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Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?



  1. #1
    Albert-cosmoff

    Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?


    ------

    bonjour a tous,

    voila j'ai un signal sinus d'amplitude 4v ( -2 a 2v) et je veux avoir un signal carré (0 a 5v )
    je decide donc d'utiliser un comparateur a hysteresis ( LM339N ) allimenté en +5v et 0 pour la masse .
    je veux que quand le sinus depasse 0.2v le comparateur sorte 0v et quand il descend en dessous de -0.2 v sort du 5v.
    les valeurs de mes resitances sur l'image corresponde normalement a ce seuil haut et bas .

    le probleme c'est que ca ne marche pas

    ma partie pratique est bonne, j'ai bien mis 5v au vcc et 0 a la masse , mon in(-) correspond bien a mon signal sinus et ma resitance R1, et mon in(+) est bien relié avec mes deux resistances R2 et R3 et relié a la sortie .

    mon probleme est theorique ou plus pratique ?

    merci d'avance pour votre aide

    -----
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    Dernière modification par Albert-cosmoff ; 25/06/2014 à 16h32.

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  3. #2
    annjy

    Re : je veux transformé un signal sinus en carré avec un comparateur a hysteresis

    bonjour,

    sans attendre les images, avec une alim 0 - 5V, on ne peut pas mettre une entrée à -2V (voir data sheet, input voltage)
    http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm339-n.pdf

    cdlt,
    JY

  4. #3
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    aie....
    t'as une idée pour resoudre le probleme ?

  5. #4
    erff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonjour,

    Prévoir un rail négatif sur l'alim du comparateur ou alors polariser les entrées et attaquer au travers d'une capa de liaison.

    PS : quelle est la fréquence du sinus ?

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. Comparatifs

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  8. #5
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    la frequence du sinus est 40Khz , apres je suis tres novice donc capa de liaison ,polarisé les entrées c'est un peu compliqué , pour le rail negatif je n'ai malheuresement qu'une alim

  9. #6
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonsoir,
    Sans voir tes PJ :
    Le 0V fait partie du input voltage common mode, il semblerait donc qu'une résistance (R1~22k) en série avec l'entrée relié à la source sinus puisse suffire.

    Sinon, faudra faire un pont de 3 résistances pour déplacer le +/-2V vers 0/2V.

    C'est faisable en résistances, mieux vaut éviter la capa de liaison qui peut poser des problèmes en transitoire.
    Bonsoir.
    Dernière modification par Antoane ; 25/06/2014 à 20h04.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

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  11. #7
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Avec les PJ :
    le LM339 est à collecteur ouvert, il faut une résistance de pull-up en sortie. Sans elle :
    - tu ne mesures rien de valable en sortie ;
    - en l'état, les résistances d’hystérésis ne servent à rien.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  12. #8
    erff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Re

    Sinon regarde le montage zero-crossing detector page 18
    http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm339-n.pdf

  13. #9
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    c'est comme ca que je dois faire ( voir image ) pour que ca fonctionne?

    apres reste a determiner les valeurs des resistances
    Images attachées Images attachées

  14. #10
    jiherve

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonsoir,
    Non car comme l'entrée est alternative centrée sur 0V il va falloir une capa de liaison et une polarisation ad'hoc de l'entrée inverseuse.
    Et toujours un pull up (résistance de tirage à l'alimentation positive) sur la sortie du comparateur.
    JR
    Dernière modification par jiherve ; 25/06/2014 à 21h07.
    l'électronique c'est pas du vaudou!

  15. #11
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Citation Envoyé par jiherve Voir le message
    comme l'entrée est alternative centrée sur 0V il va falloir une capa de liaison et une polarisation ad'hoc de l'entrée inverseuse.
    Oui, mais le seuil est à +200mV, donc c'est ok.
    Et toujours un pull up (résistance de tirage à l'alimentation positive) sur la sortie du comparateur.
    donc ce schéma : http://forums.futura-sciences.com/at...is-capture.png avec une pull-up est op.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  16. #12
    Fred_du_92

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Pour avoir un rail négatif en 5 minutes: MAX660, ICL7660 entre autres

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  18. #13
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonsoir,
    Citation Envoyé par Fred_du_92 Voir le message
    Pour avoir un rail négatif en 5 minutes: MAX660, ICL7660 entre autres
    C'est :
    - sale ;
    - cher ;
    - moche ;
    - peu fiable ;
    - disproportionné ;
    - coûteux énergiquement ;
    - a priori une solution de facilité ;
    - potentiellement source d'ennuis ;
    - etc.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  19. #14
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    donc c'est ca ( voir image ) ?
    Images attachées Images attachées

  20. #15
    erff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Citation Envoyé par Albert-cosmoff Voir le message
    donc c'est ca ( voir image ) ?
    Toujours pas : le comparateur ne va pas aimer recevoir du -2V (cf #2) !
    Pourquoi ne veux-tu pas regarder le montage donné dans la doc ? (cf #8)

  21. #16
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Citation Envoyé par erff Voir le message
    Toujours pas : le comparateur ne va pas aimer recevoir du -2V (cf #2) !
    C'est l’intérêt de R1 et des diodes de clamp internes : la tension effectivement présente sur l'entrée est de -Vf~-0.7V
    Finalement un problème pourrait se poser pour le passage à 1 de la sortie :
    - le seuil haut du comparateur est à Vcc*R2/(R2+R3+R) ;
    - le seuil bas est à ~0V, pas sur que se soit vraiment suffisant.

    Tu peux tester, il conviendra si ca ne fonctionne pas d'ajouter quelques résistances (1 ou 2 pour déplacer le mode commun sur l'entrée - et une pour faire de même sur la +).
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  22. #17
    erff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Vs se retrouve donc quasi à 0V lorsque Vin est < 0 (alors qu'on voudrait ~5V) car a priori, il ne doit pas recevoir moins que -0.3V (cf note 3 p3)... et on n'a pas de données sur la dynamique du phénomène de clamp : suivra-t-il à 40 kHz ???
    http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm339-n.pdf

    Je pense qu'il convient de s'assurer "en externe" que l'on n'ait jamais moins de -0.3V sur n'importe laquelle des entrées (comme le fait le montage proposé à la fin)...

  23. #18
    Fred_du_92

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Citation Envoyé par Antoane Voir le message
    Bonsoir,

    C'est :
    - sale ;
    - cher ;
    - moche ;
    On cherche une solution technique ou une solution qui te plaise?

    Ce n'est pas plus sale que de compter sur les diodes de clamp dans un design.

    - peu fiable ;
    Alors là, j'aimerais bien écouter tes arguments.

    - disproportionné ;
    En quoi un convertisseur 10mA est disproportionné (ICL7660) ?

    - coûteux énergiquement ;
    Hum....rendement de 98%

    - a priori une solution de facilité ;
    On cherche une solution facile vu le niveau du demandeur.

    - potentiellement source d'ennuis ;
    En quoi?

    - etc.
    Ah oui, etc, c'est un argument ultime, on peut clore la discussion..... N'importe quoi.
    Dernière modification par Fred_du_92 ; 25/06/2014 à 23h56.

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  25. #19
    Antoane
    Responsable technique

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonjour,
    On compare une pompe de charge à 3 réssitance. De là, la pompe de charge, c'est :
    - sale : en fait, ce point, c'est un peu un résumé de tous les autres ;
    - cher comparé à 3 résistances 1/16W ;
    - moche : un DIL8 + deux condensateur ;
    - peu fiable comparé à 3 résistances 1/16W ;
    - disproportionné comparé à 3 résistances 1/16W ;
    - coûteux énergiquement : même avec un rendement de 98%, il y a des pertes, auquelles s'ajoutent le fait d'alimenter le comparateur en 10V au lieu de 5. Et, encore une fois, comparé à 3 résistances 1/16W... ;
    - a priori une solution de facilité (et non facile) dans la mesure où c'est la première idée qui passe par la tête. J'ai besoin d'aller acheter une baguette de pain mais ma voiture est au garage. Solution : j'achète une nouvelle voiture ?
    - c'est en rien un solution facile : entre monter un convertisseur à découpage -aussi user-friendly qu'il soit- et 3 résistances, mon fer à souder hésite bien peu.
    - potentiellement source d'ennuis insérer une alimentation à découpage dans un montage analogique est toujours source de perturbations (pics de courant sur l'alim, propreté du rail généré...). Et comme on ne sais pas grand chose de l'environement de travail de Albert...;
    - etc. : arrivé à 8 points dans une liste, je me permet de mettre un etc

    Ce n'est pas plus sale que de compter sur les diodes de clamp dans un design.
    Tropique (lui-même) n'a jamais été catégorique sur ce point.

    Citation Envoyé par erff
    Vs se retrouve donc quasi à 0V lorsque Vin est < 0 (alors qu'on voudrait ~5V) car a priori, il ne doit pas recevoir moins que -0.3V (cf note 3 p3)... et on n'a pas de données sur la dynamique du phénomène de clamp : suivra-t-il à 40 kHz ???
    http://www.ti.com.cn/cn/lit/ds/symlink/lm339-n.pdf
    Bien vu.

    Je pense qu'il convient de s'assurer "en externe" que l'on n'ait jamais moins de -0.3V sur n'importe laquelle des entrées (comme le fait le montage proposé à la fin)...
    Sachant que comme on connait la plage de variation de Vin, la diode et l'une des 5k peuvent sauter.

    Nota : 0.3V c'est un Vf de diode à 125°C, avec de la marge. Tout simplement car on spécifie une tension alors qu'on souhaiterais spécifier un courant max dans cette diode/jonction.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  26. #20
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    quand je fais le pull up , ou je peux voir ma tension carré? sur le GND ?

  27. #21
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    c'est bon ca marche il manquait juste une résistance de tirage , merci a vous

  28. #22
    PA5CAL

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Bonjour

    J'arrive un peu après la bataille, mais une réponse simple au problème posé mettant en œuvre un LM339N alimenté sous 0/5V donnerait ça :

    triggerEnegat.png

    La tension de sortie effective du comparateur dépend du courant consommée par la charge et de la valeur de la résistance de réaction positive (12·R).
    Dernière modification par PA5CAL ; 26/06/2014 à 12h41.

  29. #23
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    j'ai essayé ton cablage avec R=265ohm et donc 12R =3330 ohms et ca ne marche pas , es tu sur de ton montage? j'ai ajouté le pull up en sortie

  30. #24
    PA5CAL

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Oui, je suis sûr du schéma (étant entendu que, comme cela a déjà été indiqué, une charge résistive doit être branchée entre la sortie à collecteur ouvert et le +5V pour que cela fonctionne). Il est d'ailleurs très facile à vérifier.

    Toutefois, le choix de R n'est pas anodin, et il me semble que R=265Ω représente une valeur plutôt faible.

    Si ton explication de la situation est correcte (alimentation en 0V/+5V et entrée variant entre +2V et –2V par rapport au 0V) et si tu n'as pas fait d'erreur dans ton montage, alors le mauvais fonctionnement peut s'expliquer :
    - soit par une trop forte impédance de la source par rapport à R, entraînant une élévation notable du niveau d'entrée moyen ;
    - soit par une trop forte valeur de la charge vers le +5V ou de la résistance de pull-up (selon la configuration de sortie) par rapport à 12·R, entraînant un effondrement notable du niveau de sortie haut.

    Ce sont d'ailleurs des points que tu pourrais facilement vérifier au voltmètre.

    Je pense qu'une valeur de R entre 100 et 1000 fois plus élevée aurait certainement plus de chances d'être pertinente.
    Dernière modification par PA5CAL ; 26/06/2014 à 21h34.

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  32. #25
    PA5CAL

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    En quoi consistent la source et la charge (quelle valeur de résistance de pull-up) ?

  33. #26
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    la resistance de pull up est de 3kohm mais comme tu l'as dit ma tension sinus d'entré est passe de -2 +2v a +6 +4 volt j'ai maintenant une composante continue a mon entré = 5v
    je dois augmenter la valeur de mes resistances c'est ca?

  34. #27
    PA5CAL

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    Si ta tension d'entrée dépasse +5V, alors il y a certainement un condensateur de liaison juste avant l'entrée.

    La situation n'est donc pas celle que tu as décrite. La tension d'entrée n'est pas une sinusoïde variant entre -2 à +2V, mais simplement une sinusoïde de 4V crête-à-crête sans valeur moyenne définie.

    Le problème d'excursion négative de la tension d'entrée n'en était donc pas un. Mais l'amplitude du signal d'entrée est quand même trop grande.

    Il faudrait par exemple remplacer la résistance R située entre l'entrée inverseuse (e-) et le +5V par une résistance 2R, et rajouter une autre résistance 2R entre cette même entrée et la masse.

  35. #28
    Albert-cosmoff

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    en faite je recois via un recepteur a ultrason une tension que j'ai amplifié , et pour eliminer la composante continu a cause de mon aop car j'avais mis une capa de liaison a l'entré de mon aop j'ai mi un condensateur en entré de mon comparateur pour centré mon signal a 0 , mais avec ce montage maintenant mon signal est centré sur le 5v
    voila toute l'histoire

    donc je change quand meme les valeurs de mes resistance, j'en met des plus grandes ? et je met 2*R aux endroit indiqué et ca marche ?

  36. #29
    PA5CAL

    Re : Transformer un signal sinus en carré avec un comparateur à hystérésis ?

    On découvre le projet au fur et à mesure.

    Ce que j'ai indiqué règle le problème localisé au comparateur à hystérésis... jusqu'à ce que d'autres révélations remettent encore son fonctionnement en question, peut-être.

    Quand on donne le schéma de principe d'un circuit, ce n'est pas pour qu'on l'applique bêtement sans réfléchir, mais pour qu'on l'étudie de plus près, qu'on en trouve les caractéristiques et les équations, afin de comprendre comment le mettre en œuvre et l'insérer dans le schéma global. Bref, il ne suffit pas de trouver une réponse à une question fonctionnelle, il faut encore vérifier sa pertinence par rapport au projet et y réaliser son intégration. Comme tu es le seul à connaître le reste de ton projet, c'est forcément à toi de le faire.

    D'après ce que tu indiques, je pense qu'il a certainement un problème global de référence de tension. Comme le même soucis semble s'être posé pour deux étages successifs dans le cheminement du signal, une conception différente aurait probablement pu le régler plus efficacement. Et comme tu ne sembles pas avoir fait de vérification du schéma par rapport aux besoins, rien ne dit que les solutions actuellement retenues conviennent vraiment (s'agissant du traitement d'ultrasons, j'entrevois des risques concernant la réponse aux transitoires et l'introduction de déphasages).
    Dernière modification par PA5CAL ; 27/06/2014 à 08h48.

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