Générateur de fonction à base de DDS: amplification

[invitedc4c7c69]

Ces driver sont généralement designé pour des charges capacitives, ma charge étant inductive, penses-tu que cela puisse poser problème... étant donné que l'étage de sortie est constitué également de MOSFET, ça devrait jouer...
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[Tropique]

Non, il ne devrait pas y avoir de probléme. La datasheet précise:

These devices are essentially immune to any form of
upset, except direct overvoltage or over-dissipation.
They cannot be latched under any conditions within
their power and voltage ratings. These parts are not
subject to damage or improper operation when up to
5V of ground bounce is present on their ground
terminals. They can accept, without damage or logic
upset, more than 1.5A inductive current of either
polarity being forced back into their outputs.

La derniére phrase en particulier indique qu'il peut accepter des charges inductives.

[invitedc4c7c69]

Désolé d'etre passer à coté de ces parties importantes du datasheet... surtout dans le summary ! Merci

J'aimerais évaluer quel type de commande serait la mieux appropriée. Malheureusement, j'ai de la peine à différencier du magic sine wave d'une classe D par exemple.

Les deux cas me semblent très similaires. L'idée est de générer des pulses de duty cycle variable et de le répéter pour chaque 90° electrique. Pour avoir un sinus d'amplitude différente, le duty cycle est "attenué" pour l'ensemble de pulses.
A titre d'exemple, la figure 3 sur http://sound.westhost.com/articles/pwm.htm) qui semble être de la classe D et : http://fr.wikipedia.org/wiki/Classes...%A9lectronique
ou encore http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1071.pdf
La manière de générer le PWM est bien pensé (je ne connaissais pas) : sinus comparé avec un onde triangulaire.

Si je regarde les commandes PWM, j'observe environs 10 pulses par 180 ° electrique. Si dans mon application je désire obtenir un sinus de 500 kHz (T=2us), je peux estimer la fréquence PWM nécessaire : 1/2 T divisé par 10 = 0.1 us

cela signifie une fréquence PWM de 10 MHz, ce qui est très elevé.

A titre d'exemple, les drivers ont généralement des rise/fall time de 20 ns (min 10 ns je dirais)... Même si je fais l'hypothèse que je ne suis pas limité avec mon DSP et l'utilisation du mode High resolution PWM pour générer la commande, ça risque d'ètre limite de travailler à ces fréquences... mais faisable.

L'exemple est pour 500 kHz avec 10 pulses par 180°, je peux certainement travailler en dessous et ceci serait la fréquence max du sweep. Par contre je pense qu'il ne serait pas logique de travailler avec des MOS et une tension plus grande, cela augmenterait le rise-time...

J'ai de la peine à évaluer les risques de cette solution "digital", Qu'en penses-tu ?

Sinon il est p-e possible d'utiliser le mème principe que j'utilise pour le système 1 (image PWM précédente) ou la fréq PWM correspond +/- à la fréq du sinus...
et travailler plutot avec des niveaux discrets, je m'explique :
- la commande PWM est celle proposée dans l'image jointe, mais le duty cycle est fixe pour garder une "qualité" de signal constante.
- pour faire varier l'amplitude, je mets N ampli en // (donc N bobines) avec le même signal de commande. N pouvant être raisonnable (3-4 level)

Merci et bon w-e !

[Tropique]

Désolé d'etre passer à coté de ces parties importantes du datasheet... surtout dans le summary ! Merci

J'aimerais évaluer quel type de commande serait la mieux appropriée. Malheureusement, j'ai de la peine à différencier du magic sine wave d'une classe D par exemple.

Les deux cas me semblent très similaires.

Semblent.... effectivement, mais la différence est subtile (et importante).
L'idée de la classe D part du PWM: si p.ex. on veut générer une tension moyenne de V/2 à partir d'une tension d'alim 0 - V, on fait un découpage alterné à 50%, et on filtre.
Pour d'autre valeurs, on altère le duty-cycle de façon proportionnelle à l'amplitude souhaitée.
Pour connaitre les instants de commutation correspondant à la tension souhaitée, on peut comparer la tension de consigne à une rampe. Ce peut être une dent de scie, un triangle, ou un triangle asymétrique; peu importe.
C'est cette méthode qui est employée telle quelle dans les modulateurs classe D analogiques, et qui est émulée dans les DSP avec des accumulateurs, etc.
Cette méthode est théoriquement exacte pour des niveaux statiques.
Par contre, si le signal produire est variable, les choses se compliquent.
L'interaction des signaux dans le modulateur doit être vue comme un cas général d'intermodulation, qui doit être traité par les fonctions de Bessel. Déjà à ce stade, l'utilisation d'une dent de scie ou d'un triangle comme onde de référence donnera des résultats différents.
En principe, dans le cas général de la classe D, le signal modulant est asynchrone par rapport au triangle de référence. Si les signaux sont générés à partir d'une clock unique, comme dans ton cas, on en arrive à quelque chose comme ton animation PWM3L.gif sur wiki.
Mais ce ne sont pas encore des magic sinewaves: c'est juste un cas particulier de classe D.

L'idée est de générer des pulses de duty cycle variable et de le répéter pour chaque 90° electrique. Pour avoir un sinus d'amplitude différente, le duty cycle est "attenué" pour l'ensemble de pulses.

C'est ici que classe D et magic sinewaves se séparent: pour certains taux de modulation, certaines fonction de Bessel s'annulent. Si le signal modulant et de référence sont synchrones, cela va se traduire par l'annulation d'harmoniques. Si on s'éloigne encore plus de la classe D, et qu'on ajuste la position de certains flancs, en abandonnant la relation au triangle de la classe D, on peut annuler plusieurs harmoniques choisies simultanément.
Le résultat sera un train d'onde PWM ressemblant superficiellement à de la classe D classique, mais avec de légères différences, et ce sont ces différences qui vont permettre d'avoir une pureté spectrale bien meilleure que la classe D.
Pour ajuster l'amplitude, il n'est plus question d'altérer les instants de commutation, qui sont optimisés pour la réjection des harmoniques. Il faudra p.ex. agir sur la tension d'alim, mais la forme d'onde est coulée dans le bronze: pas question d'y toucher.

A titre d'exemple, la figure 3 sur http://sound.westhost.com/articles/pwm.htm) qui semble être de la classe D et : http://fr.wikipedia.org/wiki/Classes...%A9lectronique
ou encore http://www.irf.com/technical-info/appnotes/an-1071.pdf
La manière de générer le PWM est bien pensé (je ne connaissais pas) : sinus comparé avec un onde triangulaire.

Si je regarde les commandes PWM, j'observe environs 10 pulses par 180 ° electrique. Si dans mon application je désire obtenir un sinus de 500 kHz (T=2us), je peux estimer la fréquence PWM nécessaire : 1/2 T divisé par 10 = 0.1 us

cela signifie une fréquence PWM de 10 MHz, ce qui est très elevé.

A titre d'exemple, les drivers ont généralement des rise/fall time de 20 ns (min 10 ns je dirais)... Même si je fais l'hypothèse que je ne suis pas limité avec mon DSP et l'utilisation du mode High resolution PWM pour générer la commande, ça risque d'ètre limite de travailler à ces fréquences... mais faisable.

L'exemple est pour 500 kHz avec 10 pulses par 180°, je peux certainement travailler en dessous et ceci serait la fréquence max du sweep. Par contre je pense qu'il ne serait pas logique de travailler avec des MOS et une tension plus grande, cela augmenterait le rise-time...

J'ai de la peine à évaluer les risques de cette solution "digital", Qu'en penses-tu ?

Sinon il est p-e possible d'utiliser le mème principe que j'utilise pour le système 1 (image PWM précédente) ou la fréq PWM correspond +/- à la fréq du sinus...
et travailler plutot avec des niveaux discrets, je m'explique :
- la commande PWM est celle proposée dans l'image jointe, mais le duty cycle est fixe pour garder une "qualité" de signal constante.
- pour faire varier l'amplitude, je mets N ampli en // (donc N bobines) avec le même signal de commande. N pouvant être raisonnable (3-4 level)

Merci et bon w-e !

Si tu veux travailler à 400KHz, tu peux essayer de partir d'une fréquence de base 12x plus élevée, et controler l'amplitude avec une alim à découpage. Ca ne devrait pas être très compliqué, et ça devrait fonctionner avec un filtrage assez sommaire. Une commande multi-niveaux va donner un pas de réglage très grossier.

Pour essayer de voir l'impact des fonctions de Bessel sur le processus de génération, tu peux faire l'expérience mentale (et pourquoi pas réelle) suivante:

Imagine que tu génères du 100KHz en faisant passer deux signaux carrés dans un XOR, l'un à 900KHz et l'autre à 1MHz.
Si tu filtres, le résultat sera du 100KHz, mais en triangle, donc avec des harmoniques.
Si maintenant, tu modules en fréquence un des signaux de départ, de façon synchrone du 100KHz en t'arrangeant pour que la vitesse de décalage des phases s'annule vers le sommet du triangle (les deux fréquences instantanées identiques), le 100KHz va se "sinusoidaliser": le flux PWM sortant de la XOR sera devenu une magic sinewave.

[invitedc4c7c69]

Merci pour tes commentaires... ça aide bien...
Je dois travailler à fréquence variable et tension variable... si les instants de commutation sont coulé dans le bronze, je devrais avoir une sorte de "table" pour chaque fréquence. Ensuite pour la variation d'amplitude, il me faut quelque chose de disons plutôt rapide : l'amplitude du signal dépend de la distance primaire-secondaire (le primaire est un système portable), lorsque je fais une mesure, je dois pouvoir modifier l'amplitude en quelque ms... Si je pars sur une alim a découpage à tension variable, ça risque d'être limite de ce point de vue, non? (chargement de capacités à prendre en compte) Un pas de réglage grossier peut suffire je pense, surtout avec les tests que j'ai fait...

En fait en fonction du signal recu sur un circuit tertiaire, j'augmente ou non le gain en fonction du niveau de ce signal, afin d'obtenir une meilleure "résolution" et ètre dans le 0-3V de mon entrée ADC. je pourrais le faire sur le gain du tertiaire, mais j'amplifierais également le "bruit". Cependant des pas grossiers peuvent suffire. c'est pour cela que j'aimais bien la solution que tu proposais avec plusieurs ampli en //, surtout si je pars sur des driver limité à 15-20V...

J'ai tenté de faire l'expérience mentale, mais ça échoué, je vais retesté ça en simulant !

[Tropique]

Merci pour tes commentaires... ça aide bien...
Je dois travailler à fréquence variable et tension variable... si les instants de commutation sont coulé dans le bronze, je devrais avoir une sorte de "table" pour chaque fréquence.

C'est une possibilité, mais ce n'est pas certain que ça marche; la granularité de ta clock ne sera pas nécéssairement adaptée à la génération correcte des instants à toutes les fréquences. C'est pour ça que j'avais envisagé une autre possibilité:

Cela dit, ce n'est pas nécéssairement évident, et il faudrait peut-être adopter une stratégie assez différente de la DDS classique: p.ex. faire générer les instants de magic sinewave par un "engine" hardware séparé de ton DSP, mais clocké par un multiplieur de fréquence piloté par le DDS.

Ce qui aurait aussi l'avantage de décharger ton système principal d'une tâche assez exigeante.

Ensuite pour la variation d'amplitude, il me faut quelque chose de disons plutôt rapide : l'amplitude du signal dépend de la distance primaire-secondaire (le primaire est un système portable), lorsque je fais une mesure, je dois pouvoir modifier l'amplitude en quelque ms... Si je pars sur une alim a découpage à tension variable, ça risque d'être limite de ce point de vue, non? (chargement de capacités à prendre en compte) Un pas de réglage grossier peut suffire je pense, surtout avec les tests que j'ai fait...

Je ne pense pas que ce soit un problème si c'est c'est conçu correctement: à titre d'exemple, voici un régulateur étudié pour un modulateur SSB. Il génère une tension d'alim valant l'enveloppe du signal, et fonctionne donc à des fréquences vocales. C'est une application d'un ancien régulateur, le LM100, et depuis la technologie a quand même pas mal progressé: cette note d'application date de plus de ..... 40 ans!
Si c'était possible à cette époque, ça devrait l'être maintenant.

En fait en fonction du signal recu sur un circuit tertiaire, j'augmente ou non le gain en fonction du niveau de ce signal, afin d'obtenir une meilleure "résolution" et ètre dans le 0-3V de mon entrée ADC. je pourrais le faire sur le gain du tertiaire, mais j'amplifierais également le "bruit". Cependant des pas grossiers peuvent suffire. c'est pour cela que j'aimais bien la solution que tu proposais avec plusieurs ampli en //, surtout si je pars sur des driver limité à 15-20V...

Le problème avec ces drivers-ci, c'est qu'ils n'ont pas de disable de la sortie, ce qui risque de compliquer le fonctionnement pour que ceux qui sont inactifs ne perturbent pas le circuit.

J'ai tenté de faire l'expérience mentale, mais ça échoué, je vais retesté ça en simulant !

Une petite précision, la modulation en fréquence d'une des sources doit se faire avec du 200KHz synchrone du 100KHz de sortie (c'est la solution la plus intuitive pour une représentation mentale, mais ce n'est pas la seule, il y en a une famille, et si fallait implémenter réellement cette méthode, ce n'est pas nécéssairement celle-là qui serait retenue).

[invitedc4c7c69]

Ok pour l'alim... cependant suivant la position du secondaire, je tire pas mal de courant dessus... et je crains vraiment que le temps utile pour charger les capas soit >> qques ms... Je dois travailler sur capacité, il n'est pas enviseageable de faire un systeme portabe de petite taille (tenir dans la main) avec une alim 80V 1A dedans à mon avis!
Après il y a certainement des manières de faire que je ne connais pas. Je n'ai pas encore vu ton lien...

Un peu de nostalgie :

Apparemment, il faut que tu délivres à ta charge un courant constant; tu envisageais de faire ça en asservissant la tension, mais tu pourrais également adopter une topologie ayant de façon inhérente une sortie en courant: par exemple une structure de type OTA.
Tu aurais non seulement l'avantage d'un vrai courant constant instantané, y compris sur une charge réactive ou non linéaire, mais tu pourrais également te débarasser de ta boucle d'AGC, et chose encore plus importante, ça travaillerait en boucle ouverte. Or ce qui fait la difficulté (et donc le prix) des amplis de type Apex, c'est la nécéssité d'être stable en mode opérationnel.
Sans cette contrainte de stabilité en boucle fermée, la plupart des problèmes disparaissent ou se simplifient fortement.
J'ai dessiné en vitesse un exemple de structure d'OTA qui convient à ton application, si ça t'intéresse, il sera possible d'élaborer.
Autre avantage de l'OTA, la possibilité d'accepter n'importe quelle charge, court-circuit compris, sans dommage.

Peut-être ne pas mettre de côté la solution "linéaire" trop vite... les inconvénients que je vois pour un OTA sont :

- l'alim symétrique
- la taille (radiateurs...) Je n'arrive pas vraiment à me faire une idée là-dessus...
- le rendement

les avantages :

- pilotable par le DDS (même architecture, soft que maintenant)
- DSP pas trop chargé
- et tout les autres que tu avais cité
- p-e un peu plus lent en réponse (un changement de fréquence prend quand mème un peu de temps, cependant je n'ai pas encore optimisé la communication I2C avec le DDS et je réécris le 4 registre 32 bits chaque fois... je peux faire mieux)

Qu'en penses-tu ? Je risque finalement de rencontrer plus de problème avec le solution digital, selon moi.

[Tropique]

Ok pour l'alim... cependant suivant la position du secondaire, je tire pas mal de courant dessus... et je crains vraiment que le temps utile pour charger les capas soit >> qques ms... Je dois travailler sur capacité, il n'est pas enviseageable de faire un systeme portabe de petite taille (tenir dans la main) avec une alim 80V 1A dedans à mon avis!
Après il y a certainement des manières de faire que je ne connais pas. Je n'ai pas encore vu ton lien...

Un peu de nostalgie :


Peut-être ne pas mettre de côté la solution "linéaire" trop vite... les inconvénients que je vois pour un OTA sont :

- l'alim symétrique
- la taille (radiateurs...) Je n'arrive pas vraiment à me faire une idée là-dessus...
- le rendement

L'alim symétrique est un faux problème: c'est juste par facilité intellectuelle qu'il y a un 0V, mais ça peut être couplé en AC.
La puissance dissipée, et donc la taille des radiateurs va dépendre du produit du courant moyen par la tension d'alim (en gros).
Le rendement ne sera pas glorieux, puisque la charge est surtout réactive

les avantages :

- pilotable par le DDS (même architecture, soft que maintenant)
- DSP pas trop chargé
- et tout les autres que tu avais cité
- p-e un peu plus lent en réponse (un changement de fréquence prend quand mème un peu de temps, cependant je n'ai pas encore optimisé la communication I2C avec le DDS et je réécris le 4 registre 32 bits chaque fois... je peux faire mieux)
Qu'en penses-tu ? Je risque finalement de rencontrer plus de problème avec le solution digital, selon moi.

Moi je vois le linéaire au stade mise au point/ définition des paramètres/exploration/proof of concept, et quand tout est bien figé et fonctionne parfaitement, on digitalise ce qui peut l'être pour gagner en rendement, encombrement, etc, en cassant le moins possible les bons résultats obtenus au stade précédent.

[invitedc4c7c69]

Salut,

En fait, j'aimerais tout de même essayer à court terme la solution 2xDriver en full bridge avec une commande du type "grossière" (c-à-d 1 pulse par 180° electrique)... Je pense que si j'effectue la mesure de manière synchrone sur le tertiaire, (bon faudra définir à quel moment, car je pense que la phase du signal obtenu au tertiaire change avec le couplage... bref c'est p-e pas une bonne solution) mais j'aimerais voir ce que ça donne.

J'ai un module PWM clocké à 100 MHz.... le principe est simple, un timer incrémente jusqu'à atteindre un MAX et ensuite décrémente (profil montagne). Des registres de comparaison permettent de controler le duty cycle du PWM...

si je veux un PWM à 500 kHz, MAX prend la valeur de 100MHz/(2x500kHz) (le x2 à cause du profil montage) = 100

en résumé, il y'a 200 coups d'horloge. Pour obtenir la résolution autour de 500 kHz, mettons MAX = 101, cela me donne une fréquence PWM de 495kHz.

Résolution de 5 KHz, c'est pas suffisant... je peux utiliser la fonction Hiresolution PWM pour placer plus précisément le fall et rising edge, le problème est que je ne pourrai pas modifié la base de la fréquence PWM avec plus de résolution que 5 kHz, à moins de déplacer les fall et rising edge "tout le temps"...
je sais pas si tu me comprends, j'aimerais juste avoir à modifier la base de temps de mon PWM pour changer la fréq, sinon je pense que ça devient trop compliqué et il faut choisir une autre solution pour générer le PWM -> DDS + comparateur par exemple.

J'ai pas bien compris cette phrase en fait:

c'est juste par facilité intellectuelle qu'il y a un 0V, mais ça peut être couplé en AC.

Merci pour ton aide...

[invitedc4c7c69]

Penses-tu que je peux arriver à un meilleur résultat avec une amplification discrete type OTA, que le système APEX levelling loop utilisé actuellement. Je suis actuellement dans une phase de proof of concept... Si je pars sur l'idée que les résultats "fonctionnels" que j'obtiendrai en "digital" ne seront pas meilleurs (en mettant de coté le rendement et la taille du système) il est mieux de rester sur du linéaire...

Je travaille actuellement avec une configuration dans laquelle les bobines sont statiques (je modifie la position du secondaire) alors que normalement les bobines prendront place dans un device portable. les fonctions 1 et 2 ont été testé l'une après l'autre et il va falloir merger les deux fonctions pour terminer le proof of concept... Je pense rencontrer quelques problèmes lors du passage statique-portable et lors du merge des 2 fonctions... de plus le "rapprochement" des composants sur un PCB de taille réduite, pourrait également poser quelques problèmes (mais aussi les atténuer) si je fais mal mon boulot !

P-e serait-il plus judicieux de rester sur du linéaire , faire des bon prints, rendre le système portable (démonstrateur) et ainsi terminer le proof of concept !

Parce que finalemement ce qui me dérange avec le linéaire, c'est ce mauvais rendement (+taille) et la peine que j'ai à obtenir les "specs" que je me suis fixées. Mais sinon ça me plait !

Pas facile

[Tropique]

A moyens investis égaux, l'OTA devrait permettre une meilleure pureté spectrale que le digital. Il a aussi une régulation implicite de courant, et la possibilité d'accepter n'importe quelle charge.
Le revers de la médaille, c'est la dissipation: dans le meilleur des cas chaque VAR fourni à ta charge se traduit par plus d'un watt à dissiper dans l'ampli.
Il faut donc l'alim et les radiateurs qui vont avec.
Au niveau POC, j'opterais pour une solution linéaire, mais je ne suis pas à ta place, et la décision est tienne. La nuit porte conseil.