Conception de circuit d'amplificateur opérationnel pour les signaux microvolts avec l'ampli opérationnel à dérive nulle ET85502

Dans un frontal de capteur de précision, le circuit amplificateur opérationnel décide souvent du degré d'erreur qui atteint la mesure finale. Lorsque le signal n’est que de quelques microvolts, le courant de décalage, de dérive et de polarisation de l’ampli opérationnel peut facilement dépasser le signal lui-même.

ETEK ET8550X est une famille d'amplificateurs opérationnels à dérive nulle qui offre un décalage typique de 1 µV et une dérive de 0,005 µV/°C sans condensateurs externes. Dans cet article, vous apprendrez :

• Quels paramètres d'ampli opérationnel dominent l'erreur dans les circuits de précision
• Les spécifications vérifiées de l'ET8550X
• Quatre idées de circuits pratiques pour la détection et l'instrumentation
• Conseils de mise en page qui protègent la précision au niveau du microvolt

Qu'est-ce qu'un amplificateur opérationnel à dérive nulle ?

Un amplificateur opérationnel à dérive nulle utilise une correction automatique interne, telle que la mise à zéro automatique ou la stabilisation du hacheur, pour maintenir la tension de décalage d'entrée et sa dérive en température extrêmement faibles. Cela permet à un circuit amplificateur opérationnel d'amplifier les signaux microvolts sans ajustement ni étalonnage fréquent de la température.

Qu'est-ce qui limite la précision dans un circuit amplificateur opérationnel ?

Quatre paramètres dominent généralement le bilan d'erreur :

• Tension de décalage d'entrée (VOS) : apparaît à la sortie multiplié par le gain en boucle fermée.
• Dérive de décalage : change le VOS avec la température, donc un étalonnage à température ambiante ne peut pas le supprimer.
• Courant de polarisation d'entrée (IB) : circule à travers les résistances de source et de rétroaction, créant une erreur de tension supplémentaire avec les capteurs à haute impédance.
• CMRR et PSRR : définir la quantité de bruit en mode commun et la fuite d'ondulation de l'alimentation dans la sortie.

Par exemple, dans un amplificateur en pont à gain de 1 000, chaque 10 µV de décalage devient 10 mV à la sortie. C'est pourquoi les conceptions de précision s'appuient traditionnellement sur des amplificateurs coûteux à zéro automatique ou à hacheur.

Spécifications clés ET8550X

L'ET8550X est une famille d'amplificateurs opérationnels de précision à entrée et sortie rail à rail à un, deux et quatre canaux. Toutes les valeurs ci-dessous sont des spécifications typiques de la fiche technique ET8550X (Rév 1.1) :

Le produit de bande passante de gain (GBP) et la vitesse de balayage varient légèrement en fonction de la tension d'alimentation : à VS = 5 V, le GBP typique est de 1,5 MHz avec un taux de balayage de 0,4 V/µs, tandis qu'à VS = 2,7 V, le GBP typique est de 1 MHz avec un taux de balayage de 0,5 V/µs.

Pourquoi l'ET8550X convient aux circuits de précision

Dérive proche de zéro de -40°C à +125°C

Avec une dérive de 0,005 µV/°C, le décalage change bien en dessous de 1 µV sur toute la plage de fonctionnement. Dans de nombreuses conceptions, cela élimine le besoin de réglage du décalage et d'étalonnage de la température.

Courant de polarisation d'entrée 20 pA

Un faible courant de polarisation réduit les erreurs, même avec des résistances de grande valeur ou des sources à haute impédance telles que des capteurs en pont et des photodiodes.

Entrée et sortie rail à rail

La plage de mode commun comprend les deux rails et la sortie oscille rail à rail. Cela simplifie la détection du courant côté haut et côté bas et maximise la plage dynamique sur les alimentations 3,3 V ou 5 V.

Pas de condensateurs externes

Contrairement à certains amplificateurs stabilisés par hacheur, l'ET8550X ne nécessite aucun condensateur externe. Cela permet d'économiser de l'espace sur la carte et des coûts de nomenclature.

Quatre idées de circuits d'amplificateurs opérationnels utilisant l'ET8550X

1. Amplificateur de jauge de contrainte et de capteur de pression

Un pont de Wheatstone émet un petit signal différentiel. La fiche technique ET8550X répertorie amplificateurs à jauge de contrainte parmi les applications cibles, où le double canal, le CMRR de 130 dB et le décalage de 1 µV aident à préserver la précision à gain élevé. En pratique, les concepteurs placent souvent les deux amplificateurs dans un frontal d'instrumentation classique afin que le différentiel de niveau microvolt du pont atteigne l'ADC avec un décalage et une erreur de mode commun minimes.

2. Détection de courant de précision côté bas

Avec une petite résistance shunt, la tension de détection peut n'être que de quelques millivolts. L'entrée rail à rail permet une détection directement au niveau de la terre, tandis qu'un faible décalage maintient les erreurs à un faible niveau pour les petits courants.

3. Frontaux du thermocouple et du RTD

Les thermocouples ne produisent que quelques dizaines de microvolts par degré. Un amplificateur à dérive nulle empêche que sa propre dérive soit interprétée comme un changement de température.

4. Instruments médicaux portables

Les dispositifs médicaux alimentés par batterie nécessitent de la précision à basse tension. L'alimentation minimale de 2,7 V et 770 µA par canal répondent à ces exigences.

Conseils de disposition des PCB pour les circuits d'amplificateurs opérationnels de précision

1. Placez les composants externes au plus près de l’appareil pour réduire les erreurs parasites.
2. Acheminez les traces d’entrée loin des lignes d’alimentation et des signaux numériques.
3. Découplez les broches d'alimentation à proximité de l'appareil avec des condensateurs céramiques à faible ESR.
4. Maintenez l'environnement thermique autour des deux entrées symétrique pour éviter les effets parasites de thermocouple au niveau des joints de soudure.

Besoin d’une seule chaîne dans un petit package ? Voir le Page produit ET85501. Pour la conversion du signal IoT basse tension, lisez notre article sur amplificateurs opérationnels basse tension.

Foire aux questions

Qu'est-ce qui rend un circuit amplificateur opérationnel « précis » ?

Un circuit amplificateur opérationnel de précision maintient l'erreur totale (principalement l'erreur de décalage, de dérive et de courant de polarisation) en dessous de la résolution dont le système a besoin. Avec l'ET8550X, le décalage typique est de 1 µV et la dérive est de 0,005 µV/°C, de sorte que l'ampli opérationnel contribue très peu à l'erreur, même à gain élevé.

L'ET8550X peut-il fonctionner à partir d'une alimentation de 3,3 V ?

Oui. L'ET8550X fonctionne à partir d'une seule alimentation de 2,7 V à 5,0 V, les systèmes 3,3 V sont donc entièrement pris en charge. À des tensions d'alimentation plus faibles, le produit de gain en bande passante chute de 1,5 MHz à environ 1 MHz, ce qui reste suffisant pour la plupart des applications de capteurs et de mesures.

L'ET8550X a-t-il besoin de condensateurs externes ?

Non. L'ET8550X offre des performances sans dérive, sans condensateurs externes. Cela diffère de certains amplificateurs stabilisés par hacheur qui nécessitent des composants externes, de sorte que les concepteurs économisent de l'espace sur la carte, réduisent le coût de nomenclature et simplifient la disposition des modules de capteurs compacts.

L'ET8550X est-il adapté aux environnements à haute température ?

Oui. L'ET8550X est spécifié sur une plage de températures de fonctionnement de -40°C à +125°C, ce qui le rend adapté aux environnements industriels exigeants et de détection de températures étendues.

Conclusion : Construisez des frontaux précis au microvolt

Pour tout circuit amplificateur opérationnel où chaque microvolt compte, l'ET8550X combine une précision sans dérive, une flexibilité rail à rail et une plage de fonctionnement de -40°C à +125°C sans condensateurs externes.

👉 Visitez le Page produit ET85502M/U pour explorer les spécifications détaillées et télécharger la fiche technique

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