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Concept
Amplificateur de mesure
Résumé
Un amplificateur de mesure (en anglais Instrumentation Amplifier, in-amp ou INA) est un dispositif électronique destiné au traitement de faibles signaux électriques. On le trouve également dans la littérature sous le nom d'amplificateur d'instrumentation.
L'amplificateur de mesure est un élément essentiel dans la partie de conditionnement d'une chaîne d'acquisition : il permet le traitement de signaux issus de capteurs de mesure.
Il est généralement réalisé à partir d'un ou de plusieurs amplificateurs opérationnels (AOP), de telle manière qu'il améliore leurs caractéristiques intrinsèques : composante continue, dérive, bruit d'amplification, gain en boucle ouverte, taux de réjection du mode commun, impédance d'entrée.
Les caractéristiques importantes d'un amplificateur de mesure sont celles d'un amplificateur opérationnel.
L'amplificateur d'instrumentation est réalisé à partir d'amplificateurs opérationnels (AOP) qui est un amplificateur avec un gain différentiel très important. La fonction de transfert idéale s'écrit :
G=\frac{V_s}{(e_+ - e_-)}.
En réalité l'AOP présente des défauts : courants d'offset et tension d'offset à l'entrée, TRMC, impédance de sortie, variation en fréquence du gain.
Voici un tableau donnant les caractéristiques d'un AOP :
Le but de l'amplificateur d'instrumentation est de réduire ces défauts.
L'amplificateur différentiel classique est réalisé à partir d'un amplificateur opérationnel, utilisé en mode linéaire (contre réaction de la sortie sur son entrée négative, peut être aussi sur l'entrée positive suivant un autre schéma).
Le gain de ce montage est :
Le gain peut se régler par une résistance placée entre les points communs des deux R2 préalablement divisées en deux chacune.
Ce montage est principalement utilisé lorsque les contraintes de complexité, de coût, de taille, de faible consommation sont importantes. De plus ce montage autorise des excursions d'entrée au-delà de la tension d'alimentation. Il présente néanmoins certaines limitations : le TRMC du montage correspond au TRMC de l'AOP, l'impédance d'entrée est égale à R1 + R2, donc relativement faible.
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