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Amplificateur opérationnel



  1. #1
    pjlberu

    Amplificateur opérationnel

    Bonjour à tous,

    nous sommes en train de monter une expérience. Nous devons récupérer signaux en basses tension analogiques, les appareils de mesures se trouvant loin de l'appareil d'acquisition de données (30m) et les signaux étant faibles (moins de 1 [V]) nous souhaiterions les amplifier. Pour cela nous avons essayé un montage simple en amplificateur non inverseur pour avoir un gain de 10 (l'appareil d'acquistion va jusqu'à 10 [V]), avec G=1+R2/R1 et R2=2,7 [MOhm] et R1=300[kOhm]. Mais malgré notre bonne volonté, rien ne fonctionne, nous avons besoin de votre aide.

    Merci

    -----


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  3. #2
    gienas

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonjour pjlberu et tout le groupe

    Citation Envoyé par pjlberu Voir le message
    ...rien ne fonctionne, nous avons besoin de votre aide.
    Ta description du problème est un peu vague

    Il faudrait nous montrer le schéma, les alimentations, le type de signal traité (continu, alternatif, résistance interne de la source de ce signal ...), pour nous permettre d'émettre la moindre hypothèse.

    Il faudrait aussi savoir comment sont faites les mesures qui mènent à la conclusion que rien ne fonctionne

  4. #3
    jiherve

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonsoir
    Vu les valeurs de résistances il faut que l'ampli ait une entrée FET autrement il n'y a même pas de quoi polariser les transistors d'entrée!
    Si c'est un contre réaction courant ce sera encore pire.
    Donc commence par diviser par mille la valeurs de tes résistances.
    JR

  5. #4
    pjlberu
    Bonjour,

    en fait le problème s'est résolu lorsque la terre de l'alimentation de l'amplificateur (15V) a été reliée à la terre de la source du signal ........... (vraiment des newbee qui paniquent un peu vite...)

    Voici quand même quelques précisions: le signal source est en continu qui pernet qui vient de sonde qui permettent de monitorer l'intensité d'un faisceau de proton (de l'ordre du microampère). Pour aplifier le signal, le montage effectué est celui dit de "l'amplificateur non-inverseur". Ce que voulait dire "rien ne fonctionne" était en fait que la tension sensée être amplifiée était nulle.

    En revanche, le message de jiherve m'interpelle: FET? polarisé? (késako?, j'arrive maintenant à faire la différence entre TTL et CMOS, mais au-delà..., je suis physicien théoricien) et m'amène une autre question, quelles valeurs donner (et pourquoi) aux résistance de façon à avoir une belle amplification bien linéaire et peu bruitée, parce que j'ai également noté qu'en voulant une amplification de 5 (avec R1=300kOhm, R2=2,7MOhm), on obtient quelque chose comme 3,5 pour les basse tension (->1V) et quz'en augmentant la tension on arrive progressivement à 4,5).

    Voilà, en tout cas merci de prendre le temps de revenir aux fondamentaux pour des newb totaux.

    P.S.: Si vous avez des références d'ouvrages sur l'électroniques, elles sont les bienvenues.

  6. #5
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonjour,
    Pour faire simple, un ampli op parfait est un systeme qui amplifie la difference de tension entre ses deux entrées avec un gain infini et une resistance d'entrée infinie. Resistance d'entrée infinie, cela veut dire qu'il ne perturbe pas le signal qu'il amplifie.
    toujours pour l'ampli parfait, il a une impedance de sortie nulle ( ca veut dire que le signal amplifié ne peut pas etre perturbé par ce qui suit)

    Les choses parfaites n'existant pas, l'impedance d'entrée est trés grande, le gain est trés elevé, l'impedance de sortie est trés faible.

    Le problème que tu as, c'est que tu utilises des valeurs de resistances pour ta contre reaction qui ne sont plus forcement negligeables devant devant les resistances internes de certains ampli op.

    pour s'affranchir un tout petit peu des problemes d'impedances, le montage suiveur de tension peut etre utile

    Pour resumer, il faut vraisembleblement baisser la valeur de tes resistances.
    Aprés, selon la precion de mesure que tu desires, il existera differentes strategies a mettre en oeuvre.
    ce ne sera pas les mêmes precautions si tu desires une precison de 5% ou de 1/10000
    fred
    Les ampli op a entrée fet, ont des impedances d'entrées qui sont plus elevées qu'avec d'autres technologies.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    pjlberu

    Re : Amplificateur opérationnel

    Merci pour ces précisions Verdifre. Sachant que l'on aimerait une précision de l'ordre du dixième de milliVolt (le milliVolt serait acceptable, mais un peu plus de précision serait bien) quel genre de stratégie faudrait-il mettre en oeuvre? (actuellement nous utilisons des AmpOp MC3403P, avec 4 sorties, catalogue Distrelec) De toutes façon il faudrait commencer par diviser les résistances par mille, voire plus (plus elles sont petites, moins elles perturbent l'ampop, mais y a-t-il une borne inférieure?), si j'ai bien compris.

    Merci

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  10. #7
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonjour,
    prends des valeurs entre 1 et 100 kohm.
    par contre pour tenir cette precision la , ca risque de pas etre drole (en continu en plus).
    Moi, face a un probleme tel que celui la, j'aurai tendance à numeriser au plus prés du capteur, pour transporter un signal numerique peu fragile.
    Les precisions que tu desires obtenir sont trés elevées. De plus transporter tout cela sur 30 metres n'arrange rien.

    Donc ce que je te conseillerai, c'est un converetisseur analogique numerique d'une resiolution de 16 bits au moins, ca te donnera une precision de l'ordre de celle que tu demandes, et aprés tu peux transporter le signal nuerique sur 30 metres sans trop de soucis.
    Il y aura surement sur ce forum, des gens beaucoup plus pointus que moi pour te repondre
    fred

  11. #8
    pjlberu

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonjour,

    merci pour ces précisions. quand tu dis entre 1 et 100kOhm, cela signifie entre 1kOhm et 100kOhm ou entre 1Ohm et 100kOhm? en d'auters termes est-ce que l'on peut prendre des valeurs aussi petites que l'on veut?

    Concernantun convertisseur analogique numérique, comment en fabriquer un? J'ai un peu cherché des montage, apparamment il faut commencer par intégrer le signal (échantillonnage), puis par le transformer sous forme binaire (sur 16 bits en l'occurence, mais 14 ne serait pas suffisant, si je veut pouvoir discriminer au [mV]
    des valeurs entre 0 et 10 [V] (voire entre 0 et 1 [V] (12 bits) si je me passe du service d'un amplificateur qui n'avait d'autre but que d'augmenter le rapport signal/bruit)).

    L'intégration est-elle nécessaire, sachant que la tension est continue, ne suffit-il pas de transformer la tension mesurée en binaire? C'est également là que je ne comprends pas comment faire: j'ai vu une méthode dite de "sandwichage", mais cela me semble un peu lent, car j'ai 9 valeurs à updater assez rapidement (5Hz au minimum)?

    Je me pose encore une autre question, je dois contrôler les alimentations (30m) elles sont pilotées par une tension entre 0 et 5[V], faut-il là aussi prévoir une numérisation du signal, sachant que le montage deviendra beaucoup plus compliqué: les alim sont contrôlées via un port D-Sub et que j'utilise d'autre pins poue récupérer d'autres signaux concerant l'état de l'alim. et que tous les câbles que l'on emploie sont blindés.

    Voilà, voilà, merci de vos réponse,

    Paul

  12. #9
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonjour,
    merci pour ces précisions. quand tu dis entre 1 et 100kOhm, cela signifie entre 1kOhm et 100kOhm ou entre 1Ohm et 100kOhm? en d'auters termes est-ce que l'on peut prendre des valeurs aussi petites que l'on veut?
    je ne me rappelle plus des formules pour calculer l'impedance d'un ampli, mais la valeur des resistances y intervient. Donc je te conseille quelque chose entre 1k et 100k.

    l'interet d'utiliser un convertisseur, c'est de transporter un signal qui ne craint que trés peu les perturbations electromagnetiques,

    le millivolt sur 10 volts ca fait en effet 12 bits, en matierre de convertisseur analogique numerique c'est presque du "tout venant" tu as même des convertisseurs de cette precision qui sont integrés dans des microcontroleurs

    5 mesures par seconde, c'est à la portée de tous les convertisseurs 12 bits

    Je me pose encore une autre question, je dois contrôler les alimentations (30m) elles sont pilotées par une tension entre 0 et 5[V], faut-il là aussi prévoir une numérisation du signal, sachant que le montage deviendra beaucoup plus compliqué: les alim sont contrôlées via un port D-Sub et que j'utilise d'autre pins poue récupérer d'autres signaux concerant l'état de l'alim. et que tous les câbles que l'on emploie sont blindés.
    tout depend de la precision que tu desires, 30 metres ca fait quand même beaucoup.
    tu peux essayer de passer en boucle de courant plutot qu'en tension. (c'est beaucoup oins fragile).

    fred

  13. #10
    pjlberu

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonjour,

    je pense que je vais donc me lancer dans l'utilisation d'un convertisseur. D'après ce que j'ai vu, il faut le connecter à une horloge: laquelle? Celle de l'ordinateur, via le câble série qui me servira à recevoir mes données? D'autre part, j'ai 9 sources de signal, comment faire pour transmettre ces neuf signaux via la même ligne? Il faudrait un espèce de switch qui ferai changer
    de source
    toutes les x transmissions de données (pour avoir la valeur que j'afficherai sur l'écran de contrôle je ferai une moyenne sur x valeurs). J'avoue que là je ne vois vraiment pas comment faire...

    Merci, Paul

  14. #11
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonjour,
    je crois que tu as 2 solutions qui vont dependre de plusieurs facteurs (budget, temps, cnnaissances etc...)
    1 systeme tout fait (recherche "centrales d'acquisition), c'est cher, ais ca arche du preier coup, et le logiciel qui est generalement livré avec te peret de tout faire.
    2 realiser un systeme toi même, c'est long, c'est beaucoup de boulot, c'est trés interessant c'est souvent moins cher, c'est du "cousu main"
    je crois qu'il faut deja que tu fasses ce choix la
    fred

  15. #12
    jiherve

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonsoir
    pjlberu pourrais tu être un peu plus precis sur ton capteur, car si celui ci sort en courant et est en basse fréquence il y a d'autres solutions.
    Fred à raison il faut numeriser au plus près , mais 12 bits c'est juste, 14 ou 16 serait mieux, cela reste du tout venant tant que l'on reste en BF!
    JR

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  17. #13
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonsoir,
    si tu desires faire toi même ce genre de choses, tu peux envisger comme convertisseur un mcp3304 (microchip) avec un systeme du genre basic stamp pour le piloter
    avec un minimum de programmation tu peux acquerir 8 voies sur 13 bits et transmettre tout cela via une liaison serie.
    fred

  18. #14
    Pr Shadoko

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonsoir,

    Puisqu'on parle de Microchip, il y a sur leur site plein de docs techniques et d'applications concernant les convertisseurs.
    Quand il n'y a pas de solution, c'est qu'il n'y a pas de problème !

  19. #15
    pjlberu

    Re : Amplificateur opérationnel

    Merci pour voc infos,

    Je pense que je vaix me lancer dans le "fait main", si c'est moins cher et que l'on contrôle vraiment tout ce qui se passe à chaque étape, c parfait. En revanche comme les connaissances ne sont pas encore là, il va falloir bosser un peu, si vous avez des références sur le sujets...

    Concernant la sonde, c'est une mesure de l'intensité de courant qui sort une tension (j'ai envoyé plusieurs courant dessus, la tension lue varie...). C'est un appareil que l'on a récupéré et je sais pas vraiment bien comment ça marche (c'est une Faraday Cup (coupe de Faraday?)). Il y a une plaque d'un matériau genre céramique (reliée au pin central d'une BNC) entourée par un fil relié à la masse.

    L'ensemble de l'appareillage sera contrôlé par Labview (raison pour laquelle le fait main est aussi plus adéquat, tout dans le même programme), comme on a déjà une carte d'acquisition analogique, c'est la raison pour laquelle je pensais amener les signaux jusqu'à l'ordino.

    Voilà, merci pour voc réponses et conseils,

    Paul

  20. #16
    verdifre

    Re : Amplificateur opérationnel

    bonjour,
    si tu veux te lancer dans du "faut main" , bienvenue au club!
    Ton systeme va nesseciter au minimum un microcontroleur pour le gerer, alors la le choix est vaste, mais il y a quand même 3 grandes familles (et les guerres de religion qui vont avec) Je ne sais pas dans quel ordre les presenter car je vais surement me faire taper sur les doigts.
    je me lance
    intel avec la famille 8051
    motorola avec sa famille 68 xx
    microchip avec ses familles 16xx et 18xx
    donc en dehors des querelles de chapelle, il faut commencer par choisir un composant en fonction de ton application (en sachant que l'investissement temps consenti par cette premiere application te conduira a preferer une famille)
    apres cela il va te falloir choisir un langage et un systeme de developpement.
    tout cela nous même au choix d'un microcontroleur et implicitement au choix des peripheriques externes
    la plupart des constructeurs proposent maintenant des systemes de developpement gratuits ou a faible cout, voir même des composants gratuits en echantillon. Il exixte aussi des environements de developpement gratuits en version limité pour des langages evolués
    je te laisse debrousailler un peu tout cela
    fred

  21. #17
    pjlberu

    Re : Amplificateur opérationnel

    Bonjour,
    ça fait longtemps que je n'ai pas communiquer, désolé.

    Après discussion avec le chef et tests préliminaires de stabilité des courants amplifiés et impératifs temporels (la conception et réalisation du circuit prendra certainement bcp de temps), il semblerait que l'on se dirige vers une solution simple, c-à-d sans C et avec le signal se baladant sur 30m en revoyant un peu à la baisse la précision (20mV au lieu de 4mV). Malgré tout cela m'a permi de me pencher sur la question des micropro de plus, a priori, je bosserai sur la version micropro du montage après, une fois que la bête marchera.

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