Discussion :

[Auteur]

Bonjour,

je recherche des livres en matière d'électronique analogique en petits signaux (faibles amplitudes) et basses fréquences (quelques dizaines de kHz).
- amplification du signal,
- filtrage analogique, filtres actifs et passifs,
- CAN,
- etc...

Ce sont des choses que j'ai vu en cours au lycée et en fac, mais c'est assez loin donc j'aimerais avoir des rappels, un aide mémoire ou autre.

Je me pose souvent des questions :
- comment choisir son AOP ou transistor ? Ou plus généralement comment choisir ses composants (capacités, résistances, etc...)
- faut-il filtrer le signal avant d'amplifier ou amplifier puis filtrer ?
- comment interfacer les différents étages d'un circuit ?

Si vous avez des idées

[Vincent PETIT]

Salut Auteur,
Effectivement les réponses à ta demande se trouveront dans plusieurs livres, dans des notes d'applications, dans des datasheets constructeurs et dans tes expériences.

Personnellement je trouve la littérature américaine redoutablement efficace, chose que je regrette mais force est de constater qu'il n'existe quasiment plus rien en Français
Tu te débrouilles en anglais ? Je parle d'anglais technique bien sur.

Principes d'électronique - 8e éd. - Cours et exercices corrigés : Traduction en Français, je ne l'ai pas trouvé super extraordinaire mais il est très bien pour débroussailler le domaine. Il aborde les diodes, diodes zener, les transistors bipolaires et à effets de champs, les aop, les filtres, oscillateurs et régulateurs. Il donne avant tout, toute la base théorique ce qui permet d'avoir sous le coude les formules qui régissent des blocs fonctionnels qu'on retrouve partout. C'est un livre pour étudiant ou pour un cadre scolaire.

The Art of Electronics 3th éd. : En anglais, bon là on est sur autres choses, le livre va beaucoup plus loin. La théorie y est expliquée mais on y trouve des exemples de montage complet, on te montre comment est foutu l'étage d'entrée d'un oscillo, comment faire un millivoltmètre 0-10mV, ce qu'est le bruit électronique et comment faire du design faible bruit, etc... Le livre est bourré d'exemples réels et fonctionnels (ou en partie) et là on t'explique pourquoi on a ajouté tel ou tel composant et à quoi il sert. C'est un livre pour les ingénieurs et concepteurs, il est de très très loin mon préféré.

Op amps for everyone - Texas Instruments : Spécial ampli op, il est très bien et se lit très bien ! On y mélange théorie avec applications pratiques.

OpAmp Applications Handbook - Analog Devices : Spécial ampli op, il est très bien mais un peu moins digest que celui de Texas néanmoins il est complémentaire sur certain sujet ! Mais je ne sais plus les quels

- comment choisir son AOP ou transistor ? Ou plus généralement comment choisir ses composants (capacités, résistances, etc...)

Voir du côté des livres théoriques

- faut-il filtrer le signal avant d'amplifier ou amplifier puis filtrer ?
- comment interfacer les différents étages d'un circuit ?

Voir du côté des livres plus pratiques

La suite ?
C'est le même chemin que tu as du emprunté pour faire de l'informatique et en connaître beaucoup de ses secrets.... tu as essayé et c'est comme ça que tu as compris pleins de choses et en cas de problème y a nous aussi

ps : certain de ces livres sont gratuits/tombés dans le domaine public fait des recherches.

A+

[Vincent PETIT]

Je me pose souvent des questions :
- comment choisir son AOP ou transistor ? Ou plus généralement comment choisir ses composants (capacités, résistances, etc...)
- faut-il filtrer le signal avant d'amplifier ou amplifier puis filtrer ?
- comment interfacer les différents étages d'un circuit ?

Tu te poses de très bonnes questions ! Je vais répondre a quelques unes pour que tu vois les liens entres les différents thèmes électroniques.

Lorsqu'on conçoit un schéma électronique solide on fait au moins 3 études :

1 - L'étude électrique entres les étages/fonctions électroniques (est ce que les blocs fonctionnels vont arriver a causer entres eux ?)
2 - L'étude thermique que beaucoup de monde oublie (est ce que ça chauffe ?)
3 - L'étude du bruit (est ce que mon montage marche bof ou bien ?)
4 - L'étude de protections (est ce que l'utilisateur va mettre la pile à l'endroit et si il raccorde le câble d'entrée au mauvaise endroit ?)
5 - L'étude CEM (est ce que mon montage va fonctionner à côté d'un moteur ou dans une usine où ça rayonne à fond la caisse ?)
6 - L'étude mécanique pour l'encombrement et l'environnement...

Tout d'abord il faut savoir qu'il arrive souvent qu'on voit apparaître des composants qui n'influent en rien ce qu'on a établie en 1- tout simplement parce qu'ils ont été rajouté à l'étape 4- ! Par exemple l'ajout d'une diode zener pour clamper/écrêter une tension issue d'un pont diviseur de tension au cas où celle-ci viendrait à dépasser ce que peut encaisser la fonction suivante. Il faut en avoir conscience car parfois ce n'est pas évident à voir puisqu'un composant peut servir à faire plusieurs choses.

Pour un AOP, en règle générale on sait rapidement établir son câblage et les composants associés en fonction de ce qu'on veut qu'il fasse, un ampli inverseur, un intégrateur, etc... ensuite pour choisir le bon AOP il faut regarder la fonction avant et après lui. Si devant lui tu as un pont diviseur de tension, il faut t'assurer que les tensions d'offset (incertitude) des ces entrées ne sont pas supérieures à ce que tu veux mesurer. Ça paraît évident mais on peut vite se faire avoir, par exemple si tu souhaites mesurer une tension image d'un courant de 10mA aux bornes d'une résistance de shunt de 1Ω (donc 10mA = 10mV) tu as intérêt de faire attention à la tension d'offset ! Idem pour les courants d'entrées car il y en a et si elles sont raccordées à un pont diviseur réalisé avec des résistances de l'ordre de MΩ alors ces courants peuvent ne plus être négligeables. En sortie il faut voir la tension et le courant demandés ou attendues pour la fonction suivante, si l'AOP est alimenté en 5V et qu'on souhaite que sa sortie aille jusque 5V alors on choisira un AOP Rail-to-Rail Out (RRO) car tous les AOP ne sont pas RRO c'est à dire qu'ils sont incapable de sortir une tension égale à la tension d'alimentation. Etc.... voir aussi le taux de distorsion harmonique, le slew rate, la bande passante et toutes les autres jolies imperfections
Tu verras en regardant les docs que les résistances carbones sont moins efficaces que les résistances à film métallique (en dissipation et en tolérance), certains condensateurs sont adaptés pour le filtrage comme les capa céramique et ça on le voit dans les courbes d'impédances et d'autres aux réservoirs d'énergies comme les tantales et électrochimiques.

Je fais quelques abus dans le choix de quelques mots mais lorsque tu aborderas des thèmes sur le bruit, et il y a plusieurs sources de bruit, tu verras que le bruit à une puissance qui est lié à sa densité/étalement spectrale. Sur l'image ci dessous, le bruit est faible mais s'étale sur toute la longueur et donc sa puissance est d'autant plus grande que l'étalement est grand (c'est une intégrale donc une aire) et le signal utile c'est la grande raie qu'on voit dans le carré rouge. Ce qu'on appelle le Signal Noise Ratio donc le rapport signal/bruit c'est 10.log de (Psignal/Pbruit) et plus ce rapport est grand et meilleur c'est puisque ça veut dire que le signal est plus fort que le bruit. Si tu amplifies tout de suite, tu vas amplifier le signal mais aussi le bruit, en revanche si tu filtres immédiatement alors tu vas faire un truc de très bien, tu vas réduire la puissance du bruit puisqu'elle est liée à la largeur de son spectre. Comme ton filtre guillotiner tout ce qui se trouve après le carré rouge sur l'image, la puissance du bruit va être coupée d'une grande partie de sa puissance et le rapport signal/bruit est amélioré avant même d'avoir amplifier quoi que ce soit ! L'autre nécessité de faire ça est liée à la bande passante d'un AOP. Si tu souhaitez tout amplifier sans filtrer alors il te fallait un AOP ayant une bande passante de 37.5MHz d'après l'image et encore.... tandis que si tu filtres avant alors l'AOP tourne dans une bande passante plus petite et surtout dans les specs du constructeur.


En lisant quelques chapitres sur la notion de ligne, on comprend la notion d'adaptation d'impédance et les rebonds de signaux lorsqu'on est pas adapté etc...

Bref tout ça pour dire :
- Qu'il n'y a pas un mais des livres qui permettent de donner du sens à un tout.
- Qu'il faut aussi regarder quelques chaînes youtube qui sont très biens et en Français (ou Canadien pour l'une d'entres elles) :

https://www.youtube.com/channel/UCvv...G-t3dJw/videos
https://www.youtube.com/user/jipihorn/videos
https://www.youtube.com/user/jipehemphyap/videos

- Causer électronique avec ceux qui pratiquent.
- Essayer ! Mesurer ! Voir et expérimenter.

A+

[Auteur]

Je te remercie pour ces réponses très complètes. Ca me rappelles des souvenirs. J'ai fais de nombreux montages avec des AOP des transistors (montages petits signaux avec les schémas équivalents du transistor en mode polarisation et en mode amplification...). Mais il y a tellement de références que je finis par ne plus m'y retrouver. Pour les résistances je me pose aussi la question : résistances carbone ou film métallique ?
Et c'est ce qui me manque le plus : en cours on nous fait travailler sur des composants classiques, 2N2222, LM741, NE555, TL081. Mais pratiquement rien sur l'interfaçage ou sur pourquoi ce composant pus qu'un autre. C'est vrai l'expérience aide à répondre à ces questions mais quand tu démarres un nouveau projet le choix des composants est une question que l'on se pose naturellement.


Je ferai une recherche sur les références que tu m'as données.

[Vincent PETIT]

Tu ne démarres pas de rien tant mieux.

Concernant le choix des composants c'est complexe :

C'est une histoire d'affinité avec le constructeur, soit parce que ces docs sont plus clairs que d'autres, soit parce qu'il donne des notes d'applications proches de ton projet, etc.
C'est une question de prix, les AOP de chez Linear (détenu par Analg Devices) sont biens plus chers que AOP Texas Instruments ou Microchip par exemple.
C'est une question de choix de techno.
...

Concernant la techno (pourquoi ce composant plutôt qu'un autre), de prime abord la réponse paraît hors de portée et pourtant on est pas loin de pourquoi un langage informatique plutôt qu'un autre. Beaucoup de réponses apparaissent d'un coup évidentes lorsqu'on fait un cahier des charges le plus pointu possible, chose qu'on fait rarement dans un montage amateur et pas plus à l'école où on utilisera le bon vieux TL081 ou l'AOP passe partout LM324 sans se poser plus de question. Une fois que tu as un cahier des charges, ton prisme rétrécie et tu vas considérer des détails aux quels tu n'aurais pas pensé. Si je te dis que ton montage doit être alimenté par un pile bouton de 3.3V et doit tenir un an minimum avant remplacement, tu vas regarder de prés la consommation de ton AOP et te mettre à la recherche d'un autre AOP qui consomme encore moins.
TLV2254 = 140µA (typique @+5V)
LM324 = 700µA (typique @+5V) cet AOP consomme 5 fois plus.

Et plus le cahier des charges sera précis et plus tu sera dirigé vers le bon composant via sa doc constructeur. Pour les adaptations entre les blocs fonctionnels c'est du même tonneau, une fois qu'un bloc a été bien caractérisé par le cahier des charges, on sait ce qu'il faut en entrée et ce qu'il faut en sortie.

Pour les résistances carbones vs film métallique, il y a une différence de précision de fabrication pour sa valeur, il y a une différence de pouvoir de dissipation, il y a une différence de dérive avec la température et il y a une différence de bruit électronique. Dans un cahier des charges si le montage est soumis à des variations de températures mieux vaut prendre des résistances moins sensible à la dérive thermique.


C'est vrai qu'il y a aucun livre qui explique ceci (pourquoi tel composant plutôt qu'un autre, comment interfacer les étages) car pour expliquer ça il faudrait un bouquin qui explique un projet et son cahier des charges avec le même risque de débat que "moi j'aurai choisi tel langage pour cette application et toi un autre". Après lorsqu'on débute, je suis conscient que c'est difficile de faire le cahier des charges, qui va amené vers les questions à se poser. Pour réussir ça il faut pratiquer et il faut se documenter pour comprendre les phénomènes qui régissent l'électronique. Par exemple, il n'y a aucune chance de mettre dans le cahier des charges la notion du bruit (la notion de Volt/√Hz aussi appelé figure de bruit) si on ne sait pas ce que c'est. Pas plus que de s'intéresser au bias current (courant nécessaire à polariser correctement l'entrée d'un AOP) si on ne sait pas qu'on ne doit pas tirer trop de courant d'un pont diviseur etc...

[Auteur]

Voici les liens vers les livres que tu as nommés :

• Principes d'électronique - 8e édition, novembre 2016 - DUNOD 49,99€
  
• The Art of Electronics, 30 mars 2015
• Learning the Art of Electronics: A Hands-On Lab Course, 2 mars 2016

Pour les livres de Texas Instruments, il est possible de trouver les PDF.

[edit]Les liens pourraient ne plus être valables d'ici quelques mois [/edit]

[Vincent PETIT]

Pour le dernier lien:
"Learning the Art of Electronics: A Hands-On Lab Course, 2 mars 2016"

Je ne le connais pas celui-ci mais d'après ce que j'ai pu voir sur le net, il fait référence à :
"The Art of Electronics, 30 mars 2015"

Qui est quand même d'un niveau sacrément avancé, pour moi le premier est un livre scolaire et le second un livre pour les ingénieurs/concepteurs. Ça peut être pas mal d'avoir les deux !

A+

[Auteur]

C'est en faisant mes recherches que je suis tombé sur le second lien que j'ai ensuite posté ici en me disant qu'il pourrait être intéressant également.