Composants & montages
AOP · GAIN · LED · RÉSISTANCE SÉRIEAOP — Ampli opérationnel
Montage inverseur et non-inverseur : gain, saturation, plage de sortie.
Disponible COMPOSANTS & MONTAGESRésistance série LED
R = (Vin − Vf)/I — presets Vf par couleur, puissance dissipée.
DisponibleDeux montages, deux façons de se tromper
L'AOP et la LED n'ont rien à voir, sauf qu'ils partagent le même piège : leur modèle idéal est si simple qu'on oublie ses limites. Le gain d'un AOP se calcule avec un rapport de résistances, mais l'AOP réel sature, dérive et ralentit. La résistance d'une LED se calcule avec une soustraction, mais Vf n'est pas une constante.
La LED n'est pas une résistance
Une LED est une jonction : son courant croît exponentiellement avec la tension. Quelques dixièmes de volt de plus, et le courant explose. C'est pourquoi il faut une résistance série — pour transformer une source de tension en quasi-source de courant. Et pourquoi il ne faut jamais mettre plusieurs LED en parallèle derrière une seule résistance : la moins conductrice s'éteint, la plus conductrice prend tout et grille.
Hypothèses et limites
AOP : modèle idéal — gain infini, impédance d'entrée infinie, bande passante infinie, pas d'offset. La réalité impose une bande passante finie (produit gain-bande), un slew rate, une tension d'offset, des courants de polarisation, et une saturation aux tensions d'alimentation. LED : Vf est modélisée comme constante alors qu'elle dépend du courant et de la température (environ −2 mV/°C) et disperse fortement d'un lot à l'autre. Non couverts : les LED de puissance, qui exigent une source de courant. Aide au prédimensionnement : résultats indicatifs, à valider par un professionnel.
Guide — Composants & montages
Les deux règles de l'AOP idéal
En boucle fermée avec contre-réaction négative : aucun courant n'entre par les entrées, et la tension entre les deux entrées est nulle (masse virtuelle). De ces deux règles seules découlent tous les montages classiques. Le gain de l'inverseur vaut −R₂/R₁, celui du non-inverseur 1 + R₂/R₁ — remarquez que le non-inverseur ne peut jamais descendre sous 1.
Le produit gain-bande
Un AOP réel n'a pas une bande passante infinie : le produit du gain par la bande passante est à peu près constant. Un AOP à 1 MHz de produit gain-bande monté en gain 100 ne passe plus que 10 kHz. C'est la limite la plus fréquemment oubliée, et elle explique la plupart des montages qui « marchent en continu mais pas en alternatif ».
Le slew rate
Indépendamment de la bande passante, la sortie d'un AOP ne peut pas varier plus vite qu'une certaine pente, en volts par microseconde. Sur un signal de grande amplitude, c'est le slew rate et non la bande passante qui limite — le sinus devient un triangle. Deux limites distinctes, à vérifier séparément.
Dimensionner la résistance de LED
R = (Vin − Vf)/I. Prenez Vf dans le databook au courant visé, pas la valeur typique du catalogue. Puis vérifiez la puissance : P = R·I², et choisissez une résistance dont la puissance admissible vaut au moins le double. Une résistance qui travaille à sa puissance nominale chauffe, dérive et vieillit vite.
Ce que la formule ne dit pas
Vf chute d'environ 2 mV par degré : une LED qui chauffe voit son courant augmenter, ce qui la fait chauffer davantage. Sur une LED de signalisation avec une résistance série, cet emballement reste borné. Sur une LED de puissance, il ne l'est pas — d'où l'obligation d'une source de courant.