Qu'est-ce qu'un calculateur de gain d'ampli op ?
Un amplificateur opérationnel (ampli op) est un amplificateur de tension à très fort gain dont le gain en boucle fermée dépend presque entièrement de deux résistances externes : la résistance de contre-réaction (Rf) et la résistance d'entrée (Rin). Ce calculateur détermine le gain en tension (Av) pour les montages inverseur et non inverseur, et fournit également le gain exprimé en décibels (dB). C'est un outil d'électronique universel, applicable à tout circuit classique reposant sur un ampli op idéal.
Comment l'utiliser
Choisissez d'abord le type de montage, puis saisissez la résistance de contre-réaction Rf et la résistance d'entrée Rin, exprimées en ohms. Le calculateur renvoie alors le gain en tension en V/V ainsi que la valeur correspondante en décibels. Pour un montage non inverseur, la sortie est en phase avec l'entrée (gain positif) ; pour un montage inverseur, le gain est négatif, ce qui traduit un déphasage de 180°.
La formule expliquée
Pour un amplificateur non inverseur, le gain vaut $$A_v = 1 + \frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$ À cause de ce « 1 » initial, un montage non inverseur présente toujours un gain au moins égal à 1 (gain unité). Pour un amplificateur inverseur, le gain s'écrit $$A_v = -\frac{\text{R}_f}{\text{R}_{in}}$$ sa valeur absolue peut être inférieure, égale ou supérieure à 1. La valeur en décibels se calcule par \(20 \cdot \log_{10}(|A_v|)\).
Exemple concret
Imaginons Rf = 10 000 Ω et Rin = 1 000 Ω dans un montage non inverseur. On obtient alors $$A_v = 1 + \frac{10\,000}{1\,000} = 1 + 10 = 11 \text{ V/V}$$ En décibels, cela donne \(20 \cdot \log_{10}(11) \approx 20{,}83 \text{ dB}\). Avec les mêmes résistances dans un montage inverseur, on a $$A_v = -\frac{10\,000}{1\,000} = -10 \text{ V/V}$$ soit 20 dB en valeur absolue.
FAQ
Pourquoi le gain inverseur est-il négatif ? Le signe négatif signale que le signal de sortie est inversé (déphasé de 180°) par rapport à l'entrée ; c'est la valeur absolue qui détermine le niveau d'amplification.
Le gain d'un montage non inverseur peut-il être inférieur à 1 ? Non. Le terme « +1 » garantit un gain minimal de 1 (on obtient un suiveur de tension lorsque \(R_f = 0\)).
Que se passe-t-il si Rin est nulle ? Une division par zéro est indéfinie : il faut donc une résistance d'entrée non nulle et valide pour obtenir un gain exploitable.
