Alimentation symétrique

[invitec306063a]

Bonjour à tous,

Je souhaite utiliser une alimentation symétrique pour alimenter un AOP. Cependant je n'ai qu'une alimentation en +24V.
Du coup j'ai décidé d'utiliser une masse virtuelle et ce directement grâce au TLE2426CD qui est une référence pour masse virtuelle :
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tle2426.pdf
Ci-joint les schémas du montage.
Notez que VGND est la masse virtuelle (24V/2) et GND ma masse.
La diode zener est là pour protéger contre sur les surtensions (l'entrée de l'ADC ne doit pas être supérieure à 3.3V).
Ma question est : est-ce que ce montage est juste et ne risque pas d'endommager l'entrée du microcontrolleur derrière ?
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[PIXEL]

ton micro devra être référencé sur la masse virtuelle....

c'est évident , mais ça va mieux en le disant

[Antoane]

Bonjour,
Comment est généré ton "0 à 10V analogique" ?
Sa masse est-elle indépendante de celle du µC ? Si oui, tu peux les relier et te passer du TLE....
Sinon, qu'est ce qui te prouve que tu peux la relier au VGND généré par le TLE... ?

C3=1pF ? une entrée d'ADC de µC, c'est ~10pF...

[invitec306063a]

Alors je ne sais pas comment est générée la tension 0-10V analogique en entrée ça peut venir d'un capteur par exemple ou de n'importe quoi.
J'étais parti sur une mono alim mais on m'a conseillé d'utiliser une alimentation symétrique pour éviter d'avoir une tension de déchet en sortie de l'AOP et de fausser les mesures de l'ADC.
Quant à la valeur de 1pF pour le condo en entrée de l'ADC il est vrai que c'est très faible mais je voulais avoir un filtre RC en entrée et limiter le courant en entrée.
De plus il est recommandé dans la datasheet du uC d'avoir une constante de temps inférieure à 1 ns.

Je ne suis pas expert en masse virtuelle je n'en ai d'ailleurs jusqu'à présent jamais utilisée ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Alors je ne sais pas comment est générée la tension 0-10V analogique en entrée ça peut venir d'un capteur par exemple ou de n'importe quoi.

Le TLE... Peut débiter au max 20mA qui doivent alimenter tout le montage (AOP excepté) : µC, capteur, périphériques divers... C'est peu.

J'étais parti sur une mono alim mais on m'a conseillé d'utiliser une alimentation symétrique pour éviter d'avoir une tension de déchet en sortie de l'AOP et de fausser les mesures de l'ADC.

Un AOP rail to rail alimenté en 0/Vcc peut sortir presque 0V en sortie. Ce presque, c'est Vout_min=100mV pour l'AOP single supply le plus basic (LM358), c'est Vout_min=200µV(typique) pour un LTC2057 http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/2057f.pdf...
Est-ce trop ? potentiellement, si le capteur est capable de sortir une tension comprise en 0V et 3*Vout_min. Mais c'est peu probable : il y a probablement une électronique intégrée au capteur, et elle non plus ne peut sortir 0,000V.

Sachant que si tu utilises le Vcc du µC comme tension de référence de l'ADC, c'est que tu n'es pas super regardant quant à la qualité de ta conversion

Quant à la valeur de 1pF pour le condo en entrée de l'ADC il est vrai que c'est très faible mais je voulais avoir un filtre RC en entrée

Un filtre à ~500MHz

et limiter le courant en entrée.

Tu peux détailler ?

De plus il est recommandé dans la datasheet du uC d'avoir une constante de temps inférieure à 1 ns.

Il s'agit probablement de la constante de temps entre l'impédance de sortie de la source attaquant l'entrée de l'ADC et sa capacité interne. En tout cas, il ne s'agit pas de la constante de temps du filtre d'entrée de l'ADC. Tu as trouvé ca où, précisément ?

[invitec306063a]

Merci pour ta précieuse réponse Antoane
Le TLE ne me sert que pour les AOP alors les 20 mA me semblent suffisant ?

Pour le filtre RC je me suis simplement dit que je pouvais avoir jusqu'à 3.3V en sortie de l'AOP et qu'il me fallait une résistance en série pour limiter le courant en entrée de l'ADC. En regardant dans les notes de la datasheet du uC je me suis aperçu qu'il était recommandé d'avoir une constante de temps < 1ns d'où la faible valeur du condo.
Je me suis peut être trompé, j'ai trouvé ca dans la datasheet du uC, page 43 (dans les notes) : http://www.farnell.com/datasheets/1789335.pdf


J'utilise le TL072CD comme AOP, mais je n'ai pas réussi à trouver le Vout min
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl074.pdf

J'utilise une référence de tension et pas le VCC pour l'ADC pour garantir une bonne précision (je dois avoir une précision de 12bits).

[DAUDET78]

J'utilise le TL072CD comme AOP, mais je n'ai pas réussi à trouver le Vout min

Surtout pas un TL072 .... il a une tension de déchet de l'ordre du volt ! C'est dans la spec

[Antoane]

Bonjour,

Merci pour ta précieuse réponse Antoane
Le TLE ne me sert que pour les AOP alors les 20 mA me semblent suffisant ?

C'est ce qu'écrit Pixel : la tension analogique 0/3,3V produite sortie de ton montage est référencée par rapport au VGND. Il faut donc que le µC y soit référencé. Donc toutes ses sorties également (led...).
La tension analogique 0/10V produite par ton capteur est également référencée par rapport au VGND, il faut donc alimenter le capteur par rapport à ce VGND.

Pour le filtre RC je me suis simplement dit que je pouvais avoir jusqu'à 3.3V en sortie de l'AOP et qu'il me fallait une résistance en série en entrée pour limiter le courant en entrée de l'ADC.

Quand tout va bien, le courant d'entrée de l'ADC est quasi nul (juste les courants de fuites (srtt dues aux diodes de protection) et le courant de charge de la capa C_ADIN, figure 13 de la datasheet) et ne doit pas être limité (sans quoi tu perds en précision).

Néanmoins, il y a risque d’endommager l'ADC si la tension en sortie de l'AOP fait entrer en conduction les diodes de protection (figure 13). là, une résistance série est bienvenue, mais elle peut dégrader les caractéristiques de la conversion en raison du courant de fuite (0,5µA, cf 5.2.3) : 1,6kohm d'entrée et c'est 1LSB de perdu.

En regardant dans les notes de la datasheet du uC je me suis aperçu qu'il était recommandé d'avoir une constante de temps < 1ns.
Je me suis peut être trompé, j'ai trouvé ca dans la datasheet du uC, page 43 (dans les notes) : http://www.farnell.com/datasheets/1789335.pdf

Effectivement, étrange... Peut-être plutôt pour garantir une bande-passante suffisante à convertisseur complet...

J'utilise le TL072CD comme AOP, mais je n'ai pas réussi à trouver le Vout min
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl074.pdf

Paragraphe 6.3, page 7 : maximum output voltage swing @Vcc=+/-15V : tu as ~2 à 3V de drop-out, la tension min atteignable est située à environ 2 ou 3V des rails d'alim.

12bits, c'est beaucoup (1LSB=800µV), ton pont diviseur d'entrée doit avoir la précision--stabilité idoine, il faut un routage propre, etc.
Le courant de fuite de la zener d'entrée risque également d'engendrer une erreur, d'autant plus grande que Vin sera grande.

[Antoane]

Je pense qu'une bonne protection serait d'intercaler une résistance R en série avec la sortie de l'AOP, avant le retour vers l'entrée inverseuse de l'AOP. Ainsi la tension présente en entrée de l'ADC est égale à celle présente en sortie du pont diviseur (indépendamment de R). Cependant, R limite le courant débitable dans l'ADC à (Vsat-Vin_max)/R, avec Vsat la tension de saturation de l'AOP et Vin_max la tension max admissible en entrée du ADC. EN revanche : aucune idée de ce que ça vaut en dynamique...

[invitec306063a]

Ok très bien !
Bon je vais abandonner mon AOP alors et privilégier le LTC2057 même s'il n'est pas donné donné et que le slew-rate est plutôt faible (0.45V/us) ^^
J'abandonne aussi la masse virtuelle car devoir tout référencer par rapport à celle-ci n'est pas une solution.
Par contre je n'abandonne pas encore l'idée d'une alim symétrique pour améliorer la précision de mes AOP. Existe il des régulateurs de tension capables de délivrer du -3.3 V à partir de 24 V ? J'ai déjà à disposition du 3.3V régulé.

La résistance en série avant le retour de l'entrée inverseuse me parait être une bonne solution, je pense que je vais opter pour ça. Je vais garder la diode zener pour la sécurité.
Ps : D'ailleurs grâce à cette zener je n'ai en fait pas besoin de cette résistance puisque l'AOP ne pourra alors pas fournir plus de 3.3V en sortie ?

[Antoane]

Bonjour,

Bon je vais abandonner mon AOP alors et privilégier le LTC2057 même s'il n'est pas donné donné et que le slew-rate est plutôt faible (0.45V/us)

C'était une référence au hasard, tu devrais pouvoir trouver plus adapté, chez linear ou un autre fondeur.

Par contre je n'abandonne pas encore l'idée d'une alim symétrique pour améliorer la précision de mes AOP. Existe il des régulateurs de tension capables de délivrer du -3.3 V à partir de 24 V ? J'ai déjà à disposition du 3.3V régulé.

Un régulateur à découpage. Ca existe en module (par exemple : http://www.tracopower.com/products/d...s/sip-package/) ou à monter soit même (un exemple : http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3580fg.pdf, ou http://www.onsemi.com/pub_link/Colla...MC34063A-D.PDF ou autre)
Si tu utilises une alim négative, tu n'as plus besoin d'un AOP capable de descendre jusqu'à son rail d'alimentation négatif. N'importe quel AOP de précision convient.

La résistance en série avant le retour de l'entrée inverseuse me parait être une bonne solution, je pense que je vais opter pour ça. Je vais garder la diode zener pour la sécurité.
Ps : D'ailleurs grâce à cette zener je n'ai en fait pas besoin de cette résistance puisque l'AOP ne pourra alors pas fournir plus de 3.3V en sortie ?

Une zener a une tension de coude mal définie, surtout pour de faibles tensions de seuil :
- cette tension varie avec la température ;
- le coude est peu raide.
http://pdf1.alldatasheet.com/datashe...CH/BZX3V6.html
1LSB, c'est ~100nA dans le zener !
La solution que je proposais n'est pas formidable en dynamique (cf PJ : courbe bleu avec une résistance de R2=1mohm, rouge avec R2=1k), mais en ajoutant une diode schottky vers le VDDA (s'il le tolère), tu devrais bien protéger ton ADC tout en t'autorisant une faible résistance série R2.

PS : faudrait ajouter une seconde schottky entre la sortie du montage et la masse pour protéger des tensions négatives.