Amplificateurs Opérationnels (6): Le sommateur et le soustracteur

Nous en sommes donc au sixième article de cette série qui présente des expérimentations effectuées au moyen de l'amplificateur opérationnel.   Dans les livraisons précédentes, nous avons utilisé notre UA741en mode comparateur, suiveur de tension, multivibrateur astable, différentiateur, intégrateur et amplificateur inverseur.  C'est déjà pas mal, mais ce n'est pas terminé:  aujourd'hui, nous allons nous amuser à additionner et soustraire des signaux périodiques.

Première étape:  produire deux signaux périodiques, différents l'un de l'autre, que nous pourrons ensuite additionner ou soustraire.

Production d'un signal en créneau

Notre premier signal sera un signal en créneau (signal carré).  Pour ce faire, nous construisons à nouveau le multivibrateur astable de l'article numéro 3.

 Sans surprise, nous obtenons ce signal à la sortie:

Production d'un signal triangulaire

Le signal de sortie du multivibrateur astable est ensuite acheminé à l'intégrateur de l'article numéro 4.

Nous retrouvons, à la sortie de cet intégrateur, un signal de forme triangulaire.

Essayez maintenant d'imager à quoi pourra ressembler l'addition et la soustraction de ces deux signaux...

Addition des deux signaux

Voici le circuit sommateur qui permettra d'additionner les deux signaux (hé oui, il s'agit d'un troisième amplificateur opérationnel).  Reliez la sortie du multivibrateur à l'entrée 1 du sommateur, et la sortie de l'intégrateur à l'entrée 2 du sommateur.

Si le potentiomètre est réglé au maximum, le signal de sortie devrait être égal à l'addition des deux signaux sans la moindre atténuation, mais l'amplitude de ce signal entraînera probablement une saturation de l'amplificateur opérationnel (signal déformé).  Si le potentiomètre est réglé à une position intermédiaire, le signal de sortie présentera une version atténuée de l'addition des deux signaux.

Et voici ce que ça donne:

En remplaçant les résistances de 10K par des potentiomètres, ce circuit devient un mixeur audio rudimentaire.


Soustraction des deux signaux

Construisons maintenant un circuit à la sortie duquel on retrouvera la soustraction de nos deux signaux:  un tel circuit s'appelle soustracteur, ou amplificateur différentiel.  Ici encore, vous reliez la sortie du multivibrateur à l'entrée 1 du soustracteur, et la sortie de l'intégrateur à l'entrée 2 du soustracteur.

Et voici ce qu'on obtient, cette fois.  Ça ressemble un peu au signal obtenu à la sortie du sommateur, sauf que l'inclinaison est dans l'autre sens.

Continuez d'expérimenter!   Par exemple, vous pourriez produire deux signaux en créneau de fréquences différentes, et voir ce que ça donne quand vous les additionnez.

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Yves Pelletier (Twitter:  @ElectroAmateur)