Montage amplificateur, choix solution technique et composants

[TkSfoufi007]

Bonjour,
j'ai à faire l'étage d'amplification d'un système existant.
Je viens vers vous car j'ai pensé utiliser un AOP, mais que je ne trouve pas lequel me conviendrai.
J'ai mis en pj le schéma de mon montage existant et l'endroit ou doit se trouve l'amplificateur.
Pour expliquer un peu le système, c'est un signal qui va attaquer une bobine Helmholtz 3D (celui après l'étage d'amplification).
Ce signal est donc un signal modulé à +-25V.
Le signal fait 125 kHz.

Sachant qu'en entrée on a donc un signal de +-5V, il faut donc l'amplifier jusqu'à +-25V.
En fonction de la fréquence et du gain d'amplification, quels composants penseriez-vous mettre pour faire l'amplification?
Et aussi il faut que l'impédance d'entrée et de sortie soit de 100 ohm (comme indiqué sur le schéma).
Les signaux sortant des géné sont des données générées à partir d'un ordinateur, on utilise donc des trames de données spécifiques.
Je répondrais dans la limite du possible si vous avez besoin de plus d'éléments pour m'aider, j'ai essayé de dire un maximum de trucs.
J'espère avoir été clair, dans tous les cas tout se trouve sur le schéma.
Merci d'avance.
-----

[penthode]

vues les spécifications exigées , un AOP standard ne suffira pas...


il va falloir envisager un montage "discret" bien chiadé

[Antoane]

Bonjour et bienvenue sur Futura !

Peux-tu donner les caractéristiques de la charge (R,L) ?
Pourquoi vouloir une impédance de sortie de 100 Ohm ? Pour adapter les impédances ? Pourquoi vouloir adapter les impédances en BF (125 kHz) ?

[penthode]

ajout :

je ne vois pas l'intérêt de spécifier l'impédance d'entrée ,

merci de m'expliquer

[A voir en vidéo sur Futura]

[penthode]

ni même en sortie , compte tenu de la fréquence vis à vis de la longueur de ligne ....


edit : grillé par Antoine

[jiherve]

Bonjour.
Si l’impédance de sortie est importante car la charge présente une impédance qu'il faut peut être respecter pour assurer un transfert de puissance optimum.
Pour l'ampli il existe des AOP de puissance :http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa547.pdf
Ceci dit qu'est ce qu" une bobine Helmholtz 3D ", 3 paires de bobines située sur des axe orthogonaux ou bien autre chose?
A quoi cela sert il ?

JR

[penthode]

c'est une légende urbaine qui a la vie dure !

l'adaptation d'impédances ne se justifie qu'en HF .

bref , on va pas refaire la théorie ici

[bobflux]

Pour une tension de sortie de 25V et une impédance de 100 ohms on aura donc 0.25A ce qui ne nécessite pas un ampli très musclé au niveau des transistors de sortie.

Par contre à 125kHz et +/-25Vp il te faudra un slew rate de 20V/µs et de préférence plus pour avoir une bonne linéarité, donc attention à ce critère.

Tu veux contrôler la tension dans la bobine ou bien le courant ?

Quelle est l'inductance de la bobine ?

> En fonction de la fréquence et du gain d'amplification, quels composants penseriez-vous mettre pour faire l'amplification?

Du discret probablement, pour les AOP de puissance ça dépend du slew rate.

> Et aussi il faut que l'impédance d'entrée et de sortie soit de 100 ohm (comme indiqué sur le schéma).

A cette fréquence, l'impédance optimum en entrée est "beaucoup" et en sortie "le moins possible". Donc quelle raison pour avoir 100 ohms ?

[jiherve]

bonsoir,

c'est une légende urbaine qui a la vie dure !

l'adaptation d'impédances ne se justifie qu'en HF .

bref , on va pas refaire la théorie ici

ben si le transfert d’énergie est maximum si l’impédance de source est le conjugué de l’impédance de charge (donc partie résistive égale et partie réactive opposée) mais le rendement est alors de 50% : pour rafraichir la mémoire https://fr.wikipedia.org/wiki/Adapta...mp%C3%A9dances
c'est une légende urbaine mathématique!
pour l'AOP l' OPA552 est mieux
JR

[bobflux]

ben si le transfert d’énergie est maximum si l’impédance de source est le conjugué de l’impédance de charge (donc partie résistive égale et partie réactive opposée) mais le rendement est alors de 50%

Il faut bien regarder le contexte, la démonstration mathématique est faite en partant d'une impédance de source connue et fixe, en effet dans ce cas la charge qui va tirer la puissance maximum de cette source aura une impédance conjuguée de celle de la source.

Par contre, si l'impédance de la charge est connue et qu'on cherche la meilleure source capable de l'alimenter et de donner le max de puissance à cette charge, la démonstration sur wikipédo donne la solution : l'impédance de source qui donnera la puissance max dans la charge aura une partie imaginaire égale avec signe opposé à celle de la charge, et une partie réelle nulle, ce qui correspond à un circuit LC série à résonance qui va maximiser la puissance dans la résistance de charge.

Tout ça n'a aucune importance ici car j'ai l'impression qu'on parle de bobines qui servent à créer un champ et une force, et donc on ne veut pas de résonance avec réponse impulsionnelle pourrie, ni gaspiller de la puissance dans une résistance. Si le but est de créer un champ, perso je mettrais un driver en courant pour la bobine, mais c'est plus chatouilleux à réaliser.

[jiherve]

re,
Indépendamment de ce fait indéniable les seuls intérêts de la configuration de Helmholtz c'est de pouvoir créer un champ quasi uniforme entre les paires de bobines et de rayonner un champ dipolaire à l’extérieur.
Par curiosité j'aimerais bien savoir ce qui est cherché ici.
Vu la fréquence un truc en rapport avec la RFID peut être?
JR

[bobflux]

oui, aussi on a la fréquence, mais pas la forme du signa (sinus, carré, autre...) enfin on a une idée sur le dessin mais il faut toujours se méfier des ptits dessins ...

[TkSfoufi007]

Bonjour,
merci à tous pou vos réponses, je vais apporter un peu plus d'information.
Apparemment je n'ai pas été clair.
Le fait d'avoir 100 ohm en entrée et en sortie, c'est parce qu'on veut contrôler la puissance, actuellement le système est fait pour fonctionner d'une tel façon et changer un paramètre demanderait peut être de revoir la bobine (donc en fait les 100 ohm c'est mon cahier des charges on m'a demandé qu'il y soit).
Pour la bobine helmholtz 3D c'est juste une bobine normale mais dupiquée 3 fois, la bobine helmholtz permet d'envoyer un camp dans une direction, avec la bobine 3D on peut envoyer un champ sur 3 axes différents (voir l'image mise en pièce jointe).
Et oui effectivement ici le slew rate est évidemment important et c'est pour cela que je me tourne vers vous j'ai pensé déjà à trouver un AOP pouvant être alimenté jusqu'a 30V ( parce que 25 du coup aurait été juste) mais il n'avait qu'un slew rate de 6. (OPA 547)
Celui que vous proposé à l'ai d'être mieux (le 552).
Aussi je précise que sur mon schéma la self est la représentation de ma bobine helmholtz (je ne savais pas si j'avais été clair à ce sujet, je préfère le préciser).
Pour aller plus dans le détail la configuration actuelle permet d'envoyer un certains champ (B) en nT et ce qui m'a été demandé c'est d'amplifier le signal afin d'avoir un champ plus fort en l'occurence le champ max et atteint pour une valeur de tension de 25V (d'ou les 25 V demandés).
On m'a donc demandé de créer un système permettant d'amplifier le signal sans modifier la configuration du reste du système car l'amplification ne sera active seulement pour aller taper dans les champs fort, en dessous de 5V on en aurait pas besoin.
Si il y a d'autre questions j'y répondrais sans problème, j'espère avoir été clair.
Bonne journée et merci pour vos aides.

[jiherve]

bonjour,
çà c'est un truc pour faire de la détection de position, bon courage!
L'OPA552 reste un bon candidat, ensuite il ne sera pas inutile de farfouiller sur les sites TI ou AD.
JR

[bobflux]

Quelle est l'inductance de la bobine ?

[TkSfoufi007]

Elle doit faire a peu près 330 mH

[jiherve]

Bonjour,
@125KHz cela fait 260K !!
Il ne passe rien dans cette bobine, donc il doit y avoir une erreur qq part
JR

[bobflux]

Il ne passe rien dans cette bobine, donc il doit y avoir une erreur qq part

En effet !

[TkSfoufi007]

Autant pour moi, après vérification, elle est de 420.743 µH

[jiherve]

bonjour
là c'est un peu mieux bien que 3 chiffres derrière la virgule pour une inductance m'incite à penser que cette valeur sort d'un calcul, une inductance c'est au mieux le %.
Donc maintenant c'est 330 ohm ce qui fera environ 80ma sous 25v je reste sur l'OPA552 coté TEXAS mais il y a un monstre chez AD :https://www.analog.com/media/en/tech...ts/ADA4870.pdf.
JR

[TkSfoufi007]

Effectivement cet AOP est pas mal x).
Mais pour raison de budget je vais rester sur le 552 de Texas.
Merci beaucoup pour vos aide à tous.