Référence de Tension LM4041 (étude)

[inviteec4db0ec]

Bonsoir à tous .

Nous débutons l’électronique en cours. Nous avons étudié les lois de base, les modèles équivalents (Thévenin, Norton...) , les AOP et maintenant les références de tension. Nous devons en mettre une en œuvre. Cette dernière servira pour les TP suivants sur les convertisseurs analogiques numériques. Si j’ai bien compris le but est de créer une référence de tension précise et fiable pour ensuite l’utiliser comme Vref pour le convertisseur. Cette référence doit être de 2,56V et sera interfacée avec le CAN dont son entrée consomme au max 1µA.

Nous avons à disposition :
Une alimentation fixe 5v
Une alimentation variable (0 à 10v)
1 LM4041DIZ-ADJ
Résistances, condensateurs...
Multimètres...

Nous avons fait une petite étude avant de mettre au point un schéma. Nous aimerions avoir des avis avant de faire nos tests. C’est stratégique pour nous . Nous n’avons qu’un composant et si on le fusille la note de TP est divisée par deux (je crois que le prof a mis cela en place suite aux excès d’AOP placés en orbite )...

Notre démarche :
Nous avons étudié la datasheet. De là, nous avons retenu le schéma que je joins à ce post (qui est en autre l'exemple de la datasheet).
Il nous faut calculer Rs, R1 et R2.
Pour Rs :
D’après la doc il ne faut pas que le courant dépasse 12mA mais il doit être supérieur à 60µA. Au début, nous nous sommes fixés un courant de 1mA (purement arbitraire nous ne savons pas dire si c’est le plus adapté). Mais nous avons changé comme le montre le calcul :
Nous avons la formule suivante :
Rs=(Vs-Vr)/(IL+IQ)
Vs = tension d’alim fixe = 5v
Vr = 1,233V
60µA<IL+IQ < 12mA
D’après la doc, IL est le courant disponible pour la sortie Vo
et IQ le courant consommé par le LM4041.
Pour IQ nous avons pris 100µA (il y a une façon de le calculer précisément ?)
Pour IL nous avons pris 2*1µA (marge de sécurité utile ou non?)
Donc avec nos valeurs Rs = 36,9k Ohms

Pour R1 et R2 :
La doc nous donne :
Vo=Vref [(R2/R1)+1]
Vo=2,56V et Vref=1,233V
R2/R1=(Vo/Vref)-1
R2/R1=1,076
R2=R1*1,076
R1=10k Ohms => R2=10762 Ohms

Nous sommes dans le bon ou ce composant va rejoindre l’espace ?

Voilà ! Merci à ceux qui ont tout lu.
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[inviteec4db0ec]

J'ai dit une clownerie ?

[DAUDET78]

Pour le calcul de Rs, je pense que tu n'as pas tenu compte du courant qui passe dans le pont de mesure R1 et R2 . Il faut calculer R1 et R2, et ensuite Rs
Et pour calculer Rs, il faut se mettre dans le pire cas du 5V. Si il est à 5%, il faut prendre 4,75V

Une résistance R2=10762 Ohms, ce n'est pas facile à trouver ....

[inviteec4db0ec]

Merci pour votre réponse. En effet c'est plus logique dans cet ordre. Je vais revoir ma copie.

Une résistance R2=10762 Ohms, ce n'est pas facile à trouver ....

Non c'est certain . Mais en TP nous avons des boites à 7 décades donc ça devrait le faire.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Mais en TP nous avons des boites à 7 décades donc ça devrait le faire.

Il faut aussi penser à la solution industrielle ... et faire marcher les neurones.

Ne pas oublier que les boites à décades (AOIP ??), c'est une antenne à parasite... on risque d'avoir beaucoup de bruit sur la tension de 2,56V.

Il est souvent plus intéressant d'utiliser des résistances fixes (qui donne par exemple 2,63V) et de corriger, par soft, la valeur analogique lue avec un coefficient stocké en EEPROM

[thundertom]

L'idée des 2.56V c'est pas justement pour éviter de devoir faire trop de calcul avec des coefficient shadock dans le uP si on convertis sur 8bit?

[DAUDET78]

L'idée des 2.56V c'est pas justement pour éviter de devoir faire trop de calcul avec des coefficient shadock dans le uP si on convertis sur 8bit?

C'est exactement le but !

C'est valable si on dispose d'un étalon de tension 2,560000V ajusté en usine ce qui n'existe pas (il y a, par exemple, le MAX6043 qui lui est ajusté à 4,096V)

Si on doit rajouter un potentiomètre de réglage .... Chacun sait que c'est le premier truc que le client va toucher en jurant ses grands Dieux qu'il ne l'a pas fait !

Autant faire un ajustement par soft surtout que l'on dispose maintenant de µC avec la multiplication comme instruction ..... on n'est plus au temps du 6809 .

[inviteec4db0ec]

Merci pour vos participations cela fait plaisir .

Il faut aussi penser à la solution industrielle ... et faire marcher les neurones.

J'en prends bonne note mais nous ne concevons pas un système qui sera industrialisé...

Donc j’ai refait les calculs :

R2=13kΩ
R1=12kΩ + 82Ω => (la théorie me donne 12081,...kΩ si je mets ces 2 résistances en série c’est bon ?)
Vo = 1,233*[(13kΩ/12080kΩ)+1] = 2,559V

Alors si j’ai bien suivi je détermine le courant consommé par R1 et R2 :
Ir=Vo/(R1+R2)=102µA
IL je reprends 2*1µA
IQ=100µA => il y a une méthode pour le calculer ?

Maintenant Rs :
Rs=(Vs-Vr)/(IL+IQ+Ir)=17,240kΩ (je pense prendre 16kΩ)

C’est mieux ainsi ?

[DAUDET78]

mais nous ne concevons pas un système qui sera industrialisé...

Et quand tu devras travailler dans une boite, tu auras la même réponse ? Je met un potentiomètre, c'est ce qu'on m'a appris à l'école ?

R1=12kΩ + 82Ω => (la théorie me donne 12081,...kΩ si je mets ces 2 résistances en série c’est bon ?)

Parce qu'une résistance de 12K fait 12000,00000 Ohms ? Pour une 5%, elle fait entre 11400 et 12600

Maintenant Rs :
Rs=(Vs-Vr)/(IL+IQ+Ir)=17,240kΩ (je pense prendre 16kΩ)

Rs=(4,75-2,56)/(2+100+102)=10,7K

[inviteec4db0ec]

Et quand tu devras travailler dans une boite, tu auras la même réponse ? Je met un potentiomètre, c'est ce qu'on m'a appris à l'école ?

Non pas du tout. Le truc c'est que vous semblez faire un mont d'un "simple" TP d'école. Pour moi c'est un peu comme si je voulais faire une pile et que vous me proposiez une centrale nucléaire . Nous ne sommes pas dans un bureau d'étude où l'on va en plus étudier l'influence du bruit, de la dérive en température et j'en passe... Et pour information c'est un module complémentaire que j'ai pris car l'électronique m'intéresse (sinon c’était math+, français+ ou une 3ème langue vivante...). Je ne veux pas en faire mon métier je veux m’orienter en physique des matériaux par la suite...

Votre remarque est juste. Mais je suis jeune avec l'esprit critique en cours d'évolution donc mea culpa!

Pour revenir aux calculs:
Mouai c'est vrai qu'avec les tolérances la 82Ω fait tache (réflexe d'école )...

Pour le calcul de Rs:
J'ai pris pour Vr la valeur de 1,233V (datasheet). Pour moi 2,56V c'est Vo non?

Et sinon pour IQ. Il y a une méthode pour le déterminer?

[DAUDET78]

Pour moi c'est un peu comme si je voulais faire une pile et que vous me proposiez une centrale nucléaire

Il faut les fabriquer avec la même rigueur !

Pour le calcul de Rs:
J'ai pris pour Vr la valeur de 1,233V (datasheet). Pour moi 2,56V c'est Vo non?

et Rs est placée entre Val et Vo ......

Et sinon pour IQ. Il y a une méthode pour le déterminer?

On est dans un cas simple, il n'y a pas de variation de courant dans la charge de sortie. Donc une valeur de IQ entre 100µA et 10mA, c'est bon. Donc pour Rs, une valeur entre 10K et 5K, c'est bon

[inviteec4db0ec]

et Rs est placée entre Val et Vo ......

Logique.... J'étais borné sur le "Vr" que j'assimilais directement à la valeur de la doc...

Merci pour la précision sur IQ.

Si mon alimentation varie, par exemple de 5V à 4V mon Vo reste stable à 2,56? C'est là aussi le but de ce composant?

[DAUDET78]

Avec une 10K, le courant dans le LM4041 varie de (5-4)/10K= 100µA

Or l'impédance dynamique est de 2 ohms
http://www.datasheetdir.com/MAXIM-LM4041+download
Donc le delta de variation est de 2*100µA=200µV

[inviteec4db0ec]

Daudet cela ne fonctionne pas .

Avec mon binôme on a câblé le montage. Je l'ai câblé 2 fois et lui aussi et à chaque fois on a le même résultat.

Les valeurs réels des résistances:
10kΩ => 9.996kΩ
12kΩ => 11,934kΩ
13kΩ => 12,973kΩ

Valim 4.96V

Et nous mesurons Vo=1,446V. Là j'avoue ne pas comprendre...
Nous avons remplacé R2 par un potentiomètre (0-10kΩ).
Quand Rp varie de quelques Ohms à 1,950kΩ Vo varie de 1,24V à 2.16V. Ensuite au dessus de 1.950kΩ Vo repasse à 1,24V.

Une idée?

Ps: J'ai demandé au prof de vérifier le LM4041 et pour lui il est ok.

[DAUDET78]

Je viens de regarder la spec du LM4041 .... ce que j'aurais du faire dès le début !

C'est un régulateur shunt deux fils non ajustable qui régule à 1,2250 V . La troisième broche ne doit pas être utilisée (et reliée à la pin 2 ou laissée en l'air)

refait ton montage (et les calculs) avec un TL431A)

[inviteec4db0ec]

Vous êtes certain?
La réf du composant est LM4041DIZ-ADJ
ADJ pour la version ajustable non?

Moi j'ai la doc suivante avec le composant:
Doc LM4041


édit: correction du lien

[DAUDET78]

effectivement
http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...41DIZ-ADJ.html
donc tu as une erreur de câblage. Tu peut donner ton schéma avec les numéros de pin utilisée

[inviteec4db0ec]

Voilà! J'ai fait le schéma en suivant mon câblage sur la platine.

[DAUDET78]

Je ne vois pas d'erreur sur ton schéma
Passe Rs à 1K ... pour voir

[inviteec4db0ec]

Je viens de le faire. Je mesure Vo=1,64V.
Sur la broche Fb j'ai environ 753mV.

[DAUDET78]

Ton voltmètre est faux (ou alors, c'est un voltmètre d'électricien)
Prend un autre voltmètre (avec une résistance interne plus grande ou égale à un megohm)

[inviteec4db0ec]

Bah c'est quand même des "gros" multimètres de paillasse (Agilent 34410A).
J'ai quand même essayé avec un autre multimètre:
Il me trouve:
Broche FB=752,9mV
Vo=1,65V
Rs=1,001k
R1=11,818k
R2=12863k

Avec l'agilent:
Rs=1,001k
R1=11,925k
R2=12,970k
Broche Fb=753,3mV
Vo=1,648V

C'est bizarre. J'ai essayé avec un autre composant (LM4041) et idem (à des poussières près)...

[DAUDET78]

Ben je ne sais plus quoi te dire. Il y a une grosse connerie, grosse comme un mammouth .... mais je n'arrive pas à la voir. Demande à ton prof de t'aider. Avec mon Eclavier, je ne peux pas plus !

[inviteec4db0ec]

Mouai ben j'ai tout essayé... Quand ça ne veut pas...
Le prof a repris notre logique et nos calculs et lui même ne comprend pas ce qui ne va pas...

J'espère que ce n'est pas toujours comme cela l'électronique car c'est frustrant!

En tout cas merci pour ton aide Daudet !

[DAUDET78]

J'espère que ce n'est pas toujours comme cela l'électronique car c'est frustrant!

Non, l'électronique n'en veut à personne et il y a toujours une bonne raison quand ça ne marche pas comme on veut.
Sauf, que n'ayant pas le montage sous la main, je cale. Si ton prof ne trouve pas, c'est qu'il n'est pas bon ....

[bertrandbd]

Bonjour

Pour vérifier ton montage, tu enlèves ta référence de tension et tu as un pont diviseur de résistance. Là tu peux comparer la valeur théorique de la tension calculée pour les deux résistances du bas et les comparer à la valeur mesurée. Cela permettra de dédouaner la tension d'alim et la valeur des résistances . Si tout est bon alors change de composant ref de tension
A+

[invitef351b08a]

Salut!

Non, l'électronique n'en veut à personne et il y a toujours une bonne raison quand ça ne marche pas comme on veut.

Je confirme cela!

Je suis étudiant et j'avais besoin de faire une référence de tension pour mon montage. C'est en cherchant sur le net que je suis arrivé sur ce post. Je l'ai suivi car il correspond à peu près à ce que je cherche.

J'ai repris le même montage. Je viens de faire la manipulation à la fac. Et ben au début je trouvais pareil que toi! J'avais 1,4 Volt.
Et c'est en reprenant la doc que j'ai compris le hic!
J'ai suivi le schéma que tu as joins. Et j'ai placé la zener comme sur ton schéma (je parle de la forme du composant car le nom des broches est bon). Et c'est ici qu'est l'erreur! Tu as repris celle de la doc et dedans il est précisé que c'est la vue d'en dessous (bottom)! Tu as dû la prendre comme une vue du dessus. Donc inverse ta zener sur ton montage et à mon avis cela devrait aller!
Après inversion ça fonctionne nickel! J'ai bien tes 2,5V.

[DAUDET78]

Tu as dû la prendre comme une vue du dessus. Donc inverse ta zener sur ton montage et à mon avis cela devrait aller!
Après inversion ça fonctionne nickel! J'ai bien tes 2,5V.

Alors, si la connerie est là, je deviens vraiment très mauvais .....

Merci pour cette réponse !

[inviteec4db0ec]

Tu as dû la prendre comme une vue du dessus. Donc inverse ta zener sur ton montage et à mon avis cela devrait aller!

Ah mais quel c** ! C'est exactement ça. Je n'avais pas fait attention. J'ai inversé le composant sur ma platine. Maintenant ça marche!!

Merci à tous