- Les deux bornes d'alimentation situées sur le dessus du module, en haut et en bas; elles fournissent à l'amplificateur opérationnel l'énergie nécessaire à son fonctionnement.
Il faut faire très attention à la polarité lorsqu'on les branche : la borne marquée + doit être reliée au + de l'alimentation, la borne - au - ; le non-respect de la polarité endommage l'amplificateur opérationnel , et peut même le faire exploser.
Le type d'alimentation utilisée pour les AO est appelé 'alimentation symétrique' : la borne + de l'alimentation est au potentiel +VCC par-rapport à la masse du montage, et la borne - au potentiel -VCC . Par exemple on utilisera les bornes +15V,0 et -15V de la paillasse, reliées respectivement au +, à la masse du montage et au - .
L'AO doit toujours être alimenté par ces bornes, même lorsque ce n'est pas rappelé sur le schéma d'un montage.
- Les deux entrées E+ et E- , situées à gauche du module: ce sont les entrées 'signal'. Ces entrées présentent la particularité de ne laisser passer que des courants de très faible intensité (quelques microampères) , si faible qu'on pourra la plupart du temps la considérer comme négligeable. Attention : E+ et E- ne sont pas interchangeables, et selon les schémas vous trouverez E+ en haut ou en bas.
- La sortie S, à droite du module.
L'image ci-dessus représente le module mis en place sur la platine de montage.
Le schéma sur le dessus du module représente le symbole normalisé de l'amplificateur opérationnel.
Remarque : lorsqu'un montage ne fonctionne pas comme il le devrait avec ce matériel, c'est assez souvent pour des problèmes de faux contacts , au niveau des fils d'alimentation ou des bornes de sortie notamment. Il peut être utile d'ajouter un petit fil reliant les deux groupes de 3 bornes sortie.
Ce composant est un circuit intégré, une 'puce', à huit bornes. Nous l'utiliserons sous la forme d'un module enfichable sur une platine de montage. Seules cinq des ses bornes nous seront alors accessibles, ce qui suffit pour notre usage.
Ces cinq bornes sont :
- Oscillateur :
Réaliser le montage représenté (en utilisant de préférence deux DELS de couleur différente).
Le dipôle noté C s'appelle un condensateur, sa grandeur caractéristique s'appelle 'capacité' et s'exprime en Farad (F)
On utilise l'alimentation +5V/-5V qui ne sera connectée qu'au dernier moment, après vérification du montage.- Qu'observe-t-on ? Que peut-on en déduire concernant la tension Us et son évolution au cours du temps ?
- Pourquoi dit-on que le montage est un oscillateur ?
Devant le professeur, connecter la carte d'acquisition pour visualiser Us en fonction du temps.
En attendant, lancer Synchronie et paramétrer l'acquisition :
Entrée EA0 en mode automatique, nom US, 500 points d'acquisition, durée totale 1,5s.
Lancer l'acquisition (touche F10). - Comment varie Us au cours du temps ?
- Qu'observe-t-on ? Que peut-on en déduire concernant la tension Us et son évolution au cours du temps ?
- Rôle de l'amplificateur opérationnel.
Relier EA1 au point A et EA2 au point B, pour visualiser UAM et UBM.
Sous Synchronie, activer ces deux entrées en sélectionnant pour chacune, dans Paramètres/Entrées A/D, le mode "Automatique" et en leur donnant les noms UAM et UBM respectivement.
Indiquer une durée totale d'acquisition 3s dans l'onglet Acquisition et lancer l'acquisition.- Que peut-on dire des courbes UAM et UBM, aux instants où Us change de valeur ?
- Quelle est la valeur de Us quand UAM > UBM ? Quand UAM < UBM ?
L'amplificateur opérationnel joue dans ce montage le rôle de comparateur : il compare les valeurs de UAM et de UBM, et fournit une tension de sortie Us différente selon que UAM > UBM ou que UAM < UBM.
- Que peut-on dire des courbes UAM et UBM, aux instants où Us change de valeur ?
- Rôle de R1 et R2.
L'intensité du courant est pratiquement la même dans R1 et dans R2, du fait des propriétés de l'amplificateur opérationnel (voir première page).
- On peut considérer que R1 et R2 sont en série et que l'ensemble est utilisé comme diviseur de tension (voir TP7). En déduire l'expression de
en fonction de R1 et R2. Calculer sa valeur numérique théorique dans le cas étudié.
Sous Synchronie, choisir l'onglet Calculs, écrire la ligne de calcul
Q=UAM/US.
Appuyer sur F2 pour lancer le calcul : le programme calcule 500 valeurs de Q avec chacune des 500 paires de valeurs de Us et UAM enregistrées.
Quitter la feuille de calcul, revenir à la fenêtre des courbes. Dans Paramètres/Courbes, sélectionner Q dans la boîte déroulante et cocher la case permettant de l'afficher dans la fenêtre 1. - Le résultat concorde-t-il avec votre calcul ?
Déterminer la période T de Us (rappel : utiliser le réticule, un clic simple sur un point donne ses coordonnées, un double-clic déplace l'origine en ce point. L'abscisse X est ici le temps en secondes).
Effectuer les acquisitions permettant de compléter le tableau ci-dessous (le quotient Q est automatiquement recalculé à chaque acquisition). Selon les valeurs de R1 et R2, il pourra être nécessaire de modifier la durée totale d'acquisition pour pouvoir déterminer la période avec une bonne précision.
R1 (k 
)R2 (k ) Q théorique ( 
Q expérimental ( 
)Période T de Us (s) 20 1 20 5 20 10 10 5 10 1 - La valeur de Q semble-t-elle avoir une influence sur la période ?
- On peut considérer que R1 et R2 sont en série et que l'ensemble est utilisé comme diviseur de tension (voir TP7). En déduire l'expression de
- Variations de T en fonction de R et C
Reprendre R1=20k et R2=5k
Compléter le tableau ci-dessous. Selon les valeurs de R et de C, il pourra être nécessaire de modifier la durée totale d'acquisition pour pouvoir déterminer la période avec une bonne précision. Pour obtenir une valeur de C de 2µF, utiliser deux condensateurs de 1µF en parallèle l'un avec l'autre.Valeur de C (F) Valeur de R (k )Paramètres de Synchronie Période T de Us (s) Clignotement des diodes visible : oui/non Nombre de points d'acquisition Durée totale 10-6 100 500 10-6 10 500 10-6 5 500 2.10-6 100 500 10-7 100 500 - Pourquoi le clignotement des DEL n'est-il pas toujours visible?
- D'après ces mesures :
- Quelle est la relation entre la valeur de R et la période de Us ? (justifier en indiquant notamment sur quelles lignes du tableau vous vous basez )
- Quelle est la relation entre la valeur de C et la période de Us ? (justifier en indiquant notamment sur quelles lignes du tableau vous vous basez ).
- Quelle est la relation entre la valeur de R et la période de Us ? (justifier en indiquant notamment sur quelles lignes du tableau vous vous basez )
- Pourquoi le clignotement des DEL n'est-il pas toujours visible?
- Oscillateur et mesure du temps
- Quel est l'intérêt d'un oscillateur pour mesurer le temps ?
- Quel type de dispositif doit on lui associer pour pouvoir mesurer le temps ?
- Quel est l'intérêt d'un oscillateur pour mesurer le temps ?