Générateur de fonction à base de DDS: amplification

[invitedc4c7c69]

Bonjour,

Je suis en train de réaliser ce qu'on pourrait appeler un générateur de fonction. J'utilise un DDS AD9835 interfacé par SPI.

La fréquence de travail se situe entre 0.9 et 1MHz. Le DDS me permet de générer des fréquences de 1 Hz à 30 MHz donc pas de souci de ce coté là. Le signal de sortie est de 1.2 Vpp.

Je désire amplifier ce signal "le plus possible". Je dispose d'une alimentation symetrique de +/- 15V (donc j'aimerais l'amplifier à 30Vpp environs). Ce système servira à driver une bobine de 22 uH de resistance < 10 Ohms (AC+DC). Il faut que le système puisse délivrer 100-150 mA.

Je cherchais à faire cela avec un simple ampli op, mais il faudrait un ampli op style video amp avec slew rate énorme pour faire le gain de 20 en unse seul fois. Je pense que ce soit pas une bonne solution. Qu'en pensez vous ? à l'heure actuelle j'essaie de le faire avec des composants discrets (transistor bipolaire type 2n2222) j'ai fait quelques simulations avec PsPice et le résultat était à mon gout, cependant sur plaque hirshmann c'est pas top, est-ce que la fréquence est critique pour faire un proto sur une plaque Hirshmann ? de plus, je suis pas super calé en electronique analogique et j'ai besoin d'aide :

Quels sont vos propositons pour ce type d'amplification ? Les divers étages à respecter...

faut-il plutot partir sur du discret, sur des Op Amps performants, FET ?

ça n'a pas l'air d'être un gros challenge mais j'ai fait pas mal de tests non concluant ! ça ressemble bcp à un générateur de fonctions qui délivre souvent dans les 100 mA avec une amplitude de 20Vpp !

Merci pour vos réponses !
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[Tropique]

Hello,

1MHz, pour une plaque d'essais, ce n'est pas énorme, mais si on demande du courant en plus, ça devient difficile: les inductances ne sont plus négligeables et deviennent difficiles à gérer.
Si tu veux 10V crête sur 10ohms, ça fait 1A, et les 2N2222 n'aiment certainement pas. Pour ce courant, il y a des buffers ou AOP de puissance, chez Linear, National et Analog. Point de vue slew-rate, GBW, etc, c'est peut-être un peu limite, dans ce cas, il y a les solutions "luxe": voir chez Apex p.ex. (fauchés s'abstenir).
Sinon, un bon ampli video, suivi d'un buffer en CC ou "diamond", réalisé avec de bons transistors: certains BD ont un Ft >100MHz, et sinon, quelques 2N2222/2907 en //.
Juste pour rigoler, voici une possibilité, mais attention: même si ça fonctionne bien, c'est beaucoup plus délicat à mettre en oeuvre qu'un IC tout fait de chez National ou autre: vu la bande, ça ne pardonne rien, et il ne faut même pas essayer en bread-board, ce serait la bacchanale intégrale:
http://forums.futura-sciences.com/el...ectif-ppm.html

[invitedc4c7c69]

Donc si je comprends bien, tu me conseilles d'utiliser un ampli videoqui me permettra d'amplifier mon signal de 1.2 Vpp a 30 Vpp environ... J'ai tester le AD811, mais impossible d'amplifier à la tension voulue, dois-je réaliser plusieurs étages d'amplification ? Ce composant me semble pourtant une "bête de course"...

Pour ce qui est de la charge, c'est pas vraiment 1 A que je vais faire passer! mais 150 mA max, la charge n'est pas complétement fixée et peut donc varier... l'idée est d'avoir un ampli à gain variable (comme dans un générateur de fonction) et le courant dans la charge pourrait aussi être limiter par une resistance... par exemple

Merci pour vos conseils, je continuerai à publier des infos sur ce forum car je vais de toute façon arriver à mes fins !

[Tropique]

J'ai l'impression qu'il vaudrait mieux que tu te tournes vers des solutions "clés en mains", et que tu vises le worst-case pour ta charge. Autrement, tu risquerais d'avoir des surprises.
Quelques exemples d'une grande maison:
http://www.linear.com/pc/viewCategor...54,C1009,C1028
Avec 2A et 66MHz, tu devrais pouvoir t'en tirer.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitedc4c7c69]

Merci, et pour l'étage d'amplification, je peux le faire avec ces mêmes buffers ?

[Tropique]

Merci, et pour l'étage d'amplification, je peux le faire avec ces mêmes buffers ?

Non, ce serait idiot. Mais s'il ne te faut pas des gains monstrueux, tu n'as pas besoin d'étage supplémentaire; il a une bande de 35 à 66MHz, et comme c'est un ampli en mode courant, il n'a pas les mêmes contraintes qu'un AOP classique.
Si tu veux rajouter un étage supplémentaire, prends un ampli video normal de petite puissance, qui coutera moins cher et consommera moins au repos.

[invitedc4c7c69]

Rebonjour,

Je reprends aujourd'hui ce post, et je présente dans le .pdf en annexe quelques explications supplémentaires.

Merci pour votre aide et commentaires



Bonsoir JAQPOT et tout le groupe

Pour respecter au mieux l'épinglé

http://forums.futura-sciences.com/el...ointes-pj.html

merci d'éviter le format pdf pour des "images" monopages.

[invitedc4c7c69]

Comme je le vois, je dois amplifier mon signal de 1.2 Vpp vers 24 Vpp avant toute chose puis placer un ampli de courant à la suite de l'étage d'amplification. Cependant jusqu'à maintenant en pratique, je n'ai jamais réussi à avoir un signal de 24 Vpp... mon gain se trouve généralement limité à 5-6x même avec des Ampli video type AD811.

Puis-je faire mes tests d'amplifcation sans charge ? selon moi oui... Que me conseillez-vous?
Un buffer de courant type LT1207 (http://www.linear.com/pc/productDeta...09,C1028,P1165) peut-il suivre directement la sortie du DDS ?
Merci (pour les caractéristiques de la charge, prendre note du .pdf en attachement dans le post précédent)

[invitedc4c7c69]

Hi,

Un peu de nouveau, je me suis mis à Altium ! Sympa le logiciel de Simulation.

Quelques explications sur les images en annexe :

1. A l'entrée, j'ai une source de courant, elle "représente" le DDS qui en fait ä une sortie en courant suivant d'une resistance de 200 Ohms.

2. J'ai mis un ampli suiveur à la suite (je pense qu'il est nécessaire ici) vu que la resistance d'entrée de 300 Ohms pour la contre réaction est du même ordre de grandeur.

3. le premier étage à un gain de 7, ce gain semble stable au delà des 1 Mhz (voir output1 de result2.jpg, y'a un problème sur l'axe y (dB), je ne sais pas pourquoi)

4. on attaque ensuite un ampli en courant LT1206, qui fournit le gain final de 4 environs et le courant nécessaire.

Mes questions sont les suivantes... les resistances à l'entrée des 2 ampli op sont relativement basse (cela améliore la bande passante semble-t-il) du fait que les ampli sont contre réactionnés, est-il important de controler les courants dans les entrées - des AOP ?

Que pensez-vous de ce montage ?

Du fait que ce système doit être variable (tension de sortie), je pensais mettre un potentiomètre digital ä la place de R2 (ou RF). est-ce une bonne démarche ?

Merci pour vos conseils

[invitedc4c7c69]

De plus, je ne comprends ce que signifie dans le datasheet du LT1206 :

The low differential
gain and phase, wide bandwidth, and the 250mA minimum
output current drive make the LT1206 well suited
to drive multiple cables in video systems.

Pourquoi un courant minimal de 250 mA ?

Merci pour vos conseils et remarques, n'hésitez pas à contredire ce que je fais !

[invitee05a3fcc]

and the 250mA minimum output current drive make .....

C'est la valeur minimum garantie du max que le composant peut sortir. Ce qui lui permet de driver des lignes 50 ohms par exemple .

[Tropique]

Merci pour vos conseils et remarques, n'hésitez pas à contredire ce que je fais !

Pourquoi te mets-tu la rate au court-bouillon au lieu de suivre les conseils qu'on te donne: je t'avais dit qu'avec les amplis de ce type, il était inutile de multiplier les étages.
Voici un exemple en un seul étage, débitant sur la charge spécifiée à 1MHz. J'ai choisi un signal carré pour montrer la qualité de la réponse transitoire (et donc les bonnes caractéristiques en fréquence et en stabilité).
Ce n'est n'est qu'une simu, mais comme c'est un IC de Linear simulé sous un outil de Linear, la concordance avec la réalité sera quasi parfaite (à condition que la réalisation physique soit à la hauteur).

[invitedc4c7c69]

Salut Tropique !

Merci pour ta réponse, effectivement, je simule à l'instant le même schéma, sans le AD811... et j'ai un signal plus que correct, cependant si je regarde la réponse en fréquence , je me situe sur le début du "coude" à 1Mhz, ce qui signifie que mon gain n'est pas complétement stable dans la zone...

ça me plait bien ! Merci...

Je vais commander un de ces composants... mettrais-tu un suiveur à la sortie de mon DDS ?

Merci

[Tropique]

Si ton DDS doit être chargé par 200ohms, c'est totalement supeflu: il suffit de mettre le premier ampli en config inverseuse et mettre les 200ohms comme résistance d'entrée. C'est ce que j'ai fait dans mon exemple, et ça peut être fait également s'il y a deux étages.

[invitedc4c7c69]

Ok je vois, en fait cette resistance de 200 Ohms se situe sur la demo board du DDS... je vais tester les 2 possiblités, j'ai commandé quelques LT1206 (cheros !) et quelques ampli video ! Je teste demain et vous tiens au courant des résultats...

En fait y'a rien d'extraordinaire... en fait je l'avais déjà testé avec un AD811 (juste pour l'amplification de 20) mais le gain max que je pouvais atteindre était 6-7... je pense que celà était du au choix de mes resistances de contre réaction (valeur trop élevé)...
si je simule pour différentes paires de resistances (tjs avec un ratio égal) ça une grosse influence !

Comment les dimensionner ? Quels sont les paramètres clé à prendre en compte ?

Merci

[Tropique]

En général, pour des amplis rapides, on travaille plutot avec des impédances basses pour minimiser l'influence des capas parasites, et les amplis eux-mêmes ont des courants de polar élevés, donc des impédances d'entrée relativement faibles; je ne parle même pas des amplis en mode courant.
Comme en plus le gain en boucle ouverte n'est pas énorme pour des raisons de stabilité, la résistance équivalente du réseau de CR a une influence significative, au contraire des AOP d'usage général.
Il vaut donc mieux se rapprocher des valeurs minimales permises par la consommation, sortance, etc.
Quand il y a plusieurs étages, il est préférable de répartir le gain plutot que de concentrer tout le gain dans un seul bloc.
Il y a certainement des notes d'applications, chez Analog, Linear, ou National qui expliquent tout ça en détails.

[invitedc4c7c69]

Merci pour les explications,

Je suis en train de tester ce LT1206 sur une plaque Hirshmann... j'ai une charge purement ohmique actuellement...

Donc, un générateur de fonction Instek puis 1 m de cable, qui attaque le 1206...
L'amplification est ok cependant il se passe un étrange phénomène lorsque je diminue la charge... je mesure au max 50 mA RMS à travers ma charge, en diminuant le signal d'entrée devient "moche"...

Je pensais p-e à mon montage, aucun plan de masse, long cables... qu'en pensez-vous ?

J'utilise un oscilloscope LECROY avec une sonde de courant...

[invitedc4c7c69]

Alors en fait, il semble que la resistance d'entrée CR est trop petite (220 Ohms) en la montant à 680, ce phénomène apparait pour un I de sortie plus élevé

[Tropique]

Il faut faire des essais au minimum sur une plaque à trous (avec des soudures), et soigner le lay-out, les découplages etc. Mettre aussi une terminaison correcte pour le générateur sur la carte. Et pour la phase de debuggage, il faut faire des mesures normales, avec une sonde X10 et de préférence un oscillo analogique. Un oscilloscope digital, c'est bien pour capturer des événements et créer des fichiers exportables, mais on passe facilement à côté de problèmes triviaux, comme des instabilités p.ex.

[invitedc4c7c69]

Re,

J'ai fait mon montage sur une plaque à trou, cependant j'ai quelques soucis...

J'observe des différences suivant que j'utilise en entrée:

- un sinus généré par le générateur de fonctions
- un sinus généré par le DDS

pour la même amplitude.

J'ai deux étages finalement, AD811 suivi de TL1206, le premier avec un léger gain (2)... Selon l'image ci-dessous (version avec le sinus généré par le DDS), on dirait que l'ampli sature à + 5V, ce qui n'est pas le cas lorsque j'utilise le générateur de fonctions, le sinus sur l'étage de sortie est correct. ça peut venir de quoi ? Les simulations donne des résultats corrects.

le dds est un AD9835, l'étage de sortie est une source de courant qui débite dans une résistance.

Merci pour votre aide, ça chauffe dur !!!!

[invitedc4c7c69]

Mais évidemment, la sortie de mon DDS à une composante DC... je la mesure en coupling AC sur mon oscillo, ça m'étonne pas... donc un condensateur en série sur la sortie et ça va bcp mieux !

[Tropique]

C'est ce que je m'apprêtais à te dire, mais est-ce que ton DDS a une sortie bipolaire? Si ce n'est pas le cas, il risque d'y avoir encore des problèmes, bien que moins flagrants.

[invitedc4c7c69]

hum hum, une sortie bipolaire... le datasheet est là http://www.analog.com/static/importe...ets/AD9835.pdf

c'est une sortie en courant haute impédance, il me semble qu'il y a pas trop d'info là dessus... par contre la sortie varie en fonction de la fréquence, plus t'es haut en freq, plus l'ouput V est petite... mais c'est relativement mini dans la zone que je veux utiliser, 800-1000 kHz, cependant je pense que je vais devoir compenser cette variation, tu ferais comment, un filtre qui a eu caractéristique qui me permet de compenser cette diminution ? genre un filtre de Butterwoth ? J'ai un DSP derrière si jamais, et je pensais mettre un digipot pour régler la sortie, cependant je sais pas si ça le fait de faire un circuit en boucle fermé, genre mesure de tension... Qu'en penses-tu ?

[Tropique]

La sortie est single-ended, ce qui est d'ailleurs inévitable vu que l'alimentation également est unipolaire.
Soit tu suis plus ou moins la config de la datasheet avec la résistance etc, et tu mets ton condo entre la sortie et l'entrée + du premier ampli, soit tu attaques directement l'entrée -, en mode transimpédance, et tu mets le condo de bloquage entre le premier et le second étage. Normalement, à ce stade là, ça ne doit pas saturer vu ton gain faible.
Autre option, pas de condo de bloquage, et tu compenses le décalage par un courant d'entrée opposé, p.ex. créé par une résistance vers une alim négative.
Avec les options transimpédance, tu n'as à priori aucun souci de bande.
Mais même en mode tension, avec une résistance de charge, je pense que ce sera négligeable: les courbes commencent à Cl=82pF, ce qui est déjà très élevé, et la perte à 1MHz semble infime.

[invitedc4c7c69]

Une autre question :

En simulation le gain total est de 24 (3.5 et 7), si je mesure mes signaux en pratique, j'obtiens 19, pourtant la simulation m'indique que je suis "plat" dans la zone 1Mhz.

A quoi cela p-e dû ? mis à part les tolérances sur les valeurs des resistances...

Merci

[invitedc4c7c69]

En fait il y a une variation de gain fonction que je mette la charge ou que je fasse des mesures à vide.

en charge le gain est proche de 19 et à vide le gain est proche de 28. Il est théoriquement 24...

L'important est qu'il reste constant sous charge, mais est-ce normal ?

mon signal d'entrée (tension) varie d'une dizaine de mV également...

[Tropique]

en charge le gain est proche de 19 et à vide le gain est proche de 28. Il est théoriquement 24...

L'important est qu'il reste constant sous charge, mais est-ce normal ?

Probablement: en boucle ouverte, le LT doit avoir une résistance de sortie non-négligeable; cette résistance est réduite par le gain de boucle, mais comme le gain en boucle ouverte n'est pas énorme, cette réduction est limitée.
Solution pour augmenter le gain de boucle de cet étage: augmenter la CR, donc diminuer le gain de cet étage (et augmenter celui de l'autre).
Si ta charge est réactive, cette impédance de sortie non-nulle pourrait modifier la réponse en fréquence.

[invitedc4c7c69]

Suite à quelques tests, je pense que mon amplification est insuffisante et qui'il faudra me diriger vers quelque chose de plus lourd !

J'aimerais ainsi augmenter les performances de sortie de mon ampli
-> 20 V RMS 1A à 1MHz

Il est alors plus possible d'utiliser un (ou deux) étage d'ampli OP. Il faudrait se dirigier sur un pont H... mais la fréquence risque d'être un problème, non ?

Pour une autre application, j'ai réalisé un demi-pont H pour créer un sinus à 100 kHz

-> 100Vpp 5A à 100kHz

à 1Mhz, que me conseillez-vous pour atteindre les performance, existe-t-il des composants spéciaux ? J'aimerais également réaliser une régulation en courant pour assurer un courant constant dans ma bobine d'excitation...

Merci

[invitedc4c7c69]

Ceci pourrait être intéressant : http://apex.cirrus.com/en/products/p...ail/P1159.html

[Tropique]

Effectivement, Apex est une référence.... si on a les moyens de se l'offrir. Sinon, c'est aussi possible de le faire en discret.