Quelques mots sur la structure interne
Comme vous le savez certainement, un amplificateur opérationnel est constitué de transistors. Ceux-ci peuvent être de type bipolaire, J-FET, une combinaison des deux ou encore MOS. Chaque technologie apporte son lot d'avantages et d'inconvénients (impédance d'entrée, slew-rate, etc...). Les AOP sont généralement constitués d'au moins trois étages : un étage différentiel d'entrée, un ou plusieurs étages d'amplification de la tension et une sortie de type push-pull (gain en tension de 1). Cette derière permet de fournir des courants importants à la charge avec une faible impédance de sortie.
Exemple : structure interne du 741 (source : wikipedia) :
Précisions sur l'alimentation
Peut-on faire fonctionner un AOP avec une alimention asymétrique (par exemple +15 V / 0 V) si l'on ne dispose pas d'une alimentation pouvant délivrer des tensions symétriques ? La réponse est OUI ! Il suffit de raccorder la broche prévue pour le -15 V à la masse. Dans tous les cas, il est nécessaire d'envoyer sur les entrées de l'AOP, des tensions qui soient cohérentes avec les tensions d'alimentation, l'idéal étant que les entrées se trouvent toujours à quelques volts de distance des bornes d'alimentation. Néanmoins, si l'alimentation est purement positive, l'AOP ne sera plus en mesure de fournir des tensions négatives en sortie, et inversement.
Alimenter une charge de faible valeur
Admettons que vous utilisiez un ampli-op qui ne peut débiter que 40 mA en sortie et que votre charge consomme un courant trop important pour être directement placée en sortie de l'AOP. Une solution possible consiste à placer un transistor bipolaire cablé en amplificateur de courant (rappel : Ie= B.Ib) à la sortie. L'exemple ci-dessous montre un amplificateur non inverseur :
Le montage fonctionne en régime linéaire si le transistor T est passant. Si ce dernier a un gain en courant de 100, le courant d'émetteur avoisine les 4 A, ce qui devient intéressant si la charge est faible. Néanmoins cette solution présente le gros incovénient de ne fonctionner que pour des tensions positives ! (ou négatives si le transistor est de type PNP). La solution pour un fonctionnement aussi bien dans la plage positive que negative est le montage push-pull :
Les diodes permettent une prépolarisation des transistors à la limite de conduction pour avoir le minimum de distorsion en sortie (dues aux tensions de seuil des jonctions B-E ). Si les transistors sont de type Darlington, la tension de seuil base-émetteur est supérieure au volt, il faut donc mettre en oeuvre deux diodes en série voire plus si nécessaire.