[PDF] GPI_instrumentation 201 - Fabrice Sincère PDF GPI

Amplificateur d'instrumentation © Fabrice Un amplificateur de différence amplifie la tension différentielle d'entrée u D = u E+ - u Exercice de traduction :

Amplificateur d' instrumentation exercice corrigé pdf On peut se demander ce qui rend la spécificité d'une mesure différentielle parce que toute mesure de

[PDF] Electronique dInstrumentation I - Cours, examens et exercices

+Electronique d'Instrumentation II (Module Complémentaire) (SP3 2011) Exercice 1 1 Tension en mode commun et erreur de mesure d'un ampli-diff

[PDF] TD CESI 2012 ELECTRONIQUE ANALOGIQUE - Free

TD10 Amplificateur d'Instrumentation : Ce type d'amplificateur est destiné à " extraire" les signaux issus de capteurs, d'amplitudes souvent faibles, d'une tension

[PDF] ENONCE DES TRAVAUX DIRIGES - Alexandre Boyer

Exercice analogique n°7 – Amplificateurs différentiels / d'instrumentation On étudie deux montages « similaires » On pourra considérer un modèle idéal d'AO

[PDF] GPI_instrumentation 201 - Fabrice Sincère

Amplificateur d'instrumentation © Fabrice Un amplificateur de différence amplifie la tension différentielle d'entrée u D = u E+ - u Exercice de traduction :

[PDF] CORRECTION Amplificateur opérationnel

Exercices : Amplificateur opérationnel Amplificateur opérationnel en mode linéaire 3- Amplification : 5 1- Amplificateur d'instrumentation : Io R R charge +

[PDF] TD 03 Ampli ADI Corrigé - Cours de mathématiques de Christian

Corrigé du TD 03 "Amplificateurs à ADI" Voie 1 : MONTAGES AMPLIFICATEURS AVEC ADI MONTAGE 1 MONTAGE 4 (Ampli d' instrumentation AD621)

[PDF] Fascicule des Travaux Dirigés Electronique - Technologue pro

Dans ce fascicule, j'ai proposé neuf séries d'exercices La plupart des sont également corrigés et commentés Enfin il est à 2) Montrer qu'on peut réaliser un amplificateur sommateur non inverseur qui donne vs = A(v1+ v2 + v3) On utilise pour cela deux circuits spécialisés Texas Instrument : UC3633 (Contrôleur à

[PDF] La Chaîne dinstrumentation : généralités Une chaîne d

Une chaîne d'instrumentation est un dispositif qui contient • Tous les potentiomètre bobiné: diamètre du fil (amélioré par amplification par levier ou Les capteurs, exercices et problèmes corrigés, Pascal Dassonvalle, Dunod 2005

Amplificateur de différence

& Amplificateur d"instrumentation © Fabrice Sincère ; version 2.0.1http://perso.orange.fr/fabrice.sincere 2

Sommaire1- L"amplificateur de différence1-1- L"amplificateur de différence idéal1-2- L"amplificateur de différence en pratique1-3- Taux de réjection de mode commun1-4- Structure de base de l"amplificateur de différence

1-5- Exemple : INA106 (Burr-Brown)

1-6- Remarque sur l"amplificateur opérationnel

2- L"amplificateur d"instrumentation

2-1- Structure à deux amplificateurs opérationnels

2-2- Structure à trois amplificateurs opérationnels

3- Rôle dans la chaîne de mesure

Bibliographie

1- L"amplificateur de différence (A.D.)

1-1- L"amplificateur de différence idéalUn amplificateur de différence amplifie la tension différentielle

d"entrée u D= u

E+ - u

E-:

DDSuAu

D= amplification de mode différentiel

43421434214342143421

CCD DuEE AuEE

AEES2uuAAuu2AAuAuAu

1-2- L"amplificateur de différence en pratiqueEn réalité, les deux entrées ne sont jamais parfaitement

symétriques et :

CCDDSuAuAu

uC= tension de mode commun

AC= amplification de mode commun

(AC= 0 dans le cas idéal) 5 Si u E= u E+ = u E-:

CCECSuAuAu

A.N. A

D= +10 ; A

C = +0,05

E= +500 mV. Calculer u

S. u

S= +0,05

´(+500) = +25 mV

(au lieu de 0 mV pour un A.D. idéal) 6 A.N.u E+ = +490 mV u

E-= +510 mV

Calculer u

S. u

D= -20 mV ; u

C= +500 mV

S= +10

´(-20) + 0,05

´(+500) = -200 + 25 = -175 mV

Cas idéal : u

S= 10

´(-20) mV = -200 mV

(12,5 % d"erreur) 7 A.N.u E+ = +4,99 V u

E-= +5,01 V

Calculer u

Commentaire ?

•u

D= -20 mV ; u

C= +5,00 V

S= +10

´(-0,02) + 0,05

´(+5) = -0,2 + 0,25 = +50 mV

Cas idéal : u

S= 10

´(-20) mV = -200 mV

(125 % d"erreur) •Commentaire : la tension de mode commun dégrade les performances de l"A.D. 8

1-3- Taux de réjection de mode commun

10AAlog20CMRR=

Le CMRR (CommonMode Rejection Ratio) doit être le plus grand possible. )mauvais est"c(dB 4605,010log20CMRR= A.N. 9

1-4- Structure de base de l"amplificateur de différence

E 34
E 343
212

SuRRuRRR

RRRu

On montre que :

10 • Justification

A.O. en régime linéaire.

Théorème de superposition

1) u

E-= 0 V

On reconnaît un amplificateur

non inverseur : E 34
212
34

1SuRR1RRRvRR1u

2) u E+ = 0 V donc v+ = 0 V

On reconnaît un amplificateur inverseur :

E 34

2SuRRu-+

E 34
E 343
212

2S1SSuRRuRRR

RRRuuu

11 • Autre méthode

A.O. en régime linéaire.

v+ = v-

Théorème de Millman :

43S3E4

434
S

3ERRuRuR

R 1 R1Ru Ru v E

212uRRRv

E 34
E 343
212

SuRRuRRR

RRRu 12 • Si R 2 = R 4et R 1= R

3alors :

EE 34

SuuRRu

A.N. R

3 = 1 kW; R

4= 100 kW

Calculer A

D, A

Cet le CMRR.

D=100 ; A

C= 0 ; CMRR = +

¥(cas idéal)

13 • En réalité, à cause des tolérances, les résistances ne sont pas rigoureusement égales et A

C¹0.

Si : R

1= R

3(1 + e) avec |e| << 1

et R 2= R 4

Alors :

e+»+ e-» DDD

CA1log20CMRRA1AA

Le CMRR augmente avec l"amplification A

D. A Dest légèrement modifiée (de l"ordre de e). avec : A

D »R

4 / R 3 14 • Justification : Si u E= u E+ = u E-: e+»+ e-»<<-»+)) +e-» +e+=- +e+= DDD CD D E DDEDE 33D3
3D33D

ESA1log20CMRRA1AA1x pour x1x11 car A1Au1

A111

AuAuRRAR

RA)1(RRAuu

15 A.N.

Calcul du CMRR

R 2= R 3 = R

4 = 10 kW

a) R

1= 10,5 kW

D»R4 / R

3= 1 e= +0,05 = +5 %

AC»- 0,025

CMRR »32 dB

b) R

1= 9,99 kWe= -0,1 %

AC»+ 0,000 5

CMRR »66 dB

c) Conclusion Le CMRR augmente quand la tolérance sur les résistances diminue. 16 A.N. R

3= 10 kW; R

4= 101 kW; R

1= 4,7 kWet R

2= 47 kW

Calculer A

D, A

Cet le CMRR.

091,10RRR

RRRA 343
212

1,10RRA

34==

095,10

2AAA D

009,0AAA

C dB 61AAlog20CMRR CD 10== 17

1-5- Exemple : INA106 (Burr-Brown)• Caractéristiques :CMRR = 100 dBImpédance différentielle d"entrée : 10 kW

A D=

100 kW

/ 10 k W = 10

Fig. 3a

18 A.N. a) Estimer la tolérance sur les résistances. ppm 100% 01,010111 log20dB 100A1log20CMRR 4D

»»×»e)

((e= ((e+= b) Estimer la tolérance sur A D. 10

±0,01 %

±0,01 % d"après le constructeur)Les résistances sont ajustées par laser. 19 c) Influence de l"impédance de la source d"entrée R

1 = 10 k

W +5 W = 10,005 k W e = 0,05 % )dB 100 de lieu au(dB 870005,0101log20CMRR» Le constructeur précise que l"impédance de la source d"entrée ne doit pas dépasser 10 W (soit 1/1000 de l"impédance différentielle d"entrée) pour ne pas dégrader le CMRR.

Fig. 3b

1-6- Remarque sur l"amplificateur opérationnel (A.O.)Un A.O. est par nature un amplificateur de différence, à très forte

amplification. • Exemple : μA741 A

D= 200 000

CMRR = 90 dB

A.N.

Calculer A

610200000

10AA 5,4

20CMRRD

C 21

2- L"amplificateur d"instrumentation (A.I.)Le rôle de l"amplificateur d"instrumentation est le même que celui

de l"amplificateur de différence.

Cependant, on choisira :

- l"amplificateur de différence si la source d"entrée est à faible impédance - l"amplificateur d"instrumentation si la source d"entrée est à grande impédance 22
La langue de Shakespeare est aussi celle de l"électronique. • Exercice de traduction :Should I Use a Difference Amplifier or Instrumentation

Amplifier ?Difference amplifiers

excel when measuring signals with common-mode voltages greater than the power supply rails, when there is a low power requirement, when a small package is needed, when the source impedance is low or when a low-cost differential amp is required. The difference amp is a building block of the instrumentation amp.

Instrumentation amplifiers

are designed to amplify low-level differential signals where the maximum common-mode voltage is within the supply rails. Generally, using an adjustable gain block, they are well-suited to single-supply applications. The three-op-amp topology works well down to Gain = 1, with a performance advantage in AC CMR. The two-op-amp topology is appropriate for tasks requiring a small package footprint and a gain of 5 or greater. Itis the best choice for low- voltage, single-supply applications. [Source : Texas Instruments] 23

2-1- Structure à deux amplificateurs opérationnels

24
Si R 2 = R 4et R 1= R

3alors :

G2 12 DRR2

RR1A++=

La tolérance sur les résistances limite le CMRR.

Le CMRR augmente avec l"amplification A

D. 25
• Justification

Les A.O. sont en

régime linéaire. G21G E 2S 1s1A ER1 R1 R1Ru Ru Rv u

2AE1AE

vuvu G21G E 1s1A ER1 R1 R1Ru Rv u

Théorème de Millman :

26
G21G EE 2S G21G E 1s1A GE 2S 1s1A EER1 R1 R1Ruu Ru R 1 R1 R1Ru Rv Ru Ru Rv uu EEDEE

[PDF] [PDF] GPI_instrumentation 201 - Fabrice Sincère

Amplificateur de différence

1-5- Exemple : INA106 (Burr-Brown)

1-6- Remarque sur l"amplificateur opérationnel

2- L"amplificateur d"instrumentation

2-1- Structure à deux amplificateurs opérationnels

2-2- Structure à trois amplificateurs opérationnels

3- Rôle dans la chaîne de mesure

Bibliographie

1- L"amplificateur de différence (A.D.)

1-1- L"amplificateur de différence idéalUn amplificateur de différence amplifie la tension différentielle

E+ - u

DDSuAu

D= amplification de mode différentiel

43421434214342143421

AEES2uuAAuu2AAuAuAu

1-2- L"amplificateur de différence en pratiqueEn réalité, les deux entrées ne sont jamais parfaitement

CCDDSuAuAu

AC= amplification de mode commun

CCECSuAuAu

D= +10 ; A

C = +0,05

E= +500 mV. Calculer u

S= +0,05

´(+500) = +25 mV

E-= +510 mV

Calculer u

D= -20 mV ; u

C= +500 mV

S= +10

´(-20) + 0,05

´(+500) = -200 + 25 = -175 mV

Cas idéal : u

´(-20) mV = -200 mV

E-= +5,01 V

Calculer u

Commentaire ?

D= -20 mV ; u

C= +5,00 V

S= +10

´(-0,02) + 0,05

´(+5) = -0,2 + 0,25 = +50 mV

Cas idéal : u

´(-20) mV = -200 mV

1-3- Taux de réjection de mode commun

10AAlog20CMRR=

1-4- Structure de base de l"amplificateur de différence

SuRRuRRR

On montre que :

A.O. en régime linéaire.

Théorème de superposition

E-= 0 V

On reconnaît un amplificateur

1SuRR1RRRvRR1u

On reconnaît un amplificateur inverseur :

2SuRRu-+

2S1SSuRRuRRR

RRRuuu

A.O. en régime linéaire.

Théorème de Millman :

43S3E4

3ERRuRuR

212uRRRv

SuRRuRRR

3alors :

SuuRRu

3 = 1 kW; R

4= 100 kW

Calculer A

Cet le CMRR.

D=100 ; A

C= 0 ; CMRR = +

¥(cas idéal)

C¹0.

Si : R

3(1 + e) avec |e| << 1

Alors :

CA1log20CMRRA1AA

Le CMRR augmente avec l"amplification A

D »R