Bonjour,
Je doit créer un montage d'amplification amplifiant environ de 1000 une tension. J'utilise pour cela un montage amplificateur non inverseur (un AO et 2 résistances). On m'a indiqué qu'il valait mieux faire un mécanisme à 2 étage (2 montages non inverseurs), car utiliser des résistances trop importantes "abimerait" le signal.
J'aimerai en connaître la raison (est-ce un phénomène connu portant un nom?).
Merci d'avance
Bonjour.
Les amplificateurs opérationnels ont des gains en continu qui sont de l'ordre de 100 000. Mais ce gain tombe vite quand la fréquence augmente. De plus ils ont des non-linéarités.
La solution consiste à introduire de la contre-réaction. Elle diminue les non-linéarités et rend le gain plus indépendant de la fréquence. Mais avec le "cout" de diminuer le gain.
Donc il vaut mieux d'utiliser deux amplificateurs en série, chacun avec de la contreréaction. L'utilisation des résistance élevées n'a rien à voir ici.
Lisez (si vous pouvez) la page en anglais de Wikipedia (celle en français n'est pas très utile).
Au revoir.
Merci à vous!
Et pour ce qui est d'éviter l'utilisation des résistances élevées, le bruit thermique engendré par les résistance croit avec leur valeur.
Donc, particulièrement quand on traite des signaux de faible amplitude (ou particulièrement sensible au bruit), il faut éviter les résistances de forte valeur.
Bonjour.Envoyé par haraelendil
Vous avez raison que le bruit thermique augmente avec la valeur des résistances.
Mais avant de "voir" du bruit thermique il faut avoir un sacré bon montage et avoir bien éliminé tous les bruits ordinaires, ce qui n'est pas si simple.
Y compris le bruit de l'ampli-Op lui même.
Bref, le bruit thermique est quelque chose dont on en parle dans les cours et que très peu de gens on "vu". (Et c'est tant mieux pour eux.)
Donc, à ce niveau, l'histoire des résistances élevées, c'est une idée reçue.
Au revoir.
Bonjour,
C'est bien ce phénomène dont on m'avait parlé.
Auriez vous un ordre de grandeur de l'amplitude des défauts (du bruit) visible en sortie d'un montage amplificateur non inverseur pour lequel aucune précaution pour réduire ce bruit n'a été prise, ainsi qu'une idée de leur plage de fréquence?
Cordialement
Re.
Vous avez ici un calculateur de bruit thermique pour les résistances.
À 20°C, une résistance de 10 kOhms produit un bruit de 1,8µV efficaces sur une bande passante de 20 kHz.
Avec un gain de 1000 cela vous donnera 1,8 mV efficaces en sortie.
Le bruit propre d'un ampli-Op faible bruit est du même ordre de grandeur.
Pour ce qui est du bruit "ordinaire" sans prendre des précautions, il risque d'être bien plus important que ça.
Mais il est difficile de donner une valeur. Ça dépend de dégrée de "pas de précautions" pris.
A+
Merci de votre réponse et du lien!
Le bruit thermique est donc effectivement négligeable pour les mesures qui m'intéressent.
Pour ce qui est du bruit "ordinaire", je vais détailler un peu plus mon montage.
Pour un montage amplificateur :
Sur une plaque labdec je fixe mon AO que j'alimente en +15/-15 via des fils ordinaires (dont je n'ai pas les références pour l'instant, mais que je communiquerai si cela s'avère utile) branchés sur la plaque, puis par les fils de la plaque.
L'AO utilisé est un TL081.
Je branche mes résistances (soit en carbone, soit métalliques, j'ai le choix) sur l'AO de sorte à réaliser le non inverseur, puis ma tension d'entrée ainsi que le fil pour visualiser la tension de sortie et la masse, toujours avec des fils "ordinaires" puis ceux de la plaque.
Cordialement
Re.
Quelles tensions voulez-vous mesurer ? Des mV ? Des µV ?
Il est évident que sur ce type de plaques on ne peut pas "prendre de précautions" contre le bruit.
Mais on peut faire des prototypes pour des applications courantes.
Dans ce type de montage il ne faut pas utiliser des résistances très grandes pour une autre raison. Elles captent le champ électrostatique et vous vous retrouvez avec du 50 Hz dans la sortie. La règle de commodité est d'utiliser des résistances dans le 10 k, elles sont assez grandes pour ne pas charger les montages et assez petites pour court-circuiter les champs électrostatiques.
Pour faire plus "propre" côté bruit il faudrait utiliser un circuit imprimé avec plan de masse et découpler les alimentations à l'entrée du montage et au niveau du AO. Et, éventuellement, enfermer le tout dans une boite métallique.
A+
Re,
Mon signal d'entrée à un amplitude de 1 à 10 mV que j'amplifie environ par 1000. Pour ce qui est des résistances, peut on remplacer un grande résistance (1Mohm) par une mise en série de résistance de 10kohms pour palier eux risques de captation du champs?. Cette solution est elle préférable pour ce qui est de la réduction de bruit? Et dans ces conditions dans quelle bande de fréquence ce situerait le bruit avec quelle amplitude?
Cordialement
Re.
Cela ne sert à rien de remplacer une résistance par plusieurs. Au contraire, elles deviendront plus encombrantes et capteront encore plus.
De toute façon ce qui compte n'est pas la valeur d'une résistance, mais la résistance de l'ensemble à la quelle elle est branchée. Si elle est branchée entre la sortie (faible impédance) et la résistance de 10 k, elle ne pourra capter plus que la résistance de 10 k.
A+
Re,
C'est effectivement le cas dans mon montage je ne m'en soucierai donc pas...
Cordialement
Je vais peut-être dire une bêtise, mais il me semble que le bruit d’une résistance est de la forme
V^^2 = 4kRTB
Donc la tension de bruit varie avec R^^1/2 ; comme le signal varie en R (par exemple pour la résistance de contre réaction d’un AOP) donc dans ce cas le rapport signal à bruit est de forme
R / R^^1/2 = R^^1/2.
Dans mon jeune temps, on concevait des transimpédance pour les récepteurs de fibre optique ; la bonne recette était de grimper la résistance au max, pour cette simple raison.
Malgré tout, un AOP est fait pour fonctionner avec un offset en tension et en courant négligeable, un gain infini devant le gain du montage, une impédance de sortie nulle devant celle de la charge et des impédances infinies devant les résistances de source, sinon, l’AOP perd tout intérêt et on entre dans le beau domaine des transistors discrets.
Dans les specs du TL082, gentil AOP moderne à tout faire :
http://users.ece.gatech.edu/~lanterm...pamp/TL082.pdf
Page 5 on trouve le ‘Bode plot’ qui donne pour un gain en tension choisi fréquence limite qu’il peut amplifier. A(V/V) = 1000 donne en décibels un gain de 20 log(1ooo) = 60dB
La courbe s’arrête à 100kHz avec un gain de 30dB, on voit que sa pente est de 20dB/décade (merci encore La Palisse), donc on peut extrapoler : pour 50dB (30+20) le fréquence de coupure sera autour de 10kHz pour les derniers 10dB, soyons optimistes et divisons encore par 4 la fréquence de coupure. Ça donne donc autour de 3kHz pour un gain de 1000 en tension (valeur optimiste).
Si cette fréquence de coupure te suffit, un AOP n’est pas une mauvaise idée ; si tu veux plus large, met deux étages, chacun avec un gain en tension de 32 (30dB) ; avec un TL082, la fréquence de coupure monte à 100kHz ; si tu veux couper plus bas, augmente le gain du premier et réduis le gain du second afin d’améliorer le rapport signal à bruit.
Bonjour.
Dans le cas de la résistance de charge d'une photodiode, c'est la bonne stratégie. Car la diode se comporte comme une source de courant. Mais ici il s'agit d'un amplificateur de tension et des résistances dans un montage AO avec contreréaction.
Au revoir.
