QCM : Exercices sur les amplificateurs opérationnels (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un signal d’entrée d’amplitude 0,8 V doit produire une sortie d’amplitude 5 V. Quelle est l’amplification en tension en valeur absolue ?

4,2
6,25
5,8
0,16

6,25

Explication

L’amplification en valeur absolue est le rapport entre l’amplitude de sortie et celle d’entrée, soit 50,8=6,25\frac{5}{0{,}8}=6{,}25. La valeur 0,16 correspond au rapport inverse, entrée sur sortie.

2. Dans un montage d’amplification, l’entrée a une amplitude de 0,8 V et la sortie souhaitée une amplitude de 5 V. Quelle amplitude doit atteindre le signal de sortie ?

5 V
0,8 V
4,2 V
6,25 V

5 V

Explication

La valeur visée pour le signal de sortie est une amplitude de 5 V. La valeur 6,25 représente le gain en tension calculé à partir des deux amplitudes, et non l’amplitude de sortie.

3. Quel ensemble de propriétés caractérise le modèle d’un amplificateur opérationnel idéal en régime linéaire ?

Résistance d’entrée nulle, courant d’entrée nul et tension différentielle non nulle
Résistance d’entrée finie, courant d’entrée non nul et tension différentielle nulle
Résistance d’entrée infinie, courant d’entrée non nul et amplification différentielle finie
Résistance d’entrée infinie, courant d’entrée nul et tension différentielle nulle

Résistance d’entrée infinie, courant d’entrée nul et tension différentielle nulle

Explication

Le modèle idéal associe une résistance d’entrée infinie et un courant d’entrée nul à une amplification différentielle en boucle ouverte infinie, ce qui entraîne une tension différentielle nulle. Une amplification finie ne permet pas de déduire cette tension différentielle nulle dans le modèle décrit.

4. Pour étudier la sortie d’un amplificateur continu idéal en fonction de la résistance RxR_x, quelles relations faut-il établir dans l’exercice ?

Le courant dans R0R_0 en fonction de UsU_s et RxR_x, puis UsU_s en fonction de UeU_e et R0R_0
Le courant dans RxR_x en fonction de UeU_e et RxR_x, puis UsU_s en fonction de UeU_e et R0R_0
Le courant dans R0R_0 en fonction de UeU_e et R0R_0, puis UsU_s en fonction de UeU_e, R0R_0 et RxR_x
Le courant dans RxR_x en fonction de UsU_s et R0R_0, puis UeU_e en fonction de UsU_s et RxR_x

Le courant dans $$R_0$$ en fonction de $$U_e$$ et $$R_0$$, puis $$U_s$$ en fonction de $$U_e$$, $$R_0$$ et $$R_x$$

Explication

L’analyse demande d’exprimer d’abord le courant dans R0R_0 à partir de UeU_e et R0R_0, puis la tension de sortie à partir de UeU_e, R0R_0 et RxR_x. Une démarche qui calcule le courant dans RxR_x à partir de UeU_e et RxR_x ne correspond pas aux relations demandées.

5. Comment choisir la résistance de compensation dans un montage où les résistances R1R_1 et R2R_2 déterminent la compensation ?

La choisir égale à la résistance équivalente de la mise en parallèle de R1R_1 et R2R_2
La choisir égale à la différence entre R1R_1 et R2R_2
La choisir égale au produit de R1R_1 et R2R_2
La choisir égale à la somme de R1R_1 et R2R_2 montées en série

La choisir égale à la résistance équivalente de la mise en parallèle de $$R_1$$ et $$R_2$$

Explication

La règle de compensation est R3=R1//R2R_3=R_1 // R_2, où le symbole indique une mise en parallèle. La somme correspondrait à l’association en série, et non à la résistance équivalente parallèle.

6. Quel est le rôle de la résistance R3R_3 dans un amplificateur opérationnel réel ?

Compenser les écarts entre les courants d’entrée de l’amplificateur opérationnel
Fixer la tension différentielle idéale entre les entrées de l’amplificateur
Déterminer seule le gain en boucle ouverte de l’amplificateur
Remplacer les résistances de rétroaction dans le montage

Compenser les écarts entre les courants d’entrée de l’amplificateur opérationnel

Explication

La résistance R3R_3 sert à compenser les écarts entre les courants d’entrée de l’amplificateur opérationnel réel. Elle ne remplace pas les résistances de rétroaction, qui remplissent une fonction distincte dans le montage.

7. Dans l’exercice 4, quelles données sont fournies pour calculer le courant II dans le montage représenté ?

E=10 VE=10\,\text{V}, R1=R2=10 kΩR_1=R_2=10\,\text{k}\Omega et R3=5 kΩR_3=5\,\text{k}\Omega
E=5 VE=5\,\text{V}, R1=R2=10 kΩR_1=R_2=10\,\text{k}\Omega et R3=10 kΩR_3=10\,\text{k}\Omega
E=10 VE=10\,\text{V}, R1=R2=5 kΩR_1=R_2=5\,\text{k}\Omega et R3=10 kΩR_3=10\,\text{k}\Omega
E=10 VE=10\,\text{V}, R1=R3=10 kΩR_1=R_3=10\,\text{k}\Omega et R2=5 kΩR_2=5\,\text{k}\Omega

$$E=10\,\text{V}$$, $$R_1=R_2=10\,\text{k}\Omega$$ et $$R_3=5\,\text{k}\Omega$$

Explication

Les valeurs données sont une source de 10 V, deux résistances de 10 kΩ et une résistance de 5 kΩ. L’inversion plausible des valeurs de R2 et R3 ne correspond pas aux données de cet exercice.

8. Dans l’exercice 5, quelles valeurs des sources et des résistances servent à déterminer l’intensité II ?

V1=6 VV_1=6\,\text{V}, V2=5 VV_2=5\,\text{V} et R1=R2=R3=1 kΩR_1=R_2=R_3=1\,\text{k}\Omega
V1=−5 VV_1=-5\,\text{V}, V2=−6 VV_2=-6\,\text{V} et R1=R2=R3=1 kΩR_1=R_2=R_3=1\,\text{k}\Omega
V1=−6 VV_1=-6\,\text{V}, V2=−5 VV_2=-5\,\text{V} et R1=R2=R3=1 kΩR_1=R_2=R_3=1\,\text{k}\Omega
V1=−6 VV_1=-6\,\text{V}, V2=−5 VV_2=-5\,\text{V} et R1=R2=R3=10 kΩR_1=R_2=R_3=10\,\text{k}\Omega

$$V_1=-6\,\text{V}$$, $$V_2=-5\,\text{V}$$ et $$R_1=R_2=R_3=1\,\text{k}\Omega$$

Explication

L’exercice fournit deux tensions négatives, respectivement −6 V et −5 V, ainsi que trois résistances de 1 kΩ. Le choix de tensions positives reprend les mêmes valeurs absolues, mais change leur signe.

9. Dans l’exercice 6, quelles données sont indiquées pour déterminer la tension de sortie VsV_s du montage représenté ?

Ve=1 VV_e=1\,\text{V}, R1=10 kΩR_1=10\,\text{k}\Omega et R2=1 kΩR_2=1\,\text{k}\Omega
Ve=10 VV_e=10\,\text{V}, R1=1 kΩR_1=1\,\text{k}\Omega et R2=10 kΩR_2=10\,\text{k}\Omega
Ve=1 VV_e=1\,\text{V}, R1=1 kΩR_1=1\,\text{k}\Omega et R2=10 kΩR_2=10\,\text{k}\Omega
Ve=1 VV_e=1\,\text{V}, R1=R2=1 kΩR_1=R_2=1\,\text{k}\Omega

$$V_e=1\,\text{V}$$, $$R_1=1\,\text{k}\Omega$$ et $$R_2=10\,\text{k}\Omega$$

Explication

Les valeurs spécifiées sont une entrée de 1 V, une résistance R1 de 1 kΩ et une résistance R2 de 10 kΩ. Inverser les valeurs des résistances donnerait des données différentes de celles de l’exercice.

10. Pour l’exercice 6, quelle grandeur électrique faut-il déterminer à partir de Ve=1 VV_e=1\,\text{V}, R1=1 kΩR_1=1\,\text{k}\Omega et R2=10 kΩR_2=10\,\text{k}\Omega ?

La tension d’entrée VeV_e du montage représenté
La tension de sortie VsV_s du montage représenté
Le courant d’entrée du montage représenté
La puissance dissipée par R2R_2 dans le montage

La tension de sortie $$V_s$$ du montage représenté

Explication

La grandeur demandée dans cet exercice est la tension de sortie Vs. Le courant d’entrée est une autre grandeur, mais ce n’est pas celle indiquée comme inconnue.

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Quelle est l’amplification en tension absolue pour les amplitudes de l’exercice 1 ?

Av=50,8=6,25A_v = \frac{5}{0{,}8} = 6{,}25.

Quelles sont les caractéristiques idéales de l’amplificateur opérationnel de l’exercice 2 ?

Sa résistance d’entrée et son amplification différentielle en boucle ouverte sont infinies, son courant d’entrée est nul et sa tension différentielle est nulle.

Dans l’exercice 3, quelle relation définit la résistance de compensation R3 ?

R3=R1//R2R_3 = R_1 // R_2.

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