr/articles/555.htm AOP monté en comparateur dans un projet]
- [http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/amplificateurs.htm Amplificateurs]
- [http://www.stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/bonnet/aopmontages.htm Structures de base à amplificateur intégré linéaire]
- [http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/physique/phys_appl/Physap.htm]
ja:オペアンプ
Andy GrahamAndy Graham is a musician from California who is known for playing the Australian didgeridoo and drum set at the same time.
His website is: http://www.andygraham.net
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