Adaptation de tension et conservation de la resolution

[dr4gon993]

Bonjours à tous je viens soumettre un projet à la critique de vos yeux aiguisé sur le plan conception.

Un appareil de commande piloté par ordinateur produit un signal analogique en sortie qui a une variation de + 10 Volt à - 10Volt ce signal a un quantum de 2^16=65536 soit une précision de 20/65536 = 305 ùV
ce signal doit commander un appareil dont l'entrée est varie strictement de 0 à 10V ni plus ni moins, comme je ne veux pas perdre en résolution, le but de la manœuvre va être de passé le signal [+10 ; -10] en [+5 ; -5] dans une étape 1 puis de rajouter un offset de 5V dans une étape 2 et enfin de positionner un suiveur en étape 3.

Ceci devrais me permettre de multiplier ma résolution par 2 car 10volt avec une résolution de 2^16 et plus précis que 20V avec une résolution de 2^16.

Pour faire ce travail je pensé utilisé 3 LT1028 dont je joint la doc sur ce lien :

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1028fb.pdf


J'ai choisie ce composant pour la qualité ultra low noise, mais je voudrais avoir vos opinion sur l'idée générale? et la propreté du signal de sortie ...?? je suis pas la pour défendre mon idée si il y a mieux !

merci pour vos avis.
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[Antoane]

Bonjour,
Ton montage est fonctionnel, mais pas optimal :
tu appliques tout d'abord un gain de 1/3 à ton signal (R3-R4) puis un gain de 3/2 (X1) puis un gain de 1/2 et un offset de 2,5V (R5-R6) puis un gain de 2 (X2) puis un gain de 1 (X3)...
- X3 est inutile car la sortie de X2 est déjà à basse impédance.
- il faut minimiser le nombre de composants car leurs tolérances s'ajoutent pour dégrader la précision du montage global. Sans compter que tu risques de ne pouvoir te contenter de résistances à 5%... donc autant minimiser les couts !

En PJ un exemple de montage plus simple.

Voir s'il est nécessaire d'ajouter un suiveur ou d'intégrer un AOP au montage pour fournir une tension sous une faible impédance.

De quelle bande-passante as-tu besoin ?

[dr4gon993]

Bonjour,
Ton montage est fonctionnel, mais pas optimal :
tu appliques tout d'abord un gain de 1/3 à ton signal (R3-R4) puis un gain de 3/2 (X1) puis un gain de 1/2 et un offset de 2,5V (R5-R6) puis un gain de 2 (X2) puis un gain de 1 (X3)...
- X3 est inutile car la sortie de X2 est déjà à basse impédance.
- il faut minimiser le nombre de composants car leurs tolérances s'ajoutent pour dégrader la précision du montage global. Sans compter que tu risques de ne pouvoir te contenter de résistances à 5%... donc autant minimiser les couts !

En PJ un exemple de montage plus simple.
Pièce jointe 238787
Voir s'il est nécessaire d'ajouter un suiveur ou d'intégrer un AOP au montage pour fournir une tension sous une faible impédance.

De quelle bande-passante as-tu besoin ?

c'est du continue une tension continue représente une position pour un réglage et une prise de mesure c'est pour ca que je cherche minimisé le bruit. Par contre il n'y a pas de temps à respecter pour atteindre un état stable, mais il faut qu'il le reste pour prendre la mesure du point.

Quant tu parles des rapports 1/3 (R3-R4) X1 ect tu parles des rapport sur les résistance ? je pense aussi en effet qu'il va falloir utilisé des résistances de précision voir même aussi des alim de précision jai pas trouvé de dc/dc avec moins de 0.1 de précision sur la sortie ... sa représente quand même sur 5v 5mV de bruit ... mais chaque chose en sont temps laisse moi 5min pour regardé ta piece jointe !

Merci pour ta réponse.

[gcortex]

pour passer de -10/+10 à 0/+10, il faut juste un régulateur 10V et 2 résistances de même valeur

[A voir en vidéo sur Futura]

[dr4gon993]

Je sais pas je suis de plus en plus septique sur la précision qu'on peut atteindre avec mon montage ... même en utilisant des résistance de précision à 0.005% la variance est grande.

Ce qu'il faut c'est que si je choisie une position elle ne dois pas bougé dans le temps après tampis si c'est pas exactement correcte par rapport a la valeur d'entrée ... si ca évolue toujours pareil a chaque echellon on pourra toujours recalibré en fonction de l'entrée par rapport au mouvement !

Ex si je suis au point A puis au point C si je retourne en A faut pas être en B




Ps: ta pièce jointe na pas encore était validé.

[Antoane]

pour passer de -10/+10 à 0/+10, il faut juste un régulateur 10V et 2 résistances de même valeur

Effectivement, même pas besoin de ma R2.

Certains fabricants (ex : Vishay et Linear, http://parametric.linear.com/precision_resistor_network) proposent des packs de résistances appariées. La précision initiale peut être de l'ordre du %, mais en précision, relative, c'est bien mieux).
Pour générer le 10V, comme tu n'as pas besoin de beaucoup de puissance, tu peux (dois) utiliser une référence de tension :
http://para.maximintegrated.com/sear...ree=references
http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1031fb.pdf
http://www.analog.com/static/importe...43_444_445.pdf
...

Arrivé là, la majeure partie du bruit devrait provenir d'inductions dans ton câblage et autres saletés qui n'apparaissent pas sur un schéma.

[gcortex]

Le LM431 ou TL431 c'est bien aussi

[Antoane]

C'est à peine 10 fois moins cher et la précision initiale est au mieux de 0.5%
Mais si effectivement le seul point important vraiment est la stabilité...
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl431.pdf

[dr4gon993]

Je pensé pas le dire mais plus c'est simple mieux c'est ....

Je pensé au résistance à 0.005% 1K je vais mettre ca en place voir ce que ca donne.

Franchement y a un truc qui cloche ... jai mis sur le papier ton schéma je le calcul .... je fais une superposition tout va bien si jai -10 jai 0 si jai 0jai 5v sortie si jai 10 jai 10v sortie

je le met en place sur une plaque de test et la ca marche pas ...

[dr4gon993]

je réalise ca :

sur une plaque a troue avec 2 alim.

et sur la sortie avec la mesure du volt mettre je 8v a 10v...

[dr4gon993]

j'ai changé d'alim ... lol

Pour la référence de tension j'ai pensé au LTZ1000 il a 1.2ùV de noise à 10V pour 4 mA

Je pense mettre un Lt1028 en suiveur sur la sortie .
En faut t'il un sur l'entrée ?

[Antoane]

Je pensé au résistance à 0.005% 1K je vais mettre ca en place voir ce que ca donne.

Ca fait une résistance précise à 50mOhm près ! Avec un réseau de résistance, tu as aussi bien (en relatif) pour moins cher. Avec l'avantage d'avoir constamment tes résistances à la même température.
Note que 50mOhm, c'est équivalent à seulement 2m de fil de cuivre en 0,75mm²... Vérifier donc qu'une telle précision a du sens vis à vis de l'impédance de sortie de ta source de tension variable + l'impédance du cablage (<<50mOhm ? sortie en 4 fils ?).
Il faut aussi prendre en compte l'impédance de sortie, qui devrait être supérieure à 20MegOhm pour que la précision choisie pour les résistance ait du sens.


Si tu la précision absolue importe relativement peu mais que la stabilité (sur qq minutes, ou qq heures) est primordiale, tu peux encore abaisser tes prétentions en matière de précision des résistances.

Franchement y a un truc qui cloche ... jai mis sur le papier ton schéma je le calcul .... je fais une superposition tout va bien si jai -10 jai 0 si jai 0jai 5v sortie si jai 10 jai 10v sortie
je le met en place sur une plaque de test et la ca marche pas ...

Le schéma est bon,
La simu confirme... Si ca marche pas c'est un problème de mise en pratique :
- valeur mesurée des résistances ?
- valeur mesurée des sources d'alim ?

[Antoane]

Je pense mettre un Lt1028 en suiveur sur la sortie .
En faut t'il un sur l'entrée ?

Tu auras un plus grande immunité aux parasites externes si la ligne allant de la carte générant le signal +/-10V est à basse impédance. Mais tu seras alors victime de l'impédance de sortie de l'alim... Si cette dernière peut être annulée (4fils ou autre) ou si elle est stable et que seule importe la stabilité (et moins la valeur exacte) alors pas de suiveur mais une charge pour tirer du courant sur l'alim, câblée au niveau de la carte.
Sinon, il faut un suiveur.

Après, bruit et instrumentation, je connais pas particulièrement...

[dr4gon993]

Tu auras un plus grande immunité aux parasites externes si la ligne allant de la carte générant le signal +/-10V est à basse impédance. Mais tu seras alors victime de l'impédance de sortie de l'alim... Si cette dernière peut être annulée (4fils ou autre) ou si elle est stable et que seule importe la stabilité (et moins la valeur exacte) alors pas de suiveur mais une charge pour tirer du courant sur l'alim, câblée au niveau de la carte.
Sinon, il faut un suiveur.

Après, bruit et instrumentation, je connais pas particulièrement...

Un pas représente 300ùV sur la carte du signal +10v à-10V
en sortie de mon montage un pas représente 150ùV de 0 à +10V

- Donc on garde bien la même résolution objectif 1 atteint d’ailleurs vous m'avez ouvert les yeux sur la complexité de mon montage de base.
- Je pense que la stabilité est plus importante que la précision si 150ùV représente une position il vaudrait mieux que j'ai un bruit le plus faible possible sur cette tension et bien sur qui soit largement inférieure à la valeur d'un pas il ne ne faut donc pas que la position oscille de trop.

Je me souvient de la règle 1 devant 100 est négligeable il faudrait donc un bruit de 1.5ùV autour de mon signal pour bien faire qu'en penses-tu ?
a défaut des 1.5ùv ce qui s'en rapproche le plus.
Je pense donc bien investir dans la régulation de l'offset car c'est lui qui va me garantir un signal propre

Je te rassure c'est pas ma spécialité non plus ... En tout cas je te suis reconnaissant de regardé avec moi ce problème.

[dr4gon993]

+10 V output with ±1.0 mV (.01%) initial accuracy.

Ca veux bien dire que la sortie sera instable de façon permanente entre 10.009 <sortie< 9.991

et le OUTPUT NOISE 4ùV p-p c'est le bruit autour du signal de sortie qui varie constamment entre 10.009 <sortie< 9.991


C'est bien ca ?

[Antoane]

Bonjour,
Avoir le contexte complet permettarit d'être plus précis, mais déjà, si je ne m'abuse :

+10 V output with ±1.0 mV (.01%) initial accuracy.

Signifie que la précision initiale sera de ±1.0mV, c'est à dire que lors de la première utilisation, là ou on devrait avoir Vo=10V, on aura Vo entre 9.991V et 10.009V. Ca ne permet pas de présumer de la valeur de Vo après 1000h de fonctionnement.

le OUTPUT NOISE 4ùV p-p c'est le bruit autour du signal de sortie qui varie constamment entre 10.009 <sortie< 9.991

Ca veut dire que la tension de sortie est la somme d'une tension continue qqcq auquel s'ajoute un bruit de 4µVpp.
Donc lors de la première utilisation, la tension qui vaut théoriquement 10V sera la somme d'une tension continue Vo tq : 9.991V <Vo< 10.009Vet d'un bruit d'amplitude crète à crète 4µV.

[dr4gon993]

Ca fait une résistance précise à 50mOhm près ! Avec un réseau de résistance, tu as aussi bien (en relatif) pour moins cher. Avec l'avantage d'avoir constamment tes résistances à la même température.
Note que 50mOhm, c'est équivalent à seulement 2m de fil de cuivre en 0,75mm²... Vérifier donc qu'une telle précision a du sens vis à vis de l'impédance de sortie de ta source de tension variable + l'impédance du cablage (<<50mOhm ? sortie en 4 fils ?).
Il faut aussi prendre en compte l'impédance de sortie, qui devrait être supérieure à 20MegOhm pour que la précision choisie pour les résistance ait du sens.


Si tu la précision absolue importe relativement peu mais que la stabilité (sur qq minutes, ou qq heures) est primordiale, tu peux encore abaisser tes prétentions en matière de précision des résistances.


Le schéma est bon,
La simu confirme... Si ca marche pas c'est un problème de mise en pratique :
- valeur mesurée des résistances ?
- valeur mesurée des sources d'alim ?

Re coucou alors ca marche au poil !

je note cependant un problème les LT1028 chauffe un poil trop à mon gout j'ai essayer de réduire le courant dans le pont de resistance en passant de 1K à 10k puis à 100K ce qui pour 10V fait du 1mA - 100ùA mais ca chauffe toujours .
c'est la même chose si on a un signal d'entrée à 0 à 5 v à 10v

Les LT son alimenté en +-15 il sont en montage suiveur ... pour la raison de l'adaptation d’impédance en entrée et en sortie.

[dr4gon993]

petite info suplementiare les 2 ref102 + les 4 lt 1028 consome 30mA

d'après la doc Du lt1028 a 25°c pour un une alim +-15V on a une conso de 7.5ma ...

Donc au niveau des mesures sur les courants tout me semble "normal" du coup je sais pas pourquoi ce composant chauffe comme ça ...

Je ferai une mesure de la temperature du composant demain on me prêtera le matos pour ... histoire de savoir si c'est mon doigt qui est trop sensible ....

Mais 7.5mA fois 15 ca fait moin 1/10eme de watt un boitier dip 8 devrais la dissipé

[Antoane]

Bonjour,
très probablement le LT1028 oscille, il n'est pas "unity-gain stable" :

The LT1028’s Gain, Phase vs Frequency plot indicates that
the device is stable in closed-loop gains greater than +2 or
–1 because phase margin is about 50° at an open-loop gain
of 6dB. In the voltage follower configuration phase margin
seems inadequate.

En même temps, c'était écrit en haut de la 1ere page : "The LT®1028(gain of –1 stable)/LT1128(gain of +1 stable)..."
Désolé.

[dr4gon993]

Eu c'est précisément la phrase que j'ai sauté car mon anglais ne la pas comprise
tu peux plus m'expliquer ?

j'ai lu la réponse à cette question "What's special about “unity-gain stable”?"

http://electronics.stackexchange.com...ty-gain-stable

j'en ai compris que la stabilité dépend du gain et du déphasage mais je voie pas pourquoi ca chaufferai si

VS/VE = 1 donc on est entre +2 et -1 je vois des oscillations sur la consommation des courants des LT1028 sur LT-spice

Je peux en deduire que j'ai pas fait le bon choix d'ampli op donc ....
Je le change ou je met des radiateurs bien dimensionné... ?

[Antoane]

Bonjour,

Eu c'est précisément la phrase que j'ai sauté car mon anglais ne la pas comprise
tu peux plus m'expliquer ?

Les diagrammes de Bode du LT1028 montrent que le composant est stable dans des configurations en boucle fermée présentant des gains supérieurs à 2 ou inférieurs à -1 (car la marge de phase est d'environ 50° pour un gain de 6dB, en boucle ouverte). En configuration suiveur, la marge de phase semble inadéquate (i.e. trop faible).

j'en ai compris que la stabilité dépend du gain et du déphasage

Oui, certains AOP tels que le LT1028 ou le LT1037 (http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/100737fbs.pdf) ne sont stables qu'à partir d'un certain gain (5 pour le 1037).
L'intérêt d'un tel composant est le suivant : dans un montage ou tu as besoin d'un gain de 10 (montage amplificateur...), utiliser un AOP tel que le LT1037 apporte davantage de vitesse qu'utiliser un AOP "unity-gain stable" (toutes choses égales par ailleurs).

Intrinsèquement, c'est du à la capacité de compensation (interne au composant http://www.bedwani.ch/electro/ch9/images/aop095.gif : C) qui est trop faible pour assurer un montage stable en suiveur. Certain AOP disposent d'ailleurs d'une broche supplémentaire, permettant à l'utilisateur de choisir le condensateur qui lui plait, de manière à maximiser la vitesse du composant tout en conservant un montage stable.

mais je voie pas pourquoi ca chaufferai si

VS/VE = 1 donc on est entre +2 et -1 je vois des oscillations sur la consommation des courants des LT1028 sur LT-spice

Justement, il faut être en dehors de intervalle [-1;2]

Je peux en deduire que j'ai pas fait le bon choix d'ampli op donc ....
Je le change

oui.
page 11 http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1028fb.pdf tu as un tableau d'aide au choix.

ou je met des radiateurs bien dimensionné... ?

Non :
- c'est dommage de s'offrir de tels composants pour finalement les faire osciller ;
- côté bruit/précision, c'est catastrophique.

[dr4gon993]

Le LT1055/Lt1056 devrais donc mieux se comporté non ?

http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/10556fc.pdf

page 11 ?
ça me convient plus ou moins car son pin-out est le même que le LT1028 et j'aurai pas a refaire une carte.

Je vais voir si je trouve se composant à l'achat avant de emballée.

[Antoane]

A priori, c'est op.

Néanmoins :
- Pourquoi vouloir utiliser des composants aussi rapides alors que tu dis ne pas être pressé ?
- Le 1055 est particulièrement recommandé en présence de sources à fortes impédances de sortie (entrées J-FET). Ce n'est ici pas ton cas, pourquoi ne pas plutôt aller voir du côté du LT1007/LT1001 par exemple (si on veut rester chez LT) ? http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1001fb.pdf

La plupart (=l'immense majorité) des single-AOP en DIL8 a le même brochage, tout du moins en ce qui concerne les 5 broches de base (alim, entrées et sortie).

Nota : inutile de préciser que dans un tel circuit, rien ne sert d'aller chercher le pV/sqrt(Hz) si le pcb n'est pas optimisé.

[dr4gon993]

tu as tout a fait raison j'ai pas une raison plus qu'une autre de choisir ce composant j'ai juste pris le premier qui convenais a mes critère par rapport a ton explication d'avant ... en me disant qui peut le plus peux le moins.

Et je pense que c'est aussi révélateur du fait que je ne me sent pas vraiment à l'aise.Je crois que j’apprends plus seul que tout ce que j'ai appris en BTS électronique, c'est un peut frustrant de voir que parfois l'approche trop scolaire a rien a voir avec la réalité ...

En gros me suis posé les questions :

est-ce que sa colle a mes besoin : oui

est-ce que que le prix est excessif : non

Est-ce que j'ai de la marge : oui...

[dr4gon993]

petite photo de l'objet réalisé


merci pour tout ces informations et cette aide !