Le LM358 de chez 'National Semiconductor' comprend deux amplificateurs indépendants, à gain élevé et compensés en fréquence en interne. Il est tout spécialement étudié pour fonctionner à partir d'une tension d'alimentation unique sur une grande plage de tensions. La gamme d'applications englobe tous les montages conventionnels plus facilement conçus avec une source d'alimentation unique. Par exemple, le LM358 s'alimente sous +5V, la tension des circuits numériques, et s'utilise comme interface sans autre alimentation 15V.
Description du montage
Avant d'étudier le montage, rappelons quelques caractéristiques propres au LM358. En mode linéaire (c'est-à-dire sans saturer l'amplificateur), la plage de variation de la tension d'entrée en mode commun (qui est égale à 0V) inclut la masse; ainsi, la tension de sortie peut aussi atteindre cette masse, même si l'amplificateur opère à partir d'une source unique d'alimentation. Le produit gain-bande passante (qui est égal à 1 MHz) est compensé en température, ainsi que le courant de polarisation d'entrée.
Des précautions doivent être prises afin de s'assurer que la tension d'alimentation du montage ne devienne jamais de polarité inverse ou que le composant soit monté par erreur à l'envers dans son support: un fort courant traverserait les diodes de protection internes, entraînant la destruction du circuit. La tension d'entrée différentielle peut dépasser la valeur de la tension d'alimentation sans endommager le circuit. Des précautions doivent être prises aussi pour éviter que les tensions d'entrée soient inférieures à -0,3V continu (à 25°C). Une diode de protection avec une résistance peuvent être utilisées aux entrées du circuit. Afin de réduire le courant de drain en provenance de la source d'alimentation, les deux amplificateurs LM358 ont un étage de sortie classe A pour les petits signaux, qui se transforme en classe B pour les signaux de forte amplitude. Ceci permet aux amplificateurs de fournir et recevoir à la fois des courants de sortie dans une grande plage de variation.
Cependant, des transistors extérieurs NPN et PNP peuvent être utilisés afin d'augmenter la capacité en puissance de ces amplificateurs. La tension de sortie doit atteindre approximativement la tension de seuil d'une diode en-dessous de la masse afin de polariser le transistor PNP interne, pour les applications pour lesquelles le courant en sortie des amplificateurs est entrant. Pour les applications alternatives, dans lesquelles la charge est couplée capacitivement à la sortie de l'amplificateur, une résistance doit être ajoutée entre la sortie de l'amplificateur et la masse afin d'augmenter le courant de polarisation en classe A et ainsi se prémunir de la distorsion de croisement. Lorsque la charge est directement couplée à la sortie, comme dans les applications en continu, il ne se produit pas de distorsion de croisement.
Les charges capacitives qui sont appliquées directement à la sortie de l'amplificateur réduisent la marge de stabilité de la boucle. Des valeurs de 50 pF peuvent être employées en utilisant dans le cas extrême une boucle de contre-réaction non inverseuse de gain unité. Des valeurs de gain de boucle plus élevées ou une isolation résistive doivent être utilisées si une charge capacitive doit être appliquée à la sortie de l'amplificateur. Enfin, des courts-circuits en sortie à la masse ou à l'alimentation positive doivent être de très courtes durées .
Examinons à présent le schéma de notre montage qui représente un mixer audio stéréo à trois entrées ne nécessitant que les deux amplificateurs intégrés dans un LM358. Les capacités en entrée et en sortie servent à supprimer toute composante continue du signal. Le montage utilisé ici est un additionneur pour chacune des voies droite et gauche. Pour chaque voie, les trois signaux à mixer ont chacun un gain unitaire et ils apporteront donc tous la même contribution dans le signal de sortie. Les entrées non inverseuses de chaque amplificateur sont polarisées à la moitié de la
tension d'alimentation: ainsi, les signaux d'entrée peuvent avoir une amplitude crête-à-crête égale à la tension d'alimentation sans distorsion en sortie. La capacité C12 évite aux signaux parasites d'aller dans l'entrée non inverseuse de chaque amplificateur, tandis que les capacités C6 et C7 limitent la bande-passante de l'amplificateur au strict nécessaire pour un signal audio.
Publie sue Magazine Electronique Pratique N°212 - Maes 1997
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