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[Terminé] Générateur de fonctions "junior"

  1. Tropique

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    juin 2005
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    [Terminé] Générateur de fonctions "junior"

    ATTENTION!

    Pour ceux qui ne sont pas interressés par la discussion du projet, mais uniquement par la réalisation, celle-ci commence en #45 ici:
    http://forums.futura-sciences.com/sh...post1904222#45





    Hello,

    Depuis que les XR2206, ICL8038 et autres MAX038 ont cruellement été "obsolétisés" par leurs parents respectifs, c'est toute la communauté des amateurs d'électronique qui est en deuil...

    Pour pallier à ce manque, je vais vous proposer un petit projet de vacances qui permettra d'émuler ces circuits, et de construire un petit générateur, simple mais de bonne qualité, avec une démarche minimaliste: pas de fioritures, pas de fonctions compliquées, pas de décoration à base de LEDouilles qui flashouillent, rien que l'essentiel.
    Ce projet n'utilisera que des composants standards, bon marché, sourcés par des dizaines fabricants, pour éviter les mésaventures des circuits précités.
    Toujours dans l'optique amateur-débutant, l'alimentation devra se faire avec une tension basse, unique, et sera donc éventuellement compatible avec une alimentation par piles ou un adaptateur mural bon marché.
    Le résultat sera un appareil sans prétention, mais fiable et efficace, couvrant 99% des besoins en génération de signal de l'expérimentateur, depuis la BF jusqu'à la HF.

    Pour ce projet, je vais adopter une démarche différente de celle des projets que j'ai déjà proposés: il s'agissait toujours de travaux aboutis, réalisés au préalable, et éprouvés, parfois durant des années.
    Ici, rien de concret n'existe à l'heure actuelle, et je vais créer les différentes parties du projet en temps réel, et en interagissant avec ceux qui le désirent. Je souhaite donc que ce soit une oeuvre participative et collective, et chacun est invité à mettre sa pierre à l'édifice, ou au moins à faire des remarques (constructives).

    Je rassure tout le monde, en particulier les modérateurs, ce projet ne tournera en aucun cas en "eau de boudin", même si la participation n'est pas celle escomptée, j'ai les épaules assez larges pour mener l'entreprise à son terme, et même si rien de concret n'existe actuellement, j'ai dans la tête une idée assez précise de ce que je compte obtenir.


    Il est temps d'entrer dans le vif du sujet.

    Voyons d'abord comment est construit un générateur de fonctions:

    Intégrateur
    A la base, il y a un oscillateur créant des triangles grâce à un intégrateur. Celui-ci peut-être réalisé de différentes manières, les deux plus courantes étant l'intégrateur opérationnel, utilisant un ampli inverseur à grand gain, et la charge/décharge d'un condensateur par des courants constants.
    Quand un fonctionnement à fréquence élevée est requis, c'est généralement cette dernière solution qui est retenue: à fréquence élevée, les caractéristiques d'un ampli opérationnel se dégradent, et ne permettent plus la génération d'un triangle correct.
    C'est la première méthode que nous utiliserons.

    Détecteur de niveau / Trigger
    Pour détecter quand le triangle a atteint le niveau correct, il faut un circuit qui fasse la détection, et inverse périodiquement le processus de charge/décharge. Ce peut être un trigger de schmitt, ou un comparateur à fenêtre associé à une bascule. Nous utiliserons un trigger de schmitt.

    Conformateur sinus
    Nous avons maintenant le triangle (sur le condensateur), le carré (en sortie du trigger), il reste à synthétiser le dernier élément de la trilogie classique: le signal sinus.
    Traditionnellement, cette fonction est basée soit sur des conformateurs à diodes, qui approximent le sinus par des segments de droites, soit sur des éléments non linéaires. Pour cette fonction, à peu près tout ce que l'électronique compte de non-linéaire a été mis à contribution dans le passé: jFETs, diodes zener, MOS, paires différentielles, multiplicateurs analogiques, etc.

    Ampli de sortie
    Il faut ensuite amener la forme d'onde sélectionnée au niveau et à l'impédance correcte. C'est le rôle de l'ampli de sortie, associé à son atténuateur. L'impédance de sortie est traditionnellement de 50ohm, et c'est aussi cette valeur qui sera retenue ici.

    Dans la suite, nous commencerons à examiner plus en détail les blocs de fonction.

    A bientôt...

    -----

    Dernière modification par gienas ; 29/09/2008 à 15h14. Motif: Ajouté le "warning" du début
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  2. letitandu01

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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    salut
    un gbf miniature et facile a réalisé existe deja, c'est avec le max38
    et j'ai mis un lien vers la doc dans le sujet outils du forum projet electronique.
    et il y en a pour moins de 100€.
    la vie est un long chemin plein d'obstacles
     

  3. Tropique

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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Certes, mais une fois que les revendeurs auront épuisé leurs stocks, ce sera fini pour de bon:
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  4. PIXEL

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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    il est sur que ce fabuleux circuit , qui était ajusté UN PAR UN à la sortie de fonderie avant encapsulage , est devenu un dinosaure à cette époque de produits cheaps et tongs...

    bon courage pour cette étude !
     

  5. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Oscillateur

    A tout seigneur, tout honneur, voyons en premier lieu le coeur du générateur.

    Il va falloir sélectionner un type de trigger de schmitt à la fois rapide, précis.... et peu coûteux. C'est probablement la décision technique la plus importante du projet, car c'est en grande partie de cet élément que vont dépendre les performances du générateur.
    J'ai opté pour un trigger en techno HCMOS, l'humble 74HC14.
    C'est un choix qui peut surprendre, mais voyons objectivement le pour et le contre:

    Pour:
    • Prix
    • Disponibilité
    • Haute impédance d'entrée
    • Rapidité
    • Stabilité
    Ces deux derniers points demandent un éclaircissement: ce circuit peut être considéré comme rapide, car rebouclé directement sur lui-même, il oscille facilement à plusieurs dizaines de MHz. Réaliser l'équivalent avec du discret ou des comparateurs rapides demanderait des efforts significatifs.

    La stabilité ne semble pas à priori un des points forts de ce circuit: tous les paramètres, tels que temps de propagation et résistance de sortie varient avec la température. Il y a par contre un fait peu connu, inhérent à la technologie CMOS, c'est que les seuils de trigger ont une extrême stabilité en température. Donc, si l'on a une tension d'alimentation bien stable et que les composants externes sont également de qualité, on aura un oscillateur très stable.

    Contre:
    • La dispersion initiale des seuils
    C'est le seul inconvénient sérieux, mais il est de taille. On ne sait pas à priori quelle va être l'amplitude du triangle, ni à quelle fréquence exacte il va osciller.
    C'est assez ennuyeux, mais comme c'est le seul souci, on va faire le nécéssaire pour s'en accommoder. En pratique, chaque gamme aura un condensateur d'appoint qui permettra d'arriver à la fréquence souhaitée quel que soit le circuit utilisé, et en aval, un ajustable "normalisera" l'amplitude pour la suite du traitement. Rien de réellement catastrophique donc, en regard des avantages apportés par cet IC.

    Il va maintenant falloir créer un oscillateur adéquat autour de cet élément. Pour cela, examinons d'abord le fonctionnement d'un oscillateur simple, classique, et les modifications à apporter pour en faire un vrai générateur de fonctions: voir SchmittOsc

    On constate un certain nombre de choses:
    -Le triangle n'est pas linéaire: les charges/décharges du condensateur sont faites avec une simple résistance, et il en résulte des segments d'exponentielle.
    -Le triangle n'est pas symétrique: les seuils n'étant pas symétriques autour de 2.5V, les courants de charge et de décharge sont aussi différents, d'où l'assymétrie.

    Ces deux problèmes pourront trouver un remède unique: si les charges/décharges se font par des sources de courant, on va à la fois linéariser les pentes, et les rendre indépendantes du niveau, et donc des seuils.

    Il va également falloir songer à une méthode de réglage de la fréquence: il ne serait pas pratique de rendre le condensateur ou la résistance variable, et de plus, tout générateur qui se respecte a une commande en tension.

    Voici donc le circuit modifié pour tenir compte de ces points: CmosVCO .
    Q1 et Q3 sont les sources de courant (+) et (-), et elles sont commutées via leurs émetteurs et les résistances R5 R6. Le fonctionnement en base commune et la commutation par les émetteurs permettent de n'ajouter qu'un délai négligeable comparé à une simple résistance.
    D'autre part, la très haute impédance de sortie en base commune permet de garantir une linéarité excellente du triangle, comme le montre la simu. Je souhaite arriver à une linéarité globale de 0.1%, objectif qui est ici facilement atteint.
    La fréquence va être fixée par le courant dans R1 R3, et donc par la tension à leurs bornes.
    Dans le cas de R3, cette tension est l'image de celle sur R4, puisque les deux transistors ont la même tension de base, or la tension sur R4 est asservie par l'AOP pour égaler exactement la tension d'entrée (et de contrôle) V2. D'autre part, le courant dans Q2 est "mirroré" par Q3 et Q4, ce qui assure la symétrie des courants de charge/décharge, et donc celle de la forme d'onde.
    En résumé, la tension V2 va contrôler linéairement la fréquence de sortie.

    A suivre....
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  6. letitandu01

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    Re : Oscillateur

    merci pour la precision pour le max38 car quand j'ai ergardé (en mai) ils en produisaient encore, il est possible que ce soit due à un manque de demande,
    car le mien il es sur plaque a essay et je suis monté a 36Mhz, il fait de des triangle parfait en plus.

    mais bon au final ton sujet est bien utile car il faut bien pouvoir séquipé.

    je suppose que tu l'as deja réalisé???
    la vie est un long chemin plein d'obstacles
     

  7. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Oscillateur: suite

    Petite précision avant de continuer: le MAX038 était un circuit remarquable, mais pas tellement bon marché: autour d'une trentaine d'euros. Ici, le but est de réaliser le générateur complet pour environ la moitié de ce prix. Il ne faut pas oublier que, pour beaucoup d'amateurs jeunes et peu fortunés, 100€ représente un budget significatif (que les gros salaires quittent la salle!).

    Continuons avec notre oscillateur. Car nous n'en avons pas terminé, loin de là. En électronique, comme dans tout domaine technique, il ne faut pas être trop vite satisfait. Nous allons donc "jouer" un petit peu avec notre montage, pour évaluer ses performances. Pour le moment, cela va se faire sur simulateur, puisque c'est plus simple, et qu'on en est qu'au stade du dégrossissage. Lorsque les résultats simulés seront satisfaisants, il sera temps de passer à une maquette physique, pour voir quelles corrections sont nécéssaires.

    On va d'abord "toiletter" un peu le circuit d'hier afin de l'adapter à nos exigences.

    En effet, je désire atteindre une fréquence maximale de 10MHz, et je souhaite que la commande du VCO se fasse de 0V à 1V fond d'échelle. Pourquoi ces valeurs, et pourquoi même se préoccuper d'avoir des valeurs nettes et rondes? Après tout, il s'agit d'une commande interne, et si elle se faisait p.ex. entre 1.244V et 4.37V, cela ne changerait rien.
    Si je tiens à normaliser ces valeurs, c'est pour permettre d'utiliser facilement le VCO en tant que tel, comme bloc de fonction autonome. Cela peut être très utile lorsqu'on fait "sur table" une maquette de PLL p.ex.: les équations ont des beaux coéfficients bien propres, et on ne risque pas la migraine en faisant des calculs mentaux pour changer un paramètre p.ex.
    En plus, un tel VCO peut aussi se montrer utile si on s'intéresse à la musique électronique et au bio-feedback, entre autres.
    Et comme ça ne coûte pas un eurocent de plus, on aurait tort de s'en priver.
    La gamme de 0-1V semble faible, mais elle peut facilement être adaptée avec un simple diviseur résistif, pour faire du 0-10V p.ex. Le contraire exigerait un ampli.
    Autre adaptation, l'alimentation va se faire en 6V: c'est le maximum pour le 74HC14, et ça permettra d'optimiser la vitesse et la dynamique. Et c'est compatible avec une pile de 9V, moyennant un régulateur LDO.

    Voici donc le circuit adapté, NewVCO.
    On peut constater, que pour 0.3V d'entrée on a bien 3MHz de sortie.
    Nous allons continuer en testant les extrêmes de la gamme. On commence par le bas, avec 0.1V: NewVCO l.
    Et là, premier couac: on s'attendrait à obtenir 1MHz, au lieu de cela, on est à 538KHz....
    Ne nous décourageons pas, et testons le haut de la gamme, 1V: NewVCO h.
    Et là, nouvelle déconvenue, au lieu des 10MHz escomptés, on n'est qu'à 8.46MHz...
    Et oui, c'est ça la vraie vie: la route est longue, la pente est forte, et rien n'est simple ni acquis d'avance.
    On va faire une petite pause, le temps de vous laisser réfléchir aux problèmes, et peut-être de trouver une solution...

    A+
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  8. thomas84

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    avril 2008
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    Re : Oscillateur: suite

    Bonjour,

    ce projet m'interesse et j'essaie de le suivre en même temps que ton avancement. J'aurais deux questions sur les simulations.
    1) Tout d'abord au niveau de l'alimentation 6V. J'aimerais avoir la certitude que VCC est utilsé pour récupérer le signal provenant de V1 pour être réinjecter sur l'alim du LM324

    2)Ensuite sur mes simulation j'obtiens un résultat différent du tien. Mon signal est disymétrique (cf image jointe). A mon avis cela vient du modèle du 74HC14 que j'utilise (celui de mon simulateur). Aurais tu le modèle que tu utilise pour ta simulation ou alors mon schéma comporterais-il une erreur (a priori non mais bon).
    Comme dfférence j'ai : différence des niveaux de tensions, A 1volt de commande j'ai bien une fréquence propre de 10MEG par contre à 0.1 volt j'ai rien du tout

    Merci
    Images attachées
    Dernière modification par thomas84 ; 07/08/2008 à 12h10.
     

  9. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Tu as inclus deux fois le schéma, je ne vois pas ta forme d'onde. Le modèle de 74HC14 est le suivant:
    Code:
    *
    *
    * Schmitt-inverter gate
    * tpd 41n/15n/12n
    * tr 19n/7n/6n
    * VT+ 1.18/2.38/3.14
    * VT- 0.52/1.4/1.89
    .SUBCKT 74HC14  A Y  VCC VGND  vcc1={vcc} speed1={speed} tripdt1={tripdt}
    .param td1=1e-9*(15-3-3)*4.0/({vcc1}-0.5)*{speed1}
    *
    XIN  A Ai  VCC VGND  74HC_IN_S_1  vcc2={vcc1} speed2={speed1}  tripdt2={tripdt1} 
    *
    A1  Ai 0 0 0 0  Yi 0 0  BUF  tripdt={tripdt1}  td={td1}
    * 
    XOUT  Yi Y  VCC VGND  74HC_OUT_1X  vcc2={vcc1} speed2={speed1}  tripdt2={tripdt1}
    .ends
    *
    Et le 324 est bien alimenté par les 6V.

    Continuons, et essayons d'analyser ce qui cause les défauts constatés. Voyons d'abord ce qui se passe dans le bas de la gamme, voir défaut l:
    Si l'on examine le signal carré, on remarque que les niveaux sont différents de la tension d'alimentation: il y a un décalage d'environ 456mV de part et d'autre. L'origine de ce décalage est facile à comprendre: la sortie est chargée par R5 et R6, qui la tirent vers l'état opposé. Comme les transistors de sortie ont une résistance non-nulle, cela se traduit par cette tension de 456mV.

    Comment cela peut-il influencer la fréquence?
    Supposons p.ex. que la sortie soit à l'état bas: Q3 est mis hors service par R5, et la source de courant basée sur Q1/R3 est active. Si la sortie de porte avait une résistance nulle, R6 viendrait se mettre en parallèle avec R3 et tendrait à augmenter le courant. Mais, en réalité, le potentiel de 456mV se trouve appliqué à l'entrée du diviseur résistif formé par R6 et R3, et va appliquer une tension résiduelle sur l'émetteur de Q1. Cette tension va donc valoir 0.456*100/(100+390), soit environ 93mV. Donc, en principe, lorsque cette tension sera atteinte, aucun courant ne devra circuler, et la fréquence sera égale à 0.

    On est donc confronté simplement à un décalage de zéro. Un certain nombre de remèdes sont envisageables:

    -On peut laisser les choses en l'état, et ajuster la butée basse du réglage de tension pour tenir compte du décalage. J'exclus cette option, puisque je désire "normaliser" la tension d'entrée.
    -On peut additionner un décalage opposé à la tension de contrôle. Je préfère ne pas utiliser cette solution pour deux raisons:
    -En l'absence d'alimentations négatives, il faudrait chipoter un peu et rajouter un étage à AOP.
    -La tension d'offset va dépendre de la résistance de sortie de la porte, qui possède un coéfficient de T° positif assez élevé. Il en résulterait une stabilité du zéro et des basses fréquences assez médiocre.
    -Enfin, on peut mettre les résistances R1 et R3 hors circuit lorsqu'elles sont inactives grâce à des diodes. Puisque la tension de déchet vaut au maximum 0.5V environ, il suffira d'en mettre une seule pour que le courant devienne négligeable. On peut voir le résultat sur NewVCO1: la fréquence est maintenant de 1.289MHz, donc trop élevée, mais n'oublions pas que c'est l'ensemble des fréquences qui a été décalé vers le haut, ce n'est donc pas nécéssairement incorrect, et par la suite, il sera toujours possible de rectifier l'ensemble des fréquences.

    A suivre....
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    Dernière modification par gienas ; 07/08/2008 à 16h00. Motif: Rétabli image récalcitrante
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  10. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Il reste maintenant à rectifier le second défaut.
    Pour en identifier la cause, il suffit d'examiner attentivement les images NewVCO l et NewVCO h du message #7: on remarque que l'amplitude du triangle passe de moins de 1.4V càc en l, à 2.3V en h.
    Il est clair que c'est cette augmentation d'amplitude qui cause des soucis: si la pente du triangle est correcte, mais que son amplitude augmente, sa fréquence ne peut que baisser.

    S'agit-il d'une modification des seuils du trigger à fréquence élevée?
    Non, c'est tout simplement le temps de propagation qui est en cause: quand l'entrée détecte qu'un seuil est atteint, elle transmet l'information vers la sortie, mais ce transfert n'est pas instantané, et pendant tout ce temps, le condensateur continue à intégrer; il y a donc un dépassement, d'autant plus élevé que la pente est forte.
    Ce problème n'est pas particulièrement lié à ce générateur: il existe depuis que les générateurs de fonction existent. La solution traditionnelle est de modifier dynamiquement les seuils du trigger de schmitt, de façon à anticiper le temps de propagation.
    Dans les designs discrets, c'était fait en général en mettant un petit condensateur d'avance de phase en parallèle avec une des résistances du trigger de schmitt. Dans les circuits intégrés, on utilise des techniques ayant des effets similaires.

    Malheureusement, ici, rien de tout cela n'est possible: le trigger est une "boîte noire" à l'intérieur de laquelle on n'a pas accès. Les corrections traditionnelles ne sont donc pas applicables.
    Comment allons-nous pouvoir arriver au même résultat par des moyens non classiques?

    Vous le saurez en lisant le prochain épisode.

    A suivre....
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     

  11. letitandu01

    Date d'inscription
    février 2008
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    c'est vrais que le max 38 coute cher mais le reste ne coutte pratiquement rien.

    tu parle en épisode, c'est de la sf? ha non du FS electronique.

    bon j'attend patiament la suite.
    la vie est un long chemin plein d'obstacles
     

  12. Kr3st

    Date d'inscription
    mai 2006
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Citation Envoyé par letitandu01 Voir le message
    c'est vrais que le max 38 coute cher mais le reste ne coutte pratiquement rien.

    tu parle en épisode, c'est de la sf? ha non du FS electronique.

    bon j'attend patiament la suite.
    Le max038 n'est plus fabriqué, donc je ne vois pas l'intérêt de continuer à développer des circuits l'utilisant.
    Impossible à dépanner puisque pratiquement plus disponible.


    Projet très interessant, j'attend la suite également
     

  13. thomas84

    Date d'inscription
    avril 2008
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Salut!

    Alors j'ai une idée pour résoudre le problème, même si je pense être dans le faux je me lance.

    N'est-il pas possible de mettre un "circuit de commande" (transistor ou autre) sur le trigger pour empécher la capa d'intégrer quand le seuil est atteint?
    Si la solution va dans ce sens là j'avoue que je n'ai aucune idée de comment placer cette commande dans le schéma.
    Si la réponse ne va pas dans ce sens je m'excuse pour les absurdité que j'ai dites mais j'essaye de pas laisser tout le boulot à tropique lol.

    Cordialement
     

  14. Tropique

    Date d'inscription
    juin 2005
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Résumons le problème de l'épisode précédent:

    Il nous faut trouver une méthode pour modifier les seuils du trigger, de façon proportionnelle à la fréquence, précise, et sans accéder à la circuiterie interne du trigger. Exigences subsidiaires: il faut que cette méthode soit simple et ne coûte pas plus de trois sous.

    L'altération des seuils peut se faire grâce à l'addition de contre-réaction: un trigger de schmitt est fondamentalement un dispositif à réaction positive, et si on lui applique une réaction négative, on va réduire l'hystérésis et donc l'écart entre les seuils. C'est vite dit, mais en pratique, cela semble horriblement compliqué de venir greffer un tel "machin" sur l'oscillateur existant sans tout bouleverser.
    Et pourtant, avec un peu d'astuce, il est possible de trouver une solution lumineusement simple: voir VCO 10Meg.
    Une simple résistance a été rajoutée en série avec le condensateur; elle ne change rien aux courants de charge, puisque ceux-ci sont déterminés par les sources de courant. On peut voir par contre l'effet sur l'entrée du trigger (trace rouge): le courant de charge qui passe par cette résistance y développe une chute de tension, alternativement positive et négative, qui vient s'opposer à l'hystérésis. L'effet est d'avancer les instants de commutation, et donc de compenser les délais internes.
    La beauté du procédé, outre sa simplicité, c'est qu'il s'adapte précisément et automatiquement à la fréquence de commande, puisque celle-ci dépend du courant, et que celui-ci passe par la résistance.
    On voit que la fréquence est de 13.57MHz, donc sensiblement trop élevée, mais à ce stade, nous nous intéréssons aux rapports de fréquences, plutot qu'à la valeur absolue.
    Voyons ce qui se passe à 0.1V d'entrée: VCO1Meg.
    La fréquence est maintenant de 1.38MHz, on est donc à peu de chose près dans le bon rapport.

    Maintenant que notre "moteur" de génération est fonctionnel, il va falloir s'intérésser aux détails pratiques: le dimensionnement des composants pour aboutir aux valeurs cibles, mais aussi les circuits périphériques: comment exploiter valablement les signaux de sortie, comment générer la tension de commande, quelle structure de sélection de gamme adopter, etc.

    C'est ce que nous verrons dans le prochain épisode de:

    ------------The Generator----------

    Et en attendant, pour patienter, voici un autre "Generator":
    http://generatorblog.blogspot.com/

    A suivre...
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  15. Tropique

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    juin 2005
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    Re : Générateur de fonctions "junior"

    Alors j'ai une idée pour résoudre le problème, même si je pense être dans le faux je me lance.
    Il n'y a pas de honte à essayer de proposer des solutions constructives....


    Continuons, avec une version qui commence à s'approcher du circuit final: VCOprov.

    Les valeurs de sources de courant sont adaptées, le condensateur de timing a été scindé, C3 représentant un condensateur qui sera ajustable dans le circuit réel; la résistance de compensation R9 a une valeur assez biscornue, on verra à quoi on aboutira avec le modèle physique.
    Les valeurs modifiées donnent à peu près les bonnes valeurs de fréquence, à quelque pourcents près. Au stade de la simulation, il serait stérile de se ruiner le pas de vis à essayer d'obtenir des valeurs exactes au millième près, tout serait de toutes manières à recommencer au niveau de la maquette. Concentrons nos efforts sur des choses utiles.

    On peut discuter des valeurs de courant/capacité qui ont été choisies pour arriver aux fréquences correctes: on peut en théorie arriver aux mêmes résultats avec un condensateur plus petit ou plus grand, à condition de modifier le courant, et donc les résistances R1 à R4 dans les mêmes proportions.
    Un condensateur plus petit aurait l'avantage de réduire le courant, et donc la consommation; à priori, quelque chose d'utile, puisqu'on envisage une alimentation par piles.
    On ne peut cependant pas aller trop loin dans cette voie: si l'on diminue la capacité, cela veut dire que la proportion de la capacité parasite dans la capacité totale va augmenter. Or, la capa parasite est moins controlable qu'un composant, et elle des propriétés médiocres, notamment sur le plan de la stabilité en T°.
    D'autre part, une capacité plus faible sera plus sensible aux effets de couplage et d'injection de charge, notamment en provenance du signal carré.
    Pour ces raisons, il serait imprudent de descendre sous une centaine de pF. Ici, j'ai choisi d'être confortablement au-dessus, mais rien n'empêche ceux qui le souhaitent de se livrer à des expérimentations: par exemple, si on désire une fréquence maxi plus élevée.


    Un mot à propos des diodes.
    On peut remarquer qu'elles sont non spécifiées; en fait ce sont les diodes par défaut du simulateur. Ce sont de petites diodes, à très faible surface, typiques des processes de circuits intégrés. Ce qui n'a rien d'anormal, puisque LTspice est à la base un outil de simulation et de conception de circuits intégrés. Mais le problème, c'est qu'il est impossible d'acheter de telles diodes, du moins en tant que composant individuel. il faudrait donc les remplacer par des diodes de type 1N4148 p.ex. Mais là, il y a un problème: les modèles de diodes semblent mal rendre compte de certaines propriétés des diodes ultra-rapides, qui sont dopées à l'or pour controler la durée de vie des porteurs de charge.
    En commutation "naturelle", càd quand aucune polarisation inverse n'est appliquée après une phase de conduction, les diodes des modèles évacuent une charge importante vers l'extérieur, qui se traduit par la présence d'une tension aux bornes de la diode pendant 10 à 50ns, selon le modèle utilisé. Dans une diode physique, ce phénomène est pratiquement absent. C'est donc un aspect de la simulation qui risque de poser des problèmes lorsque le schéma sera traduit dans la réalité. Cela dit, pas de panique, même si les diodes réelles se comportent en définitive plus ou moins comme leurs modèles, il est possible de trouver des solutions, en ajoutant une diode schottky supplémentaire en série p.ex. On verra ce qui se passe au niveau de la maquette, et quels remèdes appliquer si nécéssaire.


    Il va aussi falloir extraire les signaux de sortie, et les extraire "proprement".
    Ce n'est pas une tâche aussi simple qu'il y parait: pour le carré, il n'y a pas vraiment de difficulté, puisque c'est un signal robuste et à faible impédance, mais le triangle est plus délicat, et il va falloir le prélever sous une impédance très élevée pour ne pas le dégrader.

    L'option la plus évidente, un AOP en suiveur, n'est pas réaliste dans notre cas: ce n'est pas avec un LM324 qu'on va y arriver, et si les ICs capables de le faire sont nombreux, ce sont des spécialités plutot que des commodités, et en choisir un signifierait un "mariage" avec un fabricant précis, ce que je souhaite éviter.

    La solution discrète traditionnelle est un suiveur composite, avec un FET à l'entrée: voir FetBuff.
    La linéarité est suffisante, de même que la bande passante: environ 38MHz, voir FetFreq. Et grâce au FET, le courant d'entrée (aux basses fréquences) est négligeable. Les inconvénients sont une consommation non-négligeable (4mA), même avec un suffixe A, et une dispersion inhérente aux FETs, même lorsqu'ils sont triés, comme ici.

    J'ai essayé d'explorer d'autres voies, comme le circuit "répéteur". Cette variante de buffer peu connue est un composite un peu particulier, dans lequel le transistor d'entrée fonctionne à Vbc=0. C'est une condition qui ne convient pas à tous les transistors, mais le BC557 est parfaitement à l'aise: voir BipBuff. La linéarité est bonne, et la bande est plus élevée que dans le cas précédent: plus de 200MHz, voir BipFreq. La consommation est de 2.8mA.
    Le mode de fonctionnement "boostrappé" du transistor d'entrée annule ses capacités parasites, ce qui explique la bonne bande passante et la faible capacité parasite d'entrée malgré l'utilisation d'un transistor BF ayant des capas importantes, comme le BC557.
    Le prix à payer est un courant d'entrée non-nul: environ 190nA.
    Un autre avantage de ce circuit est sa prédictibilité: il n'y aura pas de variation du niveau DC de sortie avec des transistors différents.

    A suivre....
    Images attachées
    Dernière modification par azer ; 08/08/2008 à 15h56.
    Pas de complexes: je suis comme toi. Juste mieux.
     


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