Alimentation pour carte 37 AOP

[andreastl08]

Bonjour à tous,

Je suis entrain de designer une carte électronique pour une amplification et filtrage de 19 signaux. J'utilise 37 AOP TL081 entrée FET, le but est d'amplifier les signaux x1000 et de garder une bande passante entre 1 et 1000Hz globalement.

Problème je ne sais pas comment faire mon bloc alimentation sachant que la consommation maximum en courant des AOP est de 2.8 mA par AOP et que je vais me servir d'une alimentation de laboratoire pour alimenter la carte. Pourriez vous m'aider ?
De plus je pense que je devrai utiliser des condensateur de découplages sur mes amplis non ?
Je vous mets mon dessin actuel du schémas sur kicad avec un zoom sur une voie (elles sont toutes pareil).

projet carte.PNG
2.jpg


Je vous remercie par avance pour vos réponse et vous souhaite une très bonne journée
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[jiherve]

bonsoir et bienvenue,
qqs remarques :
un gain de 1000 sur un seul AOP est totalement illusoire il faut repartir le gain sur les 2 AOP : 10 sur le premier 100 sur le second, ne pas oublier que le bruit thermique d'une resistance croit comme sa valeur, il faudrait un couplage capacitif entre les deux étages et une CR purement alternative pour s'affranchir des offset.
ensuite qu'est ce qui abouti sur l'entrée non inverseuse du second AOP car ce signal sera aussi amplifié!
Le filtre de sortie me laisse perplexe car une resistance de 16MOhm ce n'est pas raisonnable.
JR

[jiherve]

Re
le filtre coupe bien avant 1kHz pour le calcul voir ici (excellent site à placer en favori):http://sim.okawa-denshi.jp/en/CRCRtool.php
avec une capa de liaison de 1µF, une 220k, une 10k, et un 10nf cela tient la route pour 1Hz => 1Khz.
il faudra découpler chaque voie avec soin, je choisirais plutôt des TL082 cela diminue fortement l'encombrement et je les alimenterais au travers d'une 10 ohm avec un découplage de qqs µF.
JR

[andreastl08]

Bonsoir,

Tout d'abord merci pour la réponse, je vais apporter quelque précision, la bande de fréquence qui m'intéresse est entre 1 et 50Hz concrètement.
Sur l'entée non inverseuse vient le signal de référence pur faire une comparaison.
Je vous mets en lien les calcul et le schémas pour la récupération d'une voie du signal.

Merci encore pour votre temps !

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

Bonjour
c'etait donc un devoir !
Il n'en reste pas moins que le gain de 1000 sur un seul étage est une heresie , donc restons au niveau scolaire : faire le calcul de l'erreur commise sur la différence si les résistances utilisées dans l’étage soustracteur sont des modèles courant à 5% ou plus luxueux à 1%?
Quelle devrait être la précision de ces résistances pour que le gain de 1000 sur la différence ait un sens physique ?
Quelle est donc la solution rationnelle réellement employée?
JR

[andreastl08]

Bonjour,

Encore une fois merci pour votre temps ! C'est un projet de fin d'étude qui me tient à cœur et que je souhaiterai bien-sur réussi.
J'ai calculé mes fréquence de coupure avec des résistance à 5% et 1%
Pour le filtre passe-haut: Fc5%=0,095---0,1Hz Fc1%=0,098---0,1Hz
Pour le filtre passe-bas: Fc5%=94,7---104,71Hz Fc1%=98,49---100,48Hz
J'ai de plus refait un schémas avec l'amplification en deux fois, 10 pour la première et 100 pour la deuxième.
Par ailleurs j'ai modifié les valeurs des composant du passe-haut.

Je pense donc utiliser un TL082 pour faire les deux premier étage et utiliser ensuite un TL081 pour la dernière amplification avec comparaison comme vous me l'avez suggéré.
Que pensez-vous de cette solution ?
Je n'ai pas bien compris l'utilisation de capacité de découplage et ou les placer, pourriez-vous me l'expliquer ?
Le projet consiste à récupérer les signaux d'un casque EEG.
Merci beaucoup de votre aide !

[bobflux]

Si le but est de construire des amplis d'instrumentation, il vaut mieux les acheter tout faits.

En effet la réjection du mode commun (CMRR) de ces amplis dépend de la tolérance des résistances... donc pour avoir une bonne CMRR il faut des résistances appariées très précisément, qui te coûteront plus cher qu'un ampli d'instrumentation qui contient déjà les résistances réglées au laser.

De plus dans ton dernier schéma, toute différence de gain entre les deux amplis x10 va se traduire par une perte de CMRR.

[andreastl08]

Bonsoir,

Merci bobflux pour ta réponse.
En effet cela semble plus intéressant d'utiliser des amplis d'instrumentation, seulement je n'en ai jamais utilisé et ne comprend pas très bien comment l'insérer dans mon schémas...
Par ailleurs comment faire le bloc alimentation de ma carte pour alimenter tout les aop ?

Merci d'avance

[jiherve]

bonsoir,
les deux premiers amplis a gauche ne servent à rien; Par ailleurs j'ai pris le temps de faire une simulation et le meilleur résultat est obtenu avec 2 étages ayant un gain de 33 chacun si le premier étage a une contre-réaction alternative c'est a dire une capa en liaison entre tes R2 et la masse et qu'il est couplé de façon alternative avec le second étage, voir schéma ci joint, le filtre passe de 1Hz à 1kHz

JR

[bobflux]

En effet cela semble plus intéressant d'utiliser des amplis d'instrumentation, seulement je n'en ai jamais utilisé et ne comprend pas très bien comment l'insérer dans mon schémas...
Par ailleurs comment faire le bloc alimentation de ma carte pour alimenter tout les aop ?

C'est un composant qui mesure la différence entre deux tensions, à priori c'est ce que tu veux faire

Peux-tu donner, pour la tension d'entrée, les tensions min/max, en mode commun, et en mode différentiel ?

Quel offset max tu veux ?

Quelle est l'impédance de la source de tension ? Basse impédance genre une alim, ou bien élevée ? C'est important pour choisir le type d'ampli car certains ont un courant d'entrée très faible et conviennent pour une source haute impédance, et d'autres qui ont un courant d'entrée non négligeable et donc ne conviennent que pour des impédances de source basse.

C'est quoi ce "bloc d'alim" dont tu parles ? Si tu vas te servir d'une alimentation de laboratoire pour alimenter la carte, tu as déjà l'alim, non ?

[Vincent PETIT]

Bonjour,
@andreastl08 dans la pièce jointe de ton message #4 je lis "pour ne garder que la plage fréquentielle des ondes cérébrales".


Si tu souhaites faire un EEG, ce qui est probable vu le nombre d'AOP, il faut le dire tout de suite sinon il va arriver ce qui arrive tout le temps :

Après 5 pages de discussion on va découvrir le but de l'application et comprendre que tout ce qui a été dit avant est à côté de la plaque, ensuite plus personne ne te répondra à cause du temps que tout le monde aura perdu et aussi à cause du risque de découvrir un autre point important que tu aurais oublié de dire.

C'est systématiquement ce qui se passe dans les discussions où le problème n'est qu'a moitié énoncé. Très vite, il n'y a plus de réponse.


Exemple de piège du non-dit :

• Si tu fais un EEG l'alimentation est un point très important à cause du 50Hz ou du 100Hz redressé qui peut se retrouver dans la bande utile du signal. C'est important car en entrée on mesure des 10aine de µV sur 100Hz. L'utilisation d'une batterie ou d'un régulateur à découpage dont le fondamentale est bien au dessus peut être idée a explorer.
  
  
• L'impédance d'une électrode sur le crane peut être estimé à 5kΩ selon mon super bouquin Principles of Biomedical Instrumentation, Andrew G. Webb Cambridge Press - page 178, donc pour perdre le moins de tension possible dans cette résistance il faut un ampli avec un très grande impédance.
  
  
• ...

Sans parler de l'application finale, impossible de deviner les points particuliers

[andreastl08]

Merci Vincent Petit, je vous donne tous les détails alors !
Mon but est d'observer en même temps l'activité musculaire et cérébrale sur le programme labview, la partie EMG est déja réalisé.
Pour observer l'EEG on récupère les signaux d'un casque EEG (celui-ci http://www.micromed-france.fr/epages...ducts/CAPNEO19 ), c'est signaux sont de l'ordre de la dizaine de uV, situé dans une bande passante entre 0,1Hz et 100Hz.

Le but de la carte ici présente est de filtrer (garder la bande passante) et amplifier X1000 les signaux de façon à ce qu'ils soient exploitable sur le programme par la suite (passage sur la carte via un CAN).

Pour cela je souhaitais amplifier les 19 signaux puis leur soustraire le signal de référence (lui aussi amplifier bien entendu).
J'ai de possibilité de refiltrer le signal au besoin sur labview, mais j'aimerai déjà qu'il soit le plus propre possible.
Je souhaite utiliser des composants traversant n'ayant pas le matériel pour du CMS.
La carte doit être alimenté par une alim de laboratoire.
Pour les amplis je souhaite utiliser des AOP à entrée FET (transistor à effet de champs ayant une impédance
interne gigantesque).

Mes connaissances en électroniques sont bien limités par rapport au vôtre, mais j'ai soif d'apprendre et surtout de comprendre.
S'il vous manquent des infos je serai heureux de vous les donner.

Je vous remercie tous pour l'aide que vous me donnez, vous êtes formidable et c'est super en cette période de confinement d'avoir tout de même de l'aide pour bosser !

[jiherve]

bonjour,
si tu veux que tes mesures aient du sens il faut que ta compensation soit parfaite ce qui sera impossible avec des résistances discrètes, il faut utiliser des réseaux de resistance appairées, par ailleurs si les AOP sont rebouclés en continu alors il faudra prévoir des potentiometre de réglage pour contrôler l'offset.
L'alimentation de tout çà est secondaire et je t'ai déjà répondu.
JR

[BboCurieuxDeTous]

Bonjour

Comme cela a été dit plus haut, Il existe des circuits d’instrumentations (pour faire de l'amplification) simples à utiliser et qui savent tous seul amplifier d'un facteur 1000 (résistance appairées...), par exemple le PGA204.
Cela sera un peu plus cher que de simple AOP, mais une autre performance.

bye

[bobflux]

https://eu.mouser.com/Semiconductors...iers/_/N-4fs16

Puisqu'il s'agit d'un ECG les tensions sont très faibles donc il n'y a pas de condition sur la plage admissible de mode commun en entrée...

Sélectionner le courant max et impédance max d'entrée, les boîtiers que tu as envie de souder, et trier par prix

Si c'est important d'avoir un offset très faible, tu peux aussi sélectionner sur l'offset... mais comme tu vas probablement ajouter un condensateur de couplage en sortie, tu devrais pouvoir te passer de cette condition.

Il faut aussi voir le bruit, vérifier les datasheets pour ça.

À voir si tu fais un gain de 1000 avec une seule puce, ou bien un gain de 100 d'entrée et un AOP derrière avec un gain de 10.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Dans la littérature on trouve ce genre de design pour les EEG.



On retrouve l'ampli d'instrumentation en tête (CMRR important et forte impédance d'entrée), un filtre actif passe haut du 2nd ordre pour retirer la composante continue et un filtre passe bas du 6eme ordre pour ne garder que le signal utile et améliorer le rapport signal bruit. De ce que j'ai lu sur le sujet, le bruit 1/F (basse fréquence) ne semble pas gênant ici donc pas besoin d'un AOP avec une techno spéciale du type zéro-drift (auto-zéro ou chopper).

L'auteur de mon livre a utilisé des structures Sallen-Key pour réaliser les filtres mais de mémoire il me semblait que les filtres en structure MFB (multiple feed-back) étaient meilleurs en bruit ?

Analog Devices a des applications typiques pour les ECG qui restent semblables au EEG, exemple à la page 28 de cette ampli d'instrumentation https://www.analog.com/media/en/tech...ets/AD8220.pdf