Amplificateur signal MF

[Simarre]

Bonjour,
Alors voilà mon problème, pour un projet je dois créer un oscillateur fonctionnant à 2.2Mhz mais avec une amplitude de 10V or l'oscillateur que j'utilise généré le fréquence souhaitée mais avec une amplitude de 0.8V. Donc je souhaiterons installer dans l'oscillateur entre le montage clapp et l'adaptateur d'impédance un amplificateur.

Après moulte recherche, j'ai retenu un schéma d'amplificateur classe C qui a la particularité de bien fonctionner dans les fréquence élevées mais en pratique le circuit n'amplifie pas grand chose et le fet transpire beaucoup, je vous ai joint le schéma en annexe.

S'il y a des experts des amplificateur, je suis preneur !

http://danyamer.magix.net/public/Semiconducteurs/sc166.gif
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[paulfjujo]

bonsoir

.. l'oscillateur que j'utilise généré le fréquence souhaitée mais avec une amplitude de 0.8V. ..

• 0,8V avec l'ampli suiveur raccordé ?
• 0,8V efficace ou crete à crete ?
  

  et le fet transpire beaucoup

• Sur ce schema , ce n'est pas un transistor FET !
• valeur de R1 ?

[Patrick_91]

Hello

C'est un transistor bipolaire NPN, s'il "transpire" c'est qu'il ne va pas tarder à crever .. C'est un shéma théorique que tu nous a produit là ?
pas de résistance d'émetteur, il va certainement crever s'il n'est pas fait pour celà .
La valeur de R1 ne va rien changer si le générateur peut s'imposer sur une basse impédance.

A plus

[Simarre]

Merci de m'avoir répondu rapidement

paulfjujo :

La tension sinusoïdale de sortie de mon oscillateur est du 0.8Vpp et la sorti est sans amplificateur.
Pardon je me suis trompé c'est bien un transistor biponaire "2N3904"
J'ai utilisé une résistance de 1Kohms pour R1

Patrick_91 :

Oui c'est un schéma théorique, il manque des composants pour éviter que le transistor évite de chauffer ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Simarre]

En suivant vos conseils, j'ai ajouter une résistance de 680Ohms entre l'emetteur et la masse du transistor et miracle il ne chauffe plus. Demain je vais mesurer à l'oscilloscope voir si le système fonctionne correctement. Pour info, j'ai mon fichier Spice ici : serje.fr/doc/amp_class_c.asc

[Patrick_91]

Hello,

Oui la il chauffera plus ou presque, 680 Ohms c'est certain et limite le courant crête a 12/680 = 17 mA
Faut regarder les caractéristique et calculer Re pour UN IC max raisonnable.
A PLUS

[paulfjujo]

La tension sinusoïdale de sortie de mon oscillateur est du 0.8Vpp et la sorti est sans amplificateur.

il faut verifier le niveau AVEC la charge correspondant à l'entree de ton montage amplificateur ..
Avec Re=680 , je doute fort que tu puisses sortier un signal de 10V cr cr


il me semble avoir deja vu passer un fil sur un ampli à transistor classe C
non protégé par auto echauffement, mais avec garantie constructeur ...

[Patrick_91]

Hello,

Oui mais la c'est un 2N3904 rien de vraiment spécialisé ..

A plus

[Simarre]

Rebonjour,

Patrick_91 : J'ai effectuer les tests avec des résistances allant de 680Ohms jusqu'a 50Ohms et il s'avère que l'amplitude bouge légèrement. J'ai utilisée différent transistors dont aucun ne crée une amplification correct (2N2222, 2N2219, BC107)

paulfjujo : J'ai tester le montage avec l'osccillateur en entrée et le système d'adaptation d'impédance en sortie et l'amplification ne fonctionne pas. J'ai regarder l'auto echauffement de l'amplificateur en ajoutant un condensateur entre le collecteur et la base de chacun des transistors.

Pour finir, j'ai fais une découverte que l'amplificateur amplifie le signal à une certaine fréquence d'éntrée
J'ai remarquée qu'a la fréquence de 569Hz, l'amplificateur amplifie jusqu’à 5.5Vpp toujours avec le même schéma et un BC107.

Des idées ?

Simarre

[gwgidaz]

Bonjour,


Bonjour,

La résistance d'émetteur est inutile si la résistance de base est suffisamment élevée. En effet, selon le fonctionnement en classe C, la jonction BE va détecter, et une composante continue va faire passer la base en négatif .

Par exemple :

si les crètes de ton signal sont de 0,8 V , elles dépassent de 0,2 V le seuil de conduction( 0,6 V) . Alors la résistance de base va avoir une composante continue de 0,2 V environ. Si elle fait 2200 ohms, il y aura un courant continu de base de 0,2 / 2200 = 0,1 mA et un courant collecteur beta fois plus grand.

L'intérêt de la résistance d'émetteur est de donner un courant collecteur indépendant du béta. Mais 680 ohms, c'est beaucoup trop. Mets 10 fois moins. Tu auras sur la résistance d'émetteur une tension continue qui te donnera une idée de combien les crètes de ton signal dépassent le seuil de conduction.
Mais surtout, il faut découpler la résistance d'émetteur ( 100 nF) , sinon tu n'auras pas de gain....

[gwgidaz]

rebonjour,

Le transistor ne devrait rien donner en sortie à 569 Hz, car la self du circuit accordé court -circuite les fréquences basses.
Ou bien tu t'es trompé sur les valeurs du circuit LC, mais vraiment de beaucoup !! Ou bien c'est l'alimentation du transistor qui n'a pas une impédance nulle en BF.

N'oublie pas que quand tu mets un oscilloscope sur le collecteur, tu rajoutes la capa du câble ou de la sonde sur le circuit accordé....Mais à 2MHz, ça ne devrait pas trop gêner.

[Simarre]

Bonjour gwgidaz, d'accord,je comprends mieux le principe ... Donc je vais installer une résistance de 56Ohm avec un condensateur de découplage de 100nF et je remplace la résistance à la base par une 2k2Ohms. Et je me suis trompé, c'est à une fréquence de 569KHz... Comment je dois faire afin de déplacer cette fréquence à 2.2Mhz ? J'ai essayer en diminuant l'inductance du circuit LC sur le collecteur mais je ne le vois pas bouger ...

Simarre

[gwgidaz]

Bonjour gwgidaz, d'accord,je comprends mieux le principe ... Donc je vais installer une résistance de 56Ohm avec un condensateur de découplage de 100nF et je remplace la résistance à la base par une 2k2Ohms. Et je me suis trompé, c'est à une fréquence de 569KHz... Comment je dois faire afin de déplacer cette fréquence à 2.2Mhz ? J'ai essayer en diminuant l'inductance du circuit LC sur le collecteur mais je ne le vois pas bouger ...

Simarre

Bonjour,

Il faut accorder le circuit sur 2,2 MHz, tout simplement....Avec la formule de Thomson.

Sauf erreur, la capa du circuit LC devrait être vers 1000pF et la self vers 5µH .... A vérifier et affiner.

Et pour voir la résonance, il faut que l'appareil de mesure qui regarde la tension sur le collecteur ait une grande impédance.

[Simarre]

Oui je connais la formule de Thomson : , j'avais calculer pour C = 10pF donc = 523µH mais ça marche aussi avec C = 1nF où L = 5µH. J'effectue mes mesures avec un oscilloscope avec une impédance d'entrée de 1MOhms.

Une question, j'ai entendu parler qu'on pouvait ajuster la bande passante du circuit résonnant avec le facteur de qualité ... Comment si prendre ?

Simarre

[jpl33730]

Bonsoir à tous
Lors de vos mesures avec le scope, avez vous pensé à mettre la sonde sur 1/10, car si non vous rajouter 100 pF(cable de la sonde) sur le circuit accordé.
Même avec la position de la sonde sur 1/10 vous aurez encore 15 à 25 pF, d'où l’intérêt de calculer le LC avec la capa la plus grande.
Un moyen pour s'affranchir de ce problème est de faire suivre chaque étage qui comprend un circuit accordé par un transistor monté en collecteur commun, attention avec les résistances de polarisation, de ne pas trop amortir le LC.
ortir .

[Simarre]

Bonjour jpl33730,

Comme disais gwgidaz, un circuit LC résonnant à 2.2Mhz avec 1nF et 5µH est correct ? où je dois augmenter la valeur du condensateur ?

J'ai réaliser une simulation sur LTSpice et j'obtiens en sortie de l'adaptateur d'impedance une tension de 14Vpp avec le circuit LC (L = 5µH et C = 1nF), je vais effectuer de nouvelle mesure aujourd'hui en essayant différente combinaison de circuit LC.

Simarre

[gwgidaz]

Oui je connais la formule de Thomson : , j'avais calculer pour C = 10pF donc = 523µH mais ça marche aussi avec C = 1nF où L = 5µH. J'effectue mes mesures avec un oscilloscope avec une impédance d'entrée de 1MOhms.

Une question, j'ai entendu parler qu'on pouvait ajuster la bande passante du circuit résonnant avec le facteur de qualité ... Comment si prendre ?

Simarre

Bonjour,

Tous les couples de valeurs L -C ne sont pas utilisables. Par exemple, si vous prenez 10 pF pour C, la valeur de la self est tellement grande qu'à 2,2 MHz, sa capacité parasite sera supérieure à 10pF !
En général, on prend pour L et pour C une valeur d'impédance comprise entre 20 et 200 ohms, pour ces raisons pratiques.
Ainsi, dans mon exemple , la capa de 1nF et la self de 5 µH ont des modules d'impédances ( égaux à la frequence de resonnance) de l'ordre de 70 ohms.

Quant au facteur de qualité, voici comment on procède:
Vous vous donnez d'abord la bande passante à -3 dB que vous désirez. Supposons que vous vouliez 200 KHz .
Vous calculez le rapport Q = fréquence / bande passante : ici , cela donne Q = 2,2 MHz / 200 KHz = 11
Le facteur de qualité est donc de 11 .

Mais comment calculer le coefficient de qualité Q ?
Il faut connaître toutes les résistances en parallèle sur votre circuit LC . Ce sont principalement la résistance de sortie du transistor, et la résistance que vous branchez en sortie pour utiliser le signal que vous avez créé.
Si la résistance de sortie du transistor est de 2000 ohms et si vous branchez en sortie une résistance aussi de 2000 ohms, alors le circuit LC verra en parallèle une résistance de 1000 ohms.
( je néglige les pertes de la self, qui se traduiraient par une résistance fictive supplémentaire en parallèle)

Or, le facteur de qualité, qu'il vaut mieux appeler coefficient de surtension , est Q = "résistance en parallèle sur le circuit" / Z où Z est le module de l'impédance de L et de C , (les mêmes à la résonance.)

Si vous avez mis C = 1nF et L = 5µH, alors Z = 70 ohms environ

Si la résistance totale en parallèle est 1000 Ohms, alors Q = 1000 / 70 = 14

Et votre bande passante sera 2,2 MHz / 14 = 160 KHz
C'est un peu plus étroit que ce qu'on voulait au départ. Il faudra placer en parallèle sur le circuit une résistance supplémentaire de quelques milliers d'ohms....A moins que les pertes de la self, si elle n'est pas de bonne qualité, rajoutent justement un peu d'amortissement qui se traduira par une résistance supplémentaire en parallèle..

[jpl33730]

Bonjour à tous les deux

Excusez moi pour le décalage temporel dans les réponses , mais 6 heures nous séparent.
Les réponses de gwgidaz sont à suivre à la lettre et mon intervention n'apportera rien de plus .
Serait-il possible d'avoir le schéma actuel et la procédure exacte de mesure, car il y a trop d'écart entre
la simul et la mesure.

[Simarre]

Bonjour,

Gwgidaz : merci pour ce mini cours, j'en ai appris plein de chose, donc ces valeurs me semble bien.

Jpl33730 : Voici le schéma actuel :



Le protocole de mesure est simple, je connecte l'oscillateur en entrée du circuit, j'alimente le circuit avec une alimentation stabilisé à 12v et je mesure le signal de sortie avec un oscilloscope en utilisant une sonde en position 1X et accordée avec l'entrée de l'oscilloscope.

Il me reste juste à trouver le bon transistor qui puisse amplifier le signal vers les 20Vpp car actuellement avec le BC548B, je suis à 14Vpp.

Jérémy

[jpl33730]

Bon j'ai regardé un petit peu et d'abord une question qui demande réponse pour que je dise pas de bêtise.
Quel est le niveau eff ou CàC du signal injecté ? merci, mon analyse après cette réponse

[jpl33730]

A cause du décalage horaire je n'aurait cette réponse que vers 14h pour vous, donc je me jette à l'eau et tant pis si je me trompe:
Si le signal injecté n'est pas largement supérieur au seuil de conduction du transistor (0.7V) l'angle de conduction est trop faible et le gain réduit.
Si l'on polarise légèrement celui-ci (22K venant du +), afin d'augmenter le temps de conduction, le gain grimpe très vite.

Je viens de relire la demande initiale : étage amplificateur derrière un oscillateur , est ce exact ?

Si oui, le choix d'un classe C, est le plus mauvais choix, pourquoi ? autrefois on appelait cet étage , le séparateur, en effet l'oscillateur ne dois pas, pour des raisons de stabilité et de bruit, être perturbé, or le classe C a une impédance d'entrée très variable, grande quand il est bloqué (alternance négative), faible lors qu'il est conducteur (alternance positive).
On lui préfère donc un classe A ou AB n'ayant pas de puissance à produire et le rendement (bon pour le classe C) n'étant pas un critère à retenir à ce niveau, on place souvent un collecteur commun qui permet une séparation efficace , forte impédance d'entrée, faible impédance de sortie.

Par contre cet étage (A ou AB ) conviendra pour piloter un classe C qui lui a un bon rendement.
Attention si les 20 Vcc sont sous 50 ohms, cela fait presque 1 watt de puissance à produire.

Attention aussi aux découplages des alim entre étages, pour éviter les auto-oscillations, la simulation ne montre pas ces phénomènes.

Toujours mesurer avec la sonde du scope en position 1/10, car la BP d'une sonde en 1/1 est < 5 MHz quel que soit le scope.

[DAUDET78]

car la BP d'une sonde en 1/1 est < 5 MHz quel que soit le scope.

Faux !
La bande passante d'un scope est indépendante du ratio de la sonde.
Par contre, la sonde 1/1 à une capacité d'entrée de 30pF ( ce qui peut perturber une mesure sur un circuit dont l'impédance n'est pas négligeable) contre 3pF pour une 1/10

Si on mesure une tension HF sur une charge de 50 ohms, on n'utilise pas une sonde 1/1 . On utilise un coaxial de 50 ohms avec une charge traversante de 50 ohms (de puissance idoine) située sur la BNC du scope.

PS : on peut aussi utiliser une sonde active, mais ce n'est plus le même prix !

[Simarre]

Bonjour,

jpl33730 : Le signal d'entrée est de 0.8V crête est de 1.6V crête a crête donc supérieur au seuil de conduction du transistor. Oui l'oscillateur est directement connecter en entrée de l'amplificateur. J'ai utilisé un amplificateur de classe C car mon professeur d'électronique me l'a conseiller car il a la particularité de bien fonctionner dans les hautes fréquences et pour son bon rendement qui est de 100% en théorie. Un amplificateur de classe A est trop énergivore car le système finale devra être portable. L'amplificateur AB peut-être une alternative mais fonctionnera t-il correctement à une fréquence de 2.2Mhz.

DAUDET78 : Pour les mesure j'utilise un scope RIGOL DS1052E avec ces propres sondes.

Simarre

[jpl33730]

Bonjour Daudet

Ah aujourd'hui vous lisez un peu vite et comme je n'aime pas la polémique je vous laisse à vos affirmations fausses sur les capacités des sondes qu'un amateur possède.
Vous m'en donnerez une dizaine de sondes passives 1/10 à 3 pF à prix raisonnable.

Bonjour simarre
Si votre prof le dit cela doit être vrai et je vous laisse suivre ses conseils, je n'ai que 50 ans de pratique de la HF et j'ai encore beaucoup à apprendre.
Vous n'avez pas répondu à la charge sous laquelle vous voulez les 20VCàC.

[DAUDET78]

Ah aujourd'hui vous lisez un peu vite et comme je n'aime pas la polémique je vous laisse à vos affirmations fausses sur les capacités des sondes qu'un amateur possède

21€ HT : Sonde 1/1 1/10 BP 60 Mhz http://fr.rs-online.com/web/p/products/8003029/
40,15€TTC : Sonde 1/1 1/10 BP 150 Mhz http://www.farnell.com/datasheets/1697760.pdf 16pF (sorry pas 3 pF)
10€ TTC : Sonde 1/1 1/10 BP 100 Mhz https://www.amazon.fr/Kuman-100MHz-O...ail_bullets_id

Toutes ces sondes passent au minimum 60Mhz

car la BP d'une sonde en 1/1 est < 5 MHz quel que soit le scope

ce qui est donc rigoureusement faux

[jpl33730]

Daudet je ne peux laisser passer de telles contre vérités Aucune des sondes mentionnées ne passent 60MHz en 1/1 , atténuation qui est le coeur du débat et je n'insiste pas sur les fausses informations des capacités d'entrées
Pour un champion de la data sheet je vous trouve gonflé
AH! parfois on perd de son prestige à vouloir avoir raison à tout prix.

Pour moi le débat est clos et vous laisse la place.

[DAUDET78]

Pour moi le débat est clos et vous laisse la place.

merci, c'est préférable .

[gwgidaz]

Bonjour,

Gwgidaz : merci pour ce mini cours, j'en ai appris plein de chose, donc ces valeurs me semble bien.

Jpl33730 : Voici le schéma actuel :

Pièce jointe 338913

Le protocole de mesure est simple, je connecte l'oscillateur en entrée du circuit, j'alimente le circuit avec une alimentation stabilisé à 12v et je mesure le signal de sortie avec un oscilloscope en utilisant une sonde en position 1X et accordée avec l'entrée de l'oscilloscope.

Il me reste juste à trouver le bon transistor qui puisse amplifier le signal vers les 20Vpp car actuellement avec le BC548B, je suis à 14Vpp.

Jérémy

Bonjour,

il manque deux condensateurs de découplage sur ton schéma : sur l'alimentation , et sur R2. ( 100 F)

Tu ne nous dis pas sur quelle résistance de charge tu veux 20 volts pp . Sur 1000 Ohms, ça fait 50 mW de puissance de sortie. Sur 50 ohms, ça fait 1 watt... ( P= Veff au carré / R)

La tension RF sur le collecteur est égale au courant collecteur( sa composante 2MHz) multiplié par la résistance en parallèle sur le circuit accordé ( V = R i)

Si tu veux plus de puissance, il faut augmenter les crêtes de courant collecteur , donc baisser R2 , et surtout la découpler...
Pour cela il faut peut-être plus d'excitation. Comme on te l'a proposé, tu pourrais mettre un étage collecteur commun entre l'oscillateur et ton ampli classe C. D''autant plus si tu cherches une grande stabilité , car ainsi l'oscillateur verra une résistance grande et constante. Il oscillera alors "du feu de dieu"...
cet étage collecteur commun pourrait avoir une résistance d'émetteur ( non découplée!) de l'ordre de 1000 ohms, sous 3V continu. il peut ainsi sortir de crêtes de 3 mA dans la base du suivant...

Si vraiment tu veux avoir 20 VPP sur 50 ohms, c'est à dire 1 watt, il faudra penser à autre chose pour le transistor de sortie: 2N2218, 2N2219, BC 142, ...
Mais pour sortir en 50 ohms, il faudra que ton circuit joue le rôle de transformateur d'impédance...Ce qui est une autre histoire...

[Simarre]

jpl33730 : Voici le circuit actuellement :

osc.jpg

En sortie de C2, j'installerais une inductance de 2.232µH pour faire un "semblant" système RFID, dès qu'un tag passera à proximité, il sera détecter par un seuil de tension et servira à démarrer un système le tous sans contact.

gwgidaz : J'ai rajouter un condensateur de découplage sur R8 de 100pF car à 100nF j'ai ça :

osc2.jpg

C'est une contrainte du cahier des charges données par les professeurs : 2.2Mhz 20Vpp
D'accord, c'est ce que je pensais pour les transistors, car en simulation, je trouvais que c'est compliquée de les faire monter plus haut ...

Simarre

[gwgidaz]

jpl33730 : Voici le circuit actuellement :

Pièce jointe 338947

En sortie de C2, j'installerais une inductance de 2.232µH pour faire un "semblant" système RFID, dès qu'un tag passera à proximité, il sera détecter par un seuil de tension et servira à démarrer un système le tous sans contact.

gwgidaz : J'ai rajouter un condensateur de découplage sur R8 de 100pF car à 100nF j'ai ça :

Pièce jointe 338949

C'est une contrainte du cahier des charges données par les professeurs : 2.2Mhz 20Vpp
D'accord, c'est ce que je pensais pour les transistors, car en simulation, je trouvais que c'est compliquée de les faire monter plus haut ...

Simarre

Bonjour,

Si tu as une instabilité, il faut découpler mieux l'alimentation du transistor. ou bien passer en classe B .
Il ne faut JAMAIS découpler un émetteur par une capacité faible . Et 100 pF, c'est trop faible à 2,2 MHz puisque ça fait une impédance de 700 ohms: en parallèle sur la 33 ohms...Donc pas d'effet.

Que signifie "en sortie de C2"?