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Pourquoi les amplis opérationnels sont-ils appelés appareils linéaires ?

Les amplificateurs opérationnels (amplis opérationnels) sont appelés appareils linéaires car leur sortie est directement proportionnelle à leur signal d'entrée dans une large gamme de conditions de fonctionnement.

Voici une répartition :

* Linéarité : Dans un système linéaire, la sortie est une version mise à l’échelle de l’entrée. Cela signifie que doubler l’entrée doublera la sortie, tripler l’entrée triplera la sortie, et ainsi de suite.

* Comportement de l'ampli-op : Les amplificateurs opérationnels idéaux sont conçus pour amplifier la différence entre leurs deux bornes d'entrée (inverseuses et non inverseuses). Cette différence, connue sous le nom de tension d'entrée différentielle, est amplifiée par un facteur de gain important (généralement 100 000 ou plus). Cela signifie que même de minuscules différences de tension d’entrée produisent des changements significatifs de tension de sortie.

* Relation linéaire : Dans la plage de fonctionnement de l'ampli-op, la tension de sortie est linéairement proportionnelle à la différence de tension d'entrée. Cette relation est maintenue tant que l'ampli-op n'est pas saturé (atteignant sa tension de sortie maximale ou minimale).

Remarque importante : Les amplis opérationnels du monde réel présentent une légère non-linéarité en raison de facteurs tels que :

* Tension de décalage d'entrée : Une petite différence de tension qui existe entre les bornes d'entrée même en l'absence de signal d'entrée.

* Taux de montée : Taux de variation maximal de la tension de sortie, qui peut limiter la capacité de l'ampli-op à reproduire fidèlement les signaux haute fréquence.

* Distorsion : À des niveaux de signal d'entrée élevés, les amplificateurs opérationnels peuvent introduire une distorsion, ce qui signifie que le signal de sortie n'est pas une représentation précise de l'entrée.

Cependant, ces non-linéarités sont généralement suffisamment faibles pour que les amplificateurs opérationnels soient toujours considérés comme des dispositifs linéaires pour la plupart des applications pratiques.

Conclusion :

Bien que les amplificateurs opérationnels présentent certaines caractéristiques non linéaires, leur capacité à amplifier le signal d'entrée de manière linéaire sur une large plage justifie leur classification comme dispositifs linéaires. Ce comportement linéaire est crucial pour leur utilisation dans divers circuits analogiques, notamment les amplificateurs, les filtres et les oscillateurs.

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