Mesure de tension sur montage à AOP

[CeylordZ]

Bonjour à tous,

J'aurais une question suite à la réalisation d'un montage à avec des AOP.

Je dois mesurer une tension comprise entre 1.5 et 2 V environ, pour cela, afin d'avoir une échelle intéressante, je suis parti sur un montage soustracteur avec un gain de 2.9 afin de modifier l'échelle à 0V - 1.45V.

Ce montage est suivi d'un montage amplificateur non inverseur, de gain 2.9 aussi ce qui amène l'échelle de mesure en sortie du montage à 0V - 4.2V, le tout ayant pour but d'envoyer cette sortie sur un CAN de microcontrôleur.

Le tout est précédé d'un suiveur afin de s'adapter à un éventuel montage en amont.

Voici le schéma de la simulation réalisée sur Proteus qui fonctionne correctement :



Mon soucis est lors de la réalisation pratique du montage sur platine d'essai, tout se passe normalement mais lorsque je mesure la tension en sortie du soustracteur et de l'ampli non inverseur avec un voltmètre, dans les deux cas, la tension est tantôt stable (je relève des valeurs plutôt correctes), tantôt instable, la tension variant aléatoirement sur 0.5 volts environ.


Est ce que mon impédance équivalente est trop élevée ? J'ai uniquement une tension continue qui devrait être stable donc je ne comprends pas pourquoi elle varie comme ça sur mon multimètre...

J'ai exprès utilisé des AOP rail to rail pour éviter d'avoir des problèmes sur des tensions plus faibles / plus élevées mais peut être que le choix était mauvais pour une raison ou une autre.

Pensant que le problème venait peut être de mon multimètre, j'ai tenté de lire la tension sur le CAN d'un PIC pour afficher la tension sur l'afficheur mais le problème est le même.

Les AOP utilisés physiquement sont des MCP6242 mais n'existants pas sur Proteus, je les ai remplacés par des MCP6141, voici la Datasheet des MCP6242 :

https://docs-emea.rs-online.com/webd...6b81381365.pdf
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[gcortex]

plus simple :

[gcortex]

ou un ampli diff intégré (plus précis).
exemple

[gcortex]

un coup 5V, un coup 15V ? -15 sur la masse ??
Tu as mis des condensateurs sur les alim ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[CeylordZ]

Mon schéma était faux je l'avais modifié mais ça a créé un deuxième topic qui a été supprimé à la place de celui-ci.

Les AOP sont entre +5V et la masse, voir ce schéma :



Je n'ai pas mis de condensateurs, c'est requis avec des AOP normalement ?

Je pourrais effectivement utiliser un ampli d'instrumentation (j'ai justement des AD623 en stock) mais ce que j'aimerais bien comprendre c'est l'origine de cette instabilité, vu qu'en théorie le montage a l'air fonctionnel.

[gcortex]

Tu ne fais pas passer un gros courant dans ta masse ?

[CeylordZ]

Non, je ne crois pas, pourquoi ?

[gcortex]

la loi d'ohm !
Si tu fais passer 1A dans 1m de fil de masse, ce n'est plus une référence !
Une masse en étoile peut régler le problème, ou faire passer le courant dans un -5V.

[jiherve]

Bonjour
il faut lire les data sheet ce n'est jamais du temps perdu :http://ww1.microchip.com/downloads/e...Doc/21668d.pdf.
en GROS :

Non-Unity Gain

misere.
JR

[CeylordZ]

Je l'ai lue rapidement mais n'étant pas encore expert en électronique, il y a plusieurs termes qui me sont obscurs.

En particulier celui-ci, que signifie Non-unity Gain ? Traduit mot-à-mot cela ne veut pas dire grand chose pour moi.

[jiherve]

re
ben qu'on ne peut pas l'utiliser en suiveur car G = 1 <=> unity gain.
le gain minimum pour que l'ampli soit stable c'est G= 10.
ceci dit ce montage réalisé en discret est très imprécis car le soustracteur dépend largement de la précision des résistances, avec des 1% on aura 4% , donc utiliser un ampli d'instrumentation ou un réseau de résistances.
JR

[gcortex]

Comme un con, j'ai lu la mauvaise doc !

Instable car le gain en boucle ouverte est 10x trop fort. Cf critère de nyquist.
Avec un gain de 10, la tension de sortie est divisée par 10 donc çà devient stable.

[gcortex]

Les AOP utilisés physiquement sont des MCP6242

vraiment ?

[jiherve]

re
si ce sont des MCP6242 cela devrait être stable ,il faudra tout de même des découplage mais une petite photo du montage pourrait éclairer le sujet.
JR

[CeylordZ]

Comme un con, j'ai lu la mauvaise doc !

Instable car le gain en boucle ouverte est 10x trop fort. Cf critère de nyquist.
Avec un gain de 10, la tension de sortie est divisée par 10 donc çà devient stable.

Avec un gain de 10, la sortie est multipliée par 10 tu veux dire ?

ben qu'on ne peut pas l'utiliser en suiveur car G = 1 <=> unity gain.
le gain minimum pour que l'ampli soit stable c'est G= 10.
ceci dit ce montage réalisé en discret est très imprécis car le soustracteur dépend largement de la précision des résistances, avec des 1% on aura 4% , donc utiliser un ampli d'instrumentation ou un réseau de résistances.

Il aurait mieux valu encore que j'augmente le gain uniquement sur le soustracteur et que je retire alors le deuxième montage amplificateur ?
J'avais justement pensé à l'envers, je pensais qu'il valait mieux répartir le gain sur deux montages d'ampli que sur un seul.

Je vais étudier la solution de l'amplificateur d'instrumentation.

PS : J'ai tenté de rajouter des condensateurs en sortie de chacun des deux montage et ça va déjà beaucoup mieux !

[gcortex]

Avec un gain de 10, la sortie est multipliée par 10 tu veux dire ?

divisée par 10 vu de l'entrée.

Il aurait mieux valu encore que j'augmente le gain uniquement sur le soustracteur et que je retire alors le deuxième montage amplificateur ?
J'avais justement pensé à l'envers, je pensais qu'il valait mieux répartir le gain sur deux montages d'ampli que sur un seul.

la bande passante est meilleure avec deux amplifications. Si le unity gain est interdit, c'est plutôt les suiveurs qui sont en cause.

PS : J'ai tenté de rajouter des condensateurs en sortie de chacun des deux montage et ça va déjà beaucoup mieux !

en général c'est pire car tu augmentes le retard, sauf à avoir une constante de temps dominante, ce qui n'est pas apprécié par la sortie.
Le condensateur doit se placer entre le 5V et la masse, typiquement 100nF le plus près possible de l'ampli op (ou un entre 2 boitiers).

[gcortex]

PS : mon schéma ne te plait pas ?
perso, j'utilise des TS922 à 50c.

[CeylordZ]

Tu parles du schéma avec les deux AOP en cascade ? Je ne reconnais pas ce montage, Il fonctionne en différentiel ? (Je vais faire le calcul pour voir).

en général c'est pire car tu augmentes le retard, sauf à avoir une constante de temps dominante, ce qui n'est pas apprécié par la sortie.
Le condensateur doit se placer entre le 5V et la masse, typiquement 100nF le plus près possible de l'ampli op (ou un entre 2 boitiers).

OK

Pour les suiveurs, il faudrait donc trouver des AOP pour lesquels il n'y a pas de "non-unity gain". Il y a d'autres paramètres importants à connaitre qui ne sont pas forcément évidents ?

[gcortex]

http://electronique.aop.free.fr/AOP_...plidiff_2.html

5mV d'erreur c'est beaucoup. tu peux trouver 1mV, voire beaucoup mieux.
550KHz c'est faible. tu peux trouver 4MHz, voire beaucoup mieux.
J'ai aussi utilisé le AD8676 Rail to rail out seulement. Mon montage a un gain de 1+R'/R.

[gcortex]

Pour les ampli diff, le théorème de superposition est très pratique.
De mémoire, celui là est moins cher.

[CeylordZ]

Je ne suis pas encore familier avec les ampli d'instrumentation, la pin REF doit toujours être connectée ? à quoi ?

[gcortex]

souvent à la masse.

[CeylordZ]

J'ai du mal à saisir son utilisation, j'ai fait quelques essais et quelques simulations mais les tensions en sorties de l'AD623 n'ont rien à voir avec les résultats de mes calculs.

Dans la Datasheet ils parlent d'une tension "Vc" qui permet de calculer la tension de sortie, je ne sais pas à quoi elle correspond.

Est ce que Vdiff = V+ - V- ?

[Unitrode]

Bonjour,

tu peux aussi te faire un montage plus traditionnel avec des AOP courants et très peu coûteux sans recourir forcément à un AOP d'instrumentation.
Par exemple en adoptant un montage à 3 AOP tu pourras bénéficier d'un réglage d'offset et d'un réglage de gain sans détériorer significativement la précision générale.
En revanche il faudra utiliser des résistances précises (0.5% ou mieux), c'est la seule contrainte.

Avec 1% ça fonctionnera aussi compte tenu que bien souvent la précision obtenue par la mise en forme du signal à mesurer est très largement dégradée par les méthodes de mesures pratiquées dans les codes qui traînent sur la toile ou/et en négligeant trop souvent la tension de référence requise pour le µC...

Tu trouveras ici tous les détails théoriques nécessaires dont est extrait le schéma ci-dessus posté dans ma réponse.
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1325.pdf

[CeylordZ]

C'est intéressant, je vais m'y intéresser de près !

Les amplificateurs d’instrumentation sont trop difficiles à utiliser ?

[gcortex]

Les amplificateurs d’instrumentation sont trop difficiles à utiliser ?

https://fr.wikipedia.org/wiki/Montag...C3%A9rationnel

moi j'y arrive !

[CeylordZ]

Le gain doit aussi être élevé sur l'AOP d'instrumentation pour que la sortie soit parfaitement stable ?

[CeylordZ]

Bonjour,

tu peux aussi te faire un montage plus traditionnel avec des AOP courants et très peu coûteux sans recourir forcément à un AOP d'instrumentation.
Par exemple en adoptant un montage à 3 AOP tu pourras bénéficier d'un réglage d'offset et d'un réglage de gain sans détériorer significativement la précision générale.
En revanche il faudra utiliser des résistances précises (0.5% ou mieux), c'est la seule contrainte.
Pièce jointe 394048
Avec 1% ça fonctionnera aussi compte tenu que bien souvent la précision obtenue par la mise en forme du signal à mesurer est très largement dégradée par les méthodes de mesures pratiquées dans les codes qui traînent sur la toile ou/et en négligeant trop souvent la tension de référence requise pour le µC...

Tu trouveras ici tous les détails théoriques nécessaires dont est extrait le schéma ci-dessus posté dans ma réponse.
https://www.nxp.com/docs/en/application-note/AN1325.pdf

Pour un montage de ce type avec une alimentation 5V, est ce que tu as des AOP que tu recommandes d'utiliser ? Je m'y perds légèrement dans le nombre possible et il y a parfois des subtilités dans les datasheets qui m'échappent encore

Même question pour le cas où je souhaiterais utiliser des AOP en suiveur, quels modèles sont préconisés pour de telles applications ? J'imagine qu'il faut impérativement du Rail to rail IN/OUT afin de ne pas avoir de problèmes avec les tensions proches de la masse et de l'alimentation.

[CeylordZ]

Ou sinon, si je ne trouve pas de rail to rail, dans la datasheet des AOP, où est ce qu'on trouve l'information concernant le niveau de tension min/max qu'on peut mettre sur les entrées ? Et le niveau min/max de la tension qu'on peut avoir en sortie ?

Merci d'avance

[gcortex]

Le TS922 ne te plait pas ?
Mon ampli diff ne marche pas ?

Common mode et Output swing.