Chaîne d'acquisition/Dimensionnement

[invitecab292f9]

Bonjour à tous,

Je cherche des conseils pratiques sur la mise en œuvre d'une chaîne d'acquisition.

Par exemple, j'ai un capteur type photodiode pour capter un rayonnement lumineux (genre barrière infrarouge).

La photodiode va générer un courant, amplifié par un convertisseur courant/tension et l'info est envoyée sur un ADC.

L'output swing de l'aop est, disons de 3V et je veux en sortie une tension de 5V.

On peut mettre un étage d'amplification derrière l'aop avec un gain de 5/3 pour avoir en sortie les 5V.

Mais imaginons que pour X raisons, on veut que le deuxième étage d'amplification ait un gain de 10. Comment on fait dans ce cas là?

On met un diviseur de tension en sortie du convertisseur courant/tension?

Merci pour vos réponses,

Maindore
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[penthode]

hello ,

une barrière IR fonctionne en TOR

je ne vois donc pas l'intérêt de traiter le signal , et de l'envoyer à un ADC.

sauf explications de ta part

[invitecab292f9]

Bonjour,

J'ai peut être choisi un mauvais exemple pour illustrer ma question.

[Vincent PETIT]

Salut,

Mais imaginons que pour X raisons, on veut que le deuxième étage d'amplification ait un gain de 10. Comment on fait dans ce cas là?

On met un diviseur de tension en sortie du convertisseur courant/tension?

Si on en arrive là c'est qu'on s'est planté. Le gain max du second étage doit correspondre à la pleine échelle de l'ADC.

Mais pour répondre à ta question, on préférera diminuer le gain du transimpedance (le convertisseur courant/tension) sinon je ne vois pas d'autre solution que de passer par un pont diviseur.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite5637435c]

Bonjour,

il faut éviter toutes pertes d'informations en adaptant le signal a mesurer au cadre de mesure.
Un peu comme quand vous faites une mesure avec un voltmètre, vous évitez de vous mettre sur le calibre 100V si vous devez mesurer 8V, vous adopterez plutôt le calibre 10V par exemple.
Il faut commencer par connaitre l'amplitude maximale du signal à acquérir, puis éviter par exemple:

L'output swing de l'aop est, disons de 3V et je veux en sortie une tension de 5V.

On peut mettre un étage d'amplification derrière l'aop avec un gain de 5/3 pour avoir en sortie les 5V.

L'étage amplificateur de mesure doit être dimensionné pour amplifier le juste nécessaire (sans amplifier le bruit) et permettre d'avoir une impédance d'entrée très élevée et une impédance de sortie très faible.
Si votre entrée de mesure (l'ADC) se fait en 0-5V alors le choix d'un AOP en 3V est forcément mauvais.

[invitecab292f9]

Hello et merci pour l'intérêt que vous portez à ma question.

Si j'ai bien compris, il vaut mieux "cerner" l'amplitude de sortie de TIA à 1V et amplifier x10 après que de mettre un pont entre les deux?

Sinon, je suis d'accord que l'aop est surement mal choisit mais ça doit arriver de ne pas avoir le choix que d'utiliser tel ou tel aop alors que ça ne correspond pas à la pleine échelle d'acquisition non?

[Vincent PETIT]

Si j'ai bien compris, il vaut mieux "cerner" l'amplitude de sortie de TIA à 1V et amplifier x10 après que de mettre un pont entre les deux?

Disons que c'est plus logique de faire comme ça que d'avoir :
- Un TIA qui délivre une tension trop haute suivie d'un pont diviseur pour abaisser cette tension, suivie d'un AOP avec un gain de x10 pour augmenter la tension. Ça n'a pas de sens de faire ça.

Le mieux, mais j'ai bien compris que tu n'as pas le choix quoi que je me demande pourquoi (le second étage a un gain fixe ? ça t'es imposé ?), étant d'avoir le TIA qui délivre pour le courant max, la tension de pleine échelle. D'un point de vu bruit électronique, l'étage qu'il faut soigner c'est le tout premier. C'est là où il faut mettre le paquet et idéalement si il n'y a pas de second étage tant mieux car on ajoutera pas de bruit comme ça.

Sinon, je suis d'accord que l'aop est surement mal choisit mais ça doit arriver de ne pas avoir le choix que d'utiliser tel ou tel aop alors que ça ne correspond pas à la pleine échelle d'acquisition non?

Tu veux dire que c'est le gain de l'AOP qui est mal choisie pas l'AOP en tant que tel ? Oui ça nous est surement arrivé de se voir imposer un AOP car il est déjà dans le stock où pour d'autres raisons mais personnellement on ne m'a jamais imposé le gain !?

[invitecab292f9]

Non évidemment le gain n'est pas imposé. En fait, je me demande comment augmenter la bande passante d'un système.
Et je me dis qu'en amplifiant moins en amont et X10 après (avec un aop qui a une grande bande passante), j'augmente la bande passante totale du système, au détriment du bruit, je sais.
Qu'en pensez-vous?
Et si on regarde la datasheet de l'OPA846, on voit bien que l'output swing est limité à 3.3V...

[Vincent PETIT]

En fait, je me demande comment augmenter la bande passante d'un système.

Pourquoi attendre le post #8 pour le dire ? Le problème c'est qu'on ne sait pas vraiment qu'est ce que tu essayes de faire. Tu veux augmenter la bande passante, ok, mais pourquoi faire ? Quel est le problème dans ton application ?

mais ça doit arriver de ne pas avoir le choix que d'utiliser tel ou tel aop alors que ça ne correspond pas à la pleine échelle d'acquisition non?

Sauf si le cahier des charges est incomplet, si il y a des inconnues genre la valeur du courant t'a été donné au doigt mouillé, là tu peux te retrouver avec un TIA qui te donne une tension qui ne colle pas avec la pleine échelle de l'ADC. Normalement lorsque tout est clair, ça ne peut pas arriver. Les caractéristiques du courant (valeur min/max, fréquence, temps de montée etc...) te permettent de choisir le bon AOP tant en rail de sortie, distortion, bande passante etc... pour faire un TIA. Rien n'empêche d'avoir d'autre étage entre le TIA et l'ADC.




Sinon en effet, diminuer le gain permet de se rapprocher de la limite maxi de la bande passante de l'AOP en question. Mais si l'AOP n'a pas la bande passante requise, on ne peut rien faire sauf à changer d'AOP. La bande passante totale du système complet, donc de tous les étages, ne peut pas dépasser à la plus petite des bandes passantes individuelles. C'est à dire que si le premier AOP (le TIA si j'ai bien compris) a une bande passante maxi de 10MHz, c'est un exemple, alors quoi que tu fasses la bande passante totale est de 10MHz.

Exemple de chose qui n'est pas possible de faire (ou du moins ce serait très hasardeux) :
Si jamais tu as un TIA ayant une BP de 10MHz et que tu lui envois un courant impulsionnel de 50MHz à son entrée, alors le signal de sortie sera nettement atténué mais inutile de penser mettre un ampli x10 pour relever le signal car ce n'est pas si simple. Le signal sera également détérioré : apparition d'harmoniques, problème de non linéarité, problèmes de slewrate, perte d'informations etc...





Si le problème est juste l'output swing alors il est aussi possible de référencer l'ADC à 3.3V comme ça le signal max du TIA est égale à la pleine échelle de l'ADC ce qui est toujours plus efficace. On ne peut pas descendre trop bas la référence de l'ADC car il y a un problème de plancher de bruit, le bruit de quantification, et plus tu vas baisser la référence et plus les bits de poids faibles seront noyés dans le bruit et deviendront insignifiants.

[invitecab292f9]

Bonjour,

C'est que je me pose plein de questions. Je fais de l'électronique mais j'ai personne pour me dire si ce que je fais est correct ou non.

Et c'est pas pour une application en particulier, je pensais juste à ça et je voulais approfondir.

Donc par exemple, j'ai pour un gain 80dB, une bande passante de 10MHz sur mon premier étage (TIA).

Est-il judicieux de réduire mon gain à 60dB, bande passante de 20MHz (c'est un exemple) et un étage x10 (qui a une bande passante de 50MHz) pour avoir 80dB à 20MHz?

[penthode]

quel est l'intérêt d'une telle BP ? !

surtout pour envoyer ça un ADC qui sera bien incapable de monter à la fréquence d'échantillonnage suffisante ?

(ou alors modèle mirlitaire au tarif )

[invitecab292f9]

Bon ben reprenons l'exemple avec une bande passante de 10kHz pour 80dB.

Je repose ma question : est-il judicieux de réduire le gain à 60dB, avec une bande passante de 20kHz et un étage x10 (de bande passante 50kHz) pour avoir 80dB à 20kHz?

[penthode]

mais quel est le CdC du projet ?

car changer les données comme ça , ça laisse dubitatif

[invitecab292f9]

Comme dit en post #10, c'est une question qui n'est pas en lien avec un projet

[penthode]

perso , je ne bosse pas sur du vide

bonne chance

[Vincent PETIT]

@maindore,

Si penthode insiste tant sur le cahier des charges, chose que j'ai également fait, c'est parce que malheureusement la bonne réponse dépend entièrement du contexte. Pas de contexte = pas de réponse possible. Il pourrait te répondre en écrivant des dizaines de pages, au moment où tu changeras le moindre paramètre, tout ce qu'il a écrit sera peut être faux.

Néanmoins je comprends ce que tu essais d'exprimer.

Sans contexte, je vais donc faire une supposition (obligé) :

est-il judicieux de réduire le gain à 60dB, avec une bande passante de 20kHz et un étage x10 (de bande passante 50kHz) pour avoir 80dB à 20kHz?

- Si tu as à ta disposition que cette AOP, qui n'est pas adapté au vu de l'exemple, alors oui c'est la solution la moins bancale dans ce contexte bancale.
- Sinon, si tu as le choix de prendre un autre AOP, alors non ce n'est pas judicieux, dans ce cas on prend un AOP pouvant amplifier à +80dB @ 20kHz. Ne serait ce que pour éviter d'avoir un second étage.


Il faut bien comprendre que quand on se pose cette question (celle du dessus) c'est qu'on part d'un problème, non pas pour le résoudre, mais pour trouver une sorte de parade ou esquive qui ne sera jamais une solution