Régime linéaire - Circuits dépendants de la fréquence
L'étude est ici faite en régime harmonique en considérant les impédances complexes des différents composants. La boucle de contre-réaction induit un fonctionnement linéaire de l'amplificateur opérationnel (V+ = V-). Cette page ne décrit pas une étude complète et rigoureuse d'un filtre (pas de diagramme de Bode), mais se contente de proposer un montage dont le comportement est celui recherché (filtre passe-bas, passe-haut, passe-bande, ...). Il est supposé que le lecteur possède des notions sur le gain, les fréquences de coupure ainsi que sur le coefficient d'amortissement et de qualité d'un filtre.
Nommé structure de Rauch, ce montage est utilisé pour réaliser des filtres actifs du second ordre. On se propose ici d'en étudier le fonctionnement dans le cas général où chaque composant externe est représenté par son admittance complexe (inverse de l'impédance). La structure de Rauch utilise une contre-réaction négative.
NB : L'utilisation de l'admittance permet une mise en forme plus agréable des résultats, mais rien n'empêche l'étude de ce montage par l'intermédiaire des impédances.
Tout d'abord, utilisons la loi des noeuds aux point A et B :
D'où : (attention aux signes !)
On peut donc exprimer Va en fonction de Vs :
En substituant Va par sa nouvelle expression dans l'équation du noeud A, il vient :
On retiendra donc que dans le cas général, une structure de Rauch vérifie l'égalité suivante :
Cela permet de calculer facilement la réponse fréquentielle des montages du deuxième ordre suivants :