Engineer's Book

Engineers – Telecoms – Physics – Teaching – Methods

Bibliothèque de Référence Scientifique

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 24•15

Je liste les ouvrages, thèses, mémoires, essais de références scientifiques que j’utilise sur Engineer’s Book.

Il est absolument indispensable pour les doctorants et les étudiants en mémoire de master de consolider cette bibliographie des écrits, essais, expériences, théories, vérifications scientifiques qui sont à la base de la science. Lire et relire la relativité ainsi que faire les exercices ne m’a pas beaucoup appris et m’ont plutôt embrouillés. Une seule phrase d’un professeur de l’observatoire de Paris m’a autant appris que plusieurs mois de réflexion. Lire le document de 1916 d’Einstein (qui coûte encore 12 € !!!) ou bien les écrits de Shannon de 1948 ainsi que celui de 1998 ouvre des perspectives beaucoup plus étendues, souvent, que les paraphrases de plusieurs décennies d’auteurs divers, dont je fais partie 😉 .

Engineer’s Book m’est essentiellement destiné de façon tout à fait égoïste. Malgré cela je le partage avec tous et je n’en attends aucun retour. Je n’ai jamais été déçu re ;-). Je prends aussi les tentatives, nombreuses, de hacking du site comme un hommage à mon travail.

Bonne lecture et que la lumière apportée par ses illustres auteurs soit avec vous.

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Asservissement 1

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 23•15

. De la représentation structurelle électromécanique du moteur à courant continu

Moteur - Couple(I) et Vitesse

Moteur – Couple(I) et Vitesse

à la schématisation comportementale d’un système asservi en représentation de Laplace

Asservissement Moteur- Diagrammes Blocs

Asservissement Moteur- Diagrammes de Blocs

Comment transformer un système physique en diagramme de blocs d’asservissement suivant la représentation de Laplace ?

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Leçon de physique.
Cahier de classe 1 – 23/04/2015

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La chimie de la cuisine

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 22•15

Références

Saut de temps UTC

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 22•15

En application de la circulaire C49 du Service International de la Rotation de la Terre (IERS) une seconde intercalaire positive sera introduite dans les échelles de Temps Universel Coordonné à la fin du mois de juin 2015. Citation Source SYRTE.

Nous vous recommandons chaudement le site du SYRTE à l’observatoire de Paris. Les chercheurs ont fait de grands efforts de présentation de leur équipements « Temps-Horloges » accompagnés d’explications. Nous avons trouvé le lien vers un document scientifique de référence, enfin, l’effet SAGNAC, qui permet, aux étudiants en master de s’appuyer sur du dur.

Explications pour lycée

Le temps actuel est défini avec une grande précision sur les caractéristiques énergétiques atomiques. C’est le temps TAI. Malgré cela, la terre n’en fait qu’à sa tête, et continue de tourner, pas très rond ;-). L’effet de « frottement » des marées, principalement, ralenti très légèrement le temps de rotation sur elle-même de la terre. Notre temps « habituel » dit UT prend du retard par rapport au TAI. La journée est un peu plus longue.

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Pression Atmosphérique

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 20•15
Pression - Hauteur - Température - Nivellement Barométrique

Pression – Hauteur – Température – Nivellement Barométrique

Comment déterminer la Pression Atmosphérique en fonction de l’Altitude et de la Température ?

La méthode de détermination de la pression atmosphérique est intéressante dans le sens ou elle est identique au calcul de désintégration nucléaire, par exemple, et tout ce qui décroit de façon exponentielle comme la charge et la décharge d’un condensateur, la cinétique chimique du premier ordre … etc.

L’application type est, pour un pilote, de déterminer son altitude de vol en fonction de la pression atmosphérique locale. Le pilote aura pris soin de noter ou caler ses instruments sur le parking de l’aéroport. En général nous faisons deux mesures à l’extérieur de l’avion, la pression due à la vitesse relative du vent par un Pitot, et la pression absolue locale par un point perpendiculaire aux effets de pression dynamique. La différence de pression sert à évaluer la vitesse relative de l’avion. La pression absolue locale permet de déterminer l’altitude par rapport au point de départ (parking aéroport). C’est la fonction réciproque de la solution exposée dans cet article.

En mathématique pour physicien c’est l’application de la fameuse équation différentielle \frac{y^{\prime}}{y}=C ou y^{\prime}-C.y=0 . C’est aussi une des définitions possibles du logarithme Népérien !

Poursuivre les raisonnements et les calculs sur cette leçon est un excellent entraînement à trouver des solutions aux problèmes du même type.

Leçon de physique.
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Navigation Astronomique 1 – Se Positionner sur Terre

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 12•15
Trigonométrie Sphérique - Point Astronomique

Trigonométrie Sphérique – Point Astronomique

Le problème est le suivant :

Comment connaître notre position sur la surface de la terre par rapport à la position du soleil dans le ciel ?

Apprentissage de la méthode expérimentale

Du point de vue pédagogique ce problème à résoudre est un excellent apprentissage à la manipulation des coordonnées sphériques. Que nous passions des commandes numériques 3D d’un drone à un robot explorateur sur un terrain cabossé de Mars ou du mini gyroscope optique laser embarqué sur votre smartphone au calcul des vibrations de spin d’un atome la « méthode » est la même. Elle part des connaissances de base de la trigonométrie sphérique exposée ci-dessous.

De plus la double mesure d’une hauteur vraie du soleil avec un sextant soutenue par le calcul de la même variable avec une comparaison à la position vraie déterminée par ailleurs constitue une initiation extrêmement intéressante à la physique expérimentale. C’est le premier pas du technicien supérieur et de la licence de physique vers une compétence scientifique de l’ingénieur qui est la base indispensable à son métier.

Leçon de physique expérimentale.

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GPS – Précision de Localisation

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 09•15
Nuage Position GPS

Nuage de Positions GPS

Comment mesurer la précision de localisation d’un GPS ?
La précision est-elle de moins de 1 m?

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Quiz GPS – Positionnement Terrestre

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 08•15

Quiz GPS

Quiz sur le GPS :
QuizGps
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Thermodynamique – Sadi Carnot – Réflexion sur la Puissance Motrice du Feu – 1824

Written By: Jean-Paul Cipria - avr• 05•15
Sadi Carnot - Effet de la Temperature

Sadi Carnot – Effet de la Temperature

Qui a découvert l’équivalence entre la chaleur et l’énergie mécanique ? Qui a découvert qu’il faut une source chaude et froide pour actionner un moteur thermique ?

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Jean-Paul Cipria

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 24•15

Professeur certifié en Sciences de l’Ingénieur

Certified Teacher in Sciences for Engineers

Localisation_LTE_3D_JP_Cipria_2012_06_01

UWB Electromagnetic Pulses with Spherical Propagation – Reception localization by ToA method – AWGN noises with 10 dB injection above information signal level – Detection and recognition by correlation computing – Spherical error evaluation – Cramer and Rao theorem confirmation – Matlab program writing.

The truth goes out of your measuring device and the theory which gives it a meaning and of the reproducibility which differentiates the science from the magic.

La vérité est issue de votre appareil de mesure, de la théorie qui lui donne un sens et de la reproductibilité qui différentie la science de la magie.
JPC

Jean-Paul Cipria

  • Qualified Teacher in Industrial Sciences for the Engineer.
  • Engineer in Wireless Telecommunication and Synchronisation.

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Variation d’Impulsion d’une Fusée

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 23•15

 dp=m.dv+|dm|.(|v_g|-v)

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A quoi sert l’impulsion ou la quantité de mouvement.
Comment retrouver cette équation pour une fusée ?

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Structure de Résonance d’une Molécule

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 23•15
Structure de Résonance de l'Ion Carbonate

Structure de Résonance de l’Ion Carbonate

Ion Carbonate CO_3^{2-}

Est-ce que la résonance « chimique » d’une molécule veut dire qu’elle résone sur ces modes propres ?

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Charge électrique d’une molécule

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 23•15
Charge de la Molécule-NO

Charge de la Molécule NO – Cation Nitrosyle

Q=Q_{(e^{-}Neutre)}-Q_{(e^{-}Libre)}-\frac{1}{2}.Q_{(e^{-}Lie)}

Nous représentons la molécule selon la règle de LEWIS. Nous disposons les électrons des couches externes des atomes selon la règle de conservation de la charge et la règle de complétude à l’octet principalement et dans la plupart des cas. La règle de la charge Q nous permet de déterminer si la molécule est polaire. C’est à dire si un ou des atomes vont un peu manquer d’électrons ou en « avoir » un peu plus. Si toutes les charges sont sur le « centre de masse » alors la molécule n’est pas polaire. Si un atome est chargé « + » et à une certaine distance un autre atome est chargé « – » alors la molécule est polaire. Si un seul atome est chargé alors la molécule présente une charge à longue distance mais n’est pas polaire. C’est le cas de l’exemple du NO^{+} .

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Acronymes Education Nationale

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 21•15

Les acronymes sont des réductions du langage qui, s’ils réduisent le temps de prononciation chez les professionnels, augmente l’incompréhension chez les non-spécialistes même s’ils ne sont pas utilisés en euphémisme comme le terme « Zone Sensible ».

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Équation de Schrödinger

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 19•15

 i\hbar{\partial\Psi(t,\vec{r})\over\partial t}=-{\hbar^2\over 2m}\overrightarrow{\nabla}^2\Psi(t,\vec{r})+V(\vec{r},t)\Psi(t,\vec{r})

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 i\hbar{\partial\Psi(t,\vec{r})\over\partial t}=-{\hbar^2\over 2m}\triangle\Psi(t,\vec{r})+V(\vec{r},t)\Psi(t,\vec{r})

.

Équation de Schrödinger.

Transfert de Temps par Lien Fibré

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 13•15

 Transfert de Temps par Lien Fibré.

Systèmes de références Temps-Espace Métrologie des fréquences optiques.

Transfert de temps

Overlapping Allan Deviation

Contexte

Nous nous référons au laboratoire SYRTE où nous avons reporté sur le site Engineer’s Book une partie de la page de cet organisme scientifique au chapitre « Source Syrte » . Nous faisons un peu de pub à ces scientifiques. J’espère qu’ils ne nous en voudrons pas de cette copie de page ? L’intérêt de ce « copié-collé » est scientifique.

Interprétation de mesure

Nous interprétons les courbes de cette façon : La page Syrte présente une mesure de la déviation d’Allan qui affiche l’incertitude relative sur un des paramètres lié à la précision ou à la stabilité de la fréquence transmise sur une fibre optique en fonction du temps d’intégration \tau . La figure présente des abscisses en double échelle logarithmique. L’overlapping de déviation d’Allan est une droite, en première approximation. Elle correspond donc à une puissance en t\sigma_y(\tau)=e^{-\alpha.\tau} . Suivant le type de puissance en t, c’est à dire la valeur de \alpha , nous pouvons déterminer quel type de « bruit » est mesuré par cette courbe.

Déviation d’Allan sur Engineer’s Book

Dans le cadre d’un mémoire de recherche j’avais simulé en janvier 2012 quelques types de variances ou écarts-types particuliers qui permettent de « visualiser » les décalages des phases, les glissements et les types de bruitages d’un signal  de synchronisation qui répond à cette question :

« Comment mesurer les caractéristiques statistiques d’un signal périodique ?

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Astronomie – Cadran Solaire

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 13•15
CadSol : Cadrans solaires

CadSol : Cadrans solaires

Cadran-Solaire-Massy

Cadran-Solaire-Massy avec Équation Horaire

Temps et horloges

Mesure du temps terrestre – Introduction au temps TU – Cadran solaire

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Télécommunication – Modèle en Couches – OSI

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 08•15
Télécommunication - Couches OSI

Télécommunication – Couches OSI

Voici quelques notions de télécommunication dans la partie traitement du signal du niveau Lycée. Je défini ce qu’est un signal du point de vue spatial et du point de vue temporel. Nous propageons ce signal au travers d’un canal de transmission et nous devons définir, assez rapidement, ce qu’est un protocole afin de structurer les données à transmettre et ce qu’est un modèle en couche afin de « localiser » « verticalement » les services rendus par la télécommunication. Les concepteurs auraient pu prendre un modèle horizontal. Le modèle OSI « fixe » la pensée et « fixe » la conception des systèmes comme le modèle de Shannon en 1948 Emetteur<->Canal<->Récepteur, que je reprends entièrement, à fixé la conception de la quasi-totalité des systèmes de télécommunication jusqu’à aujourd’hui. Je reprends ces modèles classiques dans cet article.

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Condensat de Bose-Einstein

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 06•15
Horloge Atomique - Condensation de Bose-Einstein 2

Horloge Atomique – Condensation de Bose-Einstein

Voici quelques photos prises à l’Observatoire de Paris – SYRTE – avec l’aimable autorisation du chef de laboratoire.
Condensat de Bose-Einstein.

Si vous pouvez demander à un doctorant de vous « montrer » des atomes dans un condensat de Bose-Einstein éclairé par Laser, faites le. C’est génial ! Il modifie le dt en direct sur le programme en langage interprété pour refroidir plus ou moins les atomes et au bout de dix secondes il éclaire ! Merci à Théo et Noël.

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Le Big Bang

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 06•15
Hubble - Velocity Distance Relation among Extra-Galactic Nebulae

Hubble – Velocity Distance Relation among Extra-Galactic Nebulae

Voici une des courbes originales d’Edwin Hubble de 1929.
Elle décrit la vitesse d’un petit nombre de galaxies en fonction de la distance à notre soleil.

Je trouvais intéressant de reprendre les données, les mesures et les observations de Hubble de 1926 à 1929. Nous pouvons reprendre ces données et reproduire ceci en classe de terminale ?

C’est la base de mesure sur laquelle s’appuie la théorie du big bang et les différentes topologies de l’espace-temps dans lequel nous « baignons ».

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Peigne de Fréquences Femtosecondes

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 06•15

Il s’agit de mesurer avec une précision et une stabilité donnée la fréquence (ou les fréquences) d’un signal dans le domaine de l’optique ou au-dessus.

Jusqu’en 2005 (?), dans le domaine des micro-ondes, nous comparions deux fréquences proches dont une est connue. Nous « mélangions » les signaux. Le résultat donne la somme et la différence des fréquences. Nous récupérons la différence et par une « simple » soustration nous obtenons la fréquence mesurée.

Seulement il n’existe pas d’équipement « mélangeur » en optique (?) ou de référence suffisamment bien connue (?) pour comparer un « oscillateur local » à une fréquence optique à mesurer. (Je trouve cela bizarre puisque nous disposons de cristaux non-linéaire en \epsilon^2 ? Bref je n’ai pas vraiment compris pourquoi nous n’y arrivions pas ? …) Il fallait multiplier par un million cet asservissement micro-onde jusqu’à obtenir une mesure de fréquence optique. Ce qui générait un montage complexe et des incertitudes de mesures de fréquences élevées.

06/03/2015 : En développement : Recherche des références et bibliographie.

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Réflecteur Coin de Cube – Mesure Terre à Lune

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 04•15

Un réflecteur coin de cube est un ensemble de trois plans orthogonaux formant un « coin de cube » sur la face arrière et qui permet de renvoyer parallèlement tout rayon incident. Celui-ci est placé sur le système distant que l’on vise par un LASER. Il permet de calculer, sur la même trajectoire, à la même fréquence, Aller et Retour, le temps de propagation du signal.

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Glossaire de quelques Phénomènes Physiques

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 02•15

Effet SAGNAC

Effet RAMSAY

Nous faisons interférer une onde atomique avec elle-même. Comme une onde Laser, électromagnétique, au passage des trous d’Young, génére des franges de diffraction, de la même façon une onde générée par des  atomes interfère. L’effet Ramsay est utilisé dans la résonance des horloges atomiques à des fréquences micro-onde.

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Eclipse du 20 mars 2015

Written By: Jean-Paul Cipria - mar• 02•15

Eclipse du soleil par la lune à 78% le 20 mars 2015 à 9h29mn15s à Paris.

Entropie de Spins discernables

Written By: Jean-Paul Cipria - fév• 22•15
Entropie de Spin

Entropie de Spin

 S_{spin}=k_b.\sum_l{\frac{e^{(-\beta.E_l)}}{F_N}.(\beta.E_l+ln(F_N))}
Entropie d’un ensemble de N spins discernables

Voici un article assez difficile à ingurgiter. Les quatre pages scannées que je commente sont les calculs théoriques de l’entropie d’un ensemble N de spins ou de N particules. Voir les conclusions à la fin de l’article.

Il est nécessaire de connaître les valeurs théoriques des entropies de spin car, comme nous l’avons vu en entropie des télécommunications, nous pouvons calculer à la fois les énergies des particules en fonction de la température mais aussi la quantité d’informations « contenue » dans celles-ci. Sachant cela, nous pouvons transmettre des particules contenant l’information « SPIN », calculer leurs entropies et déterminer le débit maximum possible ainsi que l’écart type minimum atteignable. Nous avons les exemples de fibres optiques qui atteignent des débits de plus de 1,5 Tbits/s* qui utilisent le moment magnétique du photon, ce qui est, au niveau des unités de la physique, la même chose que le spin. (Voir l’article et le petit calcul sur ce sujet).

Cahier d’agrégation n°7 – Physique statistique quantique – 17/02/2014
Bulletin de l’Union des Physiciens – BUP 834 – Vol 95 – Mai 2001
Agrégation externe de physique 2001 – Composition de physique – Page 15/18.
Environ 154 questions. Réponses aux 6 questions de 6.3.1 à 6.3.4.B.
La réponse à ces 6 questions donne environ 0,5 points sur 20 à faire en 11,5 mn. Top chrono 😉

Leçon de physique.

* : à comparer à cette arnaque d’ADSL à 20 Mbits/s à 20 € par mois.
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Equation Différentielle à partir de la Fonction de Transfert en jw

Written By: Jean-Paul Cipria - fév• 21•15

Nous possédons l’équation de transfert d’un système ou d’un phénomène physique H(j\omega)=\frac{V_s(j\omega)}{V_e(j\omega)} . Seulement voila ! Nous l’avons exprimé selon les variables : « fréquence », « oméga », « p » ou « jw » selon l’espace depuis lequel nous « voyons » ou mesurons le phénomène. Ceci ne fonctionne qu’en dehors des phénomènes transitoires. Dans ces équations aucune intégrale ou différentielle n’apparait et les calculs sont grandement facilités ! Mais quelquefois les phénomènes ne sont QUE transitoires alors ce point de vue « fréquence » ne montre qu’une toute petite partie de la réalité. Nous devons revenir à une équation paramétrique en « t » ou temps. Les équations deviennent alors des différentielles plus difficiles à manier mais où figure les positions, les vitesses et les accélérations.

Il en est de même des équations de Maxwell ! Avez-vous remarqué les deux écritures possibles de celles-ci ? Celle en « fréquence » où le vecteur k, la pulsation w et les produits vectoriels apparaissent et l’autre « temporelle » où n’existe que des laplaciens, des divergences et des dérivées partielles temporelles (ici et ici). Ce sont deux ensembles équivalents d’équations qui décrivent la même réalité physique mais qui sont mesurés de deux points de vue (ou espaces mathématiques) différents.

Enfin, voilà comment passer d’une équation en « jw » à l’équation différentielle. Nous avons préalablement déterminé la fonction de transfert d’un pont de Wien.
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Leçon de physique.
Cahier d’agrégation n° 7 – 18/02/2014.
Calcul sur l’oscillateur à pont de Wien

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Maximes 2

Written By: Pollux - fév• 14•15

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Architecture et Construction

Written By: Jean-Paul Cipria - fév• 12•15
West Point Bridge Designer - Hauban Sous Dimensionné

J’ai sous dimensionné le hauban externe de la culée gauche qui cède en traction – Film Avi de 2 MO

WPBD-Hauban-Sous-Dimensionne.avi

Aujourd’hui je vous fais partager ma petite expérience en architecture et construction, notamment en simulation des structures de deux types de pont. Le pont de Merle à hauban construit en 1852 à une voie dont la résistance à la charge était trop faible et qu’il a fallu détruire et reconstruire et ensuite le pont de Millau sur le problème, à la construction, de déplacer l’immense tablier d’un pilier à l’autre sans qu’il plie trop afin qu’il atteigne à la bonne hauteur sur le second pilier. C’est le « lançage du tablier ».

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Composants Adaptateurs et Communicants

Written By: Jean-Paul Cipria - fév• 04•15
Max232 - Drivers - Receiver

Max232 – Drivers – Receiver

Nous concevons des équipements destinés au traitement du signal. Cette partie fait l’objet du concept MIE dans la partie « I » Ou Information. Les composants étudiés sont des capteurs, des systèmes de calcul et des transmissions ou télécommunications.

Composants intégrés communicants

Transmissions

La plupart des composants électroniques de 2015 sont aujourd’hui muni d’un système de transmission et plus généralement de télécommunication. Tout ceci amène un niveau de complexité supplémentaire : d’une part l’intégration des transmissions dans le traitement du signal et d’autre part la cohérence des différents types de communication entre divers composants.

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Amplificateur opérationnel différentiel à bas bruit

Written By: Jean-Paul Cipria - fév• 04•15
Ampli OP d'Instrumentation - INA122

Ampli OP d’Instrumentation – INA122

Amplificateur d’instrumentation

Exemple de l’amplificateur d’instrumentation à alimentation unique de la marque Burr-Brown :

  • Faible consommation pour être intégré sur des systèmes portables : 60 µA en mode silencieux.
  • Faible offset 250 µV et faible dérive d’offset 3 µVI/°C.
  • Deux amplificateurs opérationnels.
  • Faible bruit : 60 nVI.√(Hz).
  • Composant intégré dans la bibliothèque Isis pour simulation.

Référence

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Jean-Paul Cipria
04/02/2015