amplificateur

Un amplificateur prend un petit signal électrique et en produit un plus grand tout en préservant la forme et le contenu informationnel du signal. À l'intérieur d'une machine, les capteurs produisent souvent des sorties de l'ordre du millivolt qui ne peuvent pas alimenter des charges ou parcourir de longues distances à travers le câblage. L'amplificateur se situe entre le capteur et l'étape suivante, restaurant la force du signal afin que le système puisse fonctionner de manière fiable. Cela se produit dans tout, des transmetteurs de température aux moniteurs de vibration en passant par les cellules de pesée analogiques.

Les amplificateurs industriels se présentent sous plusieurs formes. Les amplificateurs de tension multiplient l'amplitude du signal ; les amplificateurs de courant font de même pour le courant. Les amplificateurs à transimpédance convertissent les courants faibles (courants des photodiodes ou des détecteurs d'ionisation) en tensions mesurables. Les amplificateurs de conditionnement de signal combinent souvent l'amplification avec le filtrage et l'isolation dans un seul module. La plupart des unités modernes sont des circuits intégrés, bien que les conceptions discrètes utilisant des amplificateurs opérationnels apparaissent toujours dans les systèmes de modernisation et les applications en environnement difficile où une fiabilité et une simplicité solides sont plus importantes que la miniaturisation.

Le gain d'un amplificateur, le rapport de la sortie à l'entrée, est généralement spécifié en décibels ou comme un simple facteur de multiplication. Un gain de 10 signifie qu'une entrée de 100 millivolts devient une sortie de 1 volt. Un gain supérieur à 100 (40 dB) risque d'amplifier le bruit en même temps que le signal, de sorte que la pratique industrielle répartit souvent le travail sur deux ou trois étages. La bande passante est également importante : l'amplificateur doit transmettre toutes les fréquences du signal sans les déformer. Un transmetteur 4-20 mA peut nécessiter une bande passante de DC à 10 Hz ; un capteur de vibration pourrait nécessiter une réponse plate jusqu'à plusieurs kilohertz.

Modes de défaillance courants et bruit

Une amplification faible révèle toutes les faiblesses du circuit. La dérive thermique des valeurs des composants provoque un décalage de la sortie même avec une entrée constante, ruinant l'étalonnage. Les interférences électromagnétiques se couplent au câblage d'entrée, amplifiées avec le signal souhaité. Une mauvaise mise à la terre entre le châssis de l'amplificateur et le capteur crée des boucles de masse qui injectent un ronflement secteur de 50 ou 60 Hz. Les conceptions industrielles de qualité utilisent un câblage blindé à paires torsadées, une mise à la terre en étoile et parfois une isolation optique pour briser complètement ces boucles.

Le nom vient de la racine latine signifiant agrandir ou augmenter. En audio et en RF, cela signifie augmenter la puissance délivrée à une charge (haut-parleur, antenne). En instrumentation, l'accent est mis sur la restauration du signal : récupérer des informations d'une mesure qui serait autrement trop petite pour être utilisée. La distinction est importante. Un amplificateur de puissance audio peut fournir un ampère ; un préamplificateur d'instrumentation peut gérer des nanoampères.