Conversion Tension-Courant : Conception Pratique d'un Amplificateur de Transconductance

Dans l'instrumentation moderne, les signaux CC servent de proxys analogiques pour des variables physiques telles que température, pression, débit, poids et mouvement. Le format préféré de l'industrie est un signal de courant continu — typiquement 4 mA à 20 mA — car le courant reste uniforme tout au long d'une boucle série, indépendamment de la résistance des fils. En revanche, les signaux de tension peuvent dériver dans un circuit parallèle, introduisant des erreurs de mesure.

Pour générer un courant précis à partir d'un capteur piloté en tension, on utilise un amplificateur de transconductance — un ampli op configuré avec rétroaction négative qui se comporte comme une source de courant idéale. L'ampli op fournit la tension nécessaire pour maintenir le courant de boucle à une valeur fixe, quelle que soit la résistance de charge.

L'entrée est une tension calibrée de 1 V (0 % mesure) à 5 V (100 % mesure). Le circuit utilise une résistance de précision de 250 Ω pour traduire cette tension en la plage de courant standard 4 mA–20 mA : à 5 V, 20 mA circulent dans la boucle, et à 1 V, 4 mA circulent. La résistance de charge peut avoir n'importe quelle valeur, et l'ampli op ajustera sa tension de sortie en conséquence — à condition que sa tension d'alimentation soit suffisante pour piloter le courant requis. Si une ancienne norme 10 mA–50 mA est nécessaire, une résistance de 100 Ω remplace le composant de 250 Ω.

En électronique, la transconductance est le rapport ΔI/ΔV, mesuré en Siemens. Dans cette conception, la résistance de 250 Ω fixe la transconductance, assurant une relation linéaire courant-sortie/tension-entrée.

Points Clés

• Les signaux de courant dominent l'instrumentation industrielle car ils sont immunisés contre la résistance des fils et offrent une transmission cohérente et précise.
• Les signaux de tension sont plus faciles à générer directement depuis les capteurs, mais leur conversion en courant nécessite un amplificateur de transconductance stable.
• Un ampli op configuré comme source de courant fournit la tension exacte nécessaire pour maintenir le courant de boucle désiré.

Ressources Connexes

• Fiche de travail : Circuits Convertisseurs Tension/Courant Ampli Op