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Switch diode PIN

  1. #1
    Juline05

    Switch diode PIN

    Bonjour,

    Je souhaiterais utiliser un switch à diode PIN (voir pdf joint).

    J'aurais quelques question.

    D'après ce que j'ai remarqué, plus la fréquence est importante moins la tension nécessite d'être élevée pour bloquer les diodes.

    Pour un montage comme dans le pdf, il faut :

    -Chemin passant +28V 50mA.
    -Chemin bloqué +0V -50mA.

    Le circuit d'alimentation doit donc fournir du +0V ou+28V à +/-50mA.

    Merci pour vos réponses.

    -----

    Fichiers attachés Fichiers attachés

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  3. #2
    micka_ch

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    D'après mes souvenirs (et si ils sont juste), une diode PIN traverser par un courant DC laisse passer le signal HF, quand elle est polarisée en inverse (ou 0V), elle bloque le signal HF. Plus la polarisation inverse est grande, meilleure est l'isolation. Si on prend la table de vérité (table 7) et qu'on l'applique au schéma page 14 voici les chemins du signal DC et du signal HF :

    PIN_DiodeSwitch.png

    plus la fréquence est importante moins la tension nécessite d'être élevée pour bloquer les diodes
    Je n'ai pas trouvé de quoi confirmer cette affirmation, mais à l’intuition je dirais que non...

    Meilleures salutations
    Dernière modification par micka_ch ; 08/09/2017 à 06h46.

  4. #3
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Merci pour votre réponse micka_ch. Effectivement, avec des schéma c'est plus clair.

    Je souhaites désormais réaliser une alimentation qui doit respecter : +28V 50mA ou 0V -100mA.

    Pouvez vous me dire si mon schéma est correct. J'ai placé une diode RN242A afin de permettre d'accepter -100mA à 0V.

    Je ne sais jamais quel montage réaliser entre la base et la sortie ttl (par exemple d'arduino) quel est le meilleur montage (pont de résistance, résistance en série, ...).

    Merci.
    Images attachées Images attachées

  5. #4
    DAUDET78

    Re : Switch diode PIN

    Il vient d'où le V_TTL ? Si c'est une sortie de porte 74xx, tu la mets en court-circuit sur la diode base-émetteur de Q2 .... elle va pas aimer.
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  6. #5
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    28 volts sur 1.1K ça fait presque 1 watt, prévoir de la résistance assez grosse !
    ~25 mA
    U*U/r = 28 * 28 / 1100 =0.712 watt

    et avec 25ma
    P = U i = 28 * 0.025 =0.7

    Notez que sur le datasheet, ils parlent de 1 volt dans le sens passant et 28 volts en inverse...

    Il y a peut être un montage un peut moins gaspi à faire ?
    A+, pat

  7. #6
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Oui freepicbasic, je compte prendre de la résistance 1.5W.

    Bonjour Daudet78, je comptes mettre une résistance de 1K entre le base et la sortie ttl arduino.

    Comment puis-je améliorer mon montage ?

  8. #7
    DAUDET78

    Re : Switch diode PIN

    Citation Envoyé par Juline05 Voir le message
    je comptes mettre une résistance de 1K entre le base et la sortie ttl arduino.
    Ben ... fallait la mettre sur ton schéma !
    Et avec 1K, tu envoies 5mA sur la base du 2N2222. Comme il a un gain de 10 en saturation, il n'accepte que 50mA en saturation (je ne connais pas le courant max IOH du µC)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  9. #8
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Je suis loin d'être spécialiste en RF, cependant :

    La tension générant le 50 mA s'écoulant en permanence via la broche ANT peut venir de l'importe quelle tension puisque cette tension ne polarise aucune diode en inverse. Sur la carte d'évaluation, par exemple, c'est généré à partir de 5V, ce qui permet de limiter la puissance dissipée dans la résistance de polarisation.

    Ce n'est pas au circuit connecté à la broche RX de limiter le courant de polarisation à 50mA, mais au circuit connecté à la broche RXbiais. Ainsi, le potentiel (DC) de la broche RX est de 28 V, polarisant avec -27V la diode placée entre RX et ANT. La briche RX se retrouve alors à un potentiel proche de 27 V - c'est la résistance qui est connectée entre cette broche et le GND qui définit le courant circulant dans la diode située entre RX et RX_biais.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  10. #9
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    En PJ un exemple de circuit qui devrait, me semble-t-il, convenir.
    Les résistances (excepté R3) définissent la polarisation inverse des diodes ne sont traversées que par le courant inverse de diodes.
    cmde_TX est la commande logique à 1 lorsque le circuit doit transmettre.

    fs85.jpg
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  11. #10
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Si je ne me trompes pas, mes explications vont dans le même sens que Antonae.

    Pour rendre passant les deux diodes séries, un courant de 50mA typ. doit être appliqué sur "bias input antenna". Ce port ne servant pas à bloquer de diodes 5V suffisent pour les raisons données par Antonae.

    Toutefois "bias input receiver" et "transmitter" doivent être capable de délivrer du +28V/+50A et du 0V/-50mA (-> sinking current). Pour à la fois bloquer les diodes en inverse et rendre passant celles en direct voir schéma micka_ch.

    D'ou l'intérêt de combiner sur un schéma même si la puissance dissipée est énorme. Est ce que mon raisonnement est bon ?

    Daudet78, je crois que Iohmax=50mA pour une sortie arduino.

  12. #11
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    A vrai dire, je n'ai pas entièrement compris ton schéma (http://forums.futura-sciences.com/at...ure-schema.png), et en particulier à quelle broche tu câblais V_biais_pin.
    Néanmoins, lorsque Q1 est passant (http://forums.futura-sciences.com/at...ure-schema.png), ~50mA sont envoyés le potentiel sur V_biais_pin sera de l'ordre de 1V (le Vf d'une diode passante).
    Si le but est de brancher ce circuit à la broche RX, cela ne convient pas : il faut envoyer 50 mA tout en fixant le potentiel à 28V.
    Si le but est de brancher ce circuit à la broche RXbiais, cela ne convient pas : il faut limiter le courant à 50 mA (courant s'écoulant vers la masse), tout en acceptant que le potentiel de la broche soit à ~27V.
    Si le but est de brancher ce circuit à la broche TX, cela ne convient pas (ou en tous cas n'est pas correctement dimensionné) i: il faut fixer le potentiel de la broche à 28V, avec un courant négligeable(courant de fuite de la diode). Il faut en revanche pouvoir tirer au moins 50mA vers la masse.

    Cette histoire de -100mA à 0V n'est pas claire. Possible que cela résulte d'une mauvais compréhension de ta part. Dans tous les cas, ici, le courant dc va vers la masse.

    Comme l'indique le schéma #2, on ne rend jamais passantes deux diodes (internes au composant) en série.


    je crois que Iohmax=50mA pour une sortie arduino.
    On peut laisser de côté les considérations aussi bassement pratiques pour l'instant : inutile de intéresser de trop près à la mise en œuvre tant que le principe n'est pas fixé
    Dernière modification par Antoane ; 09/09/2017 à 16h30.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  13. #12
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    sur le schéma du post #2 qui correspond au soécifications du datasheet .

    On voit que rx et tx_bias sont soit à 0 soit à 28v.
    Dans le sens inverse (28V) pas de courant , juste une polarisation des diodes.
    Dans le sens passant 50ma venant de l'antenne.

    Vu le sens des diodes seul l'antenne envoie un courant positif
    ce courant passe soit par tx et rx_bias (0V) soit par RX (0V)

    ce qui fait que l'antenne ne dépasse pas le seuil de 1 ou 2 diodes (les 1V du datasheet)


    mode TX
    -------
    antenne 1V
    TX 28V
    RX_bias 28V
    RX 0V

    mode RX
    -------
    antenne 1V
    TX 0V
    RX_bias 0V
    RX 28V

    Donnez moi votre avis ...
    A+, pat

  14. #13
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Si tu reprends le schéma proposé par micka_ch, tu vois que le courant entrant par la broche ANT ressort par, au choix, la broche RX ou la broche TX. Et c'est normal : le signal RF suit ce courant DC. Dans les deux cas, une seule diode est traversée par ce courant.
    Il y a un autre courant de polarisation, qui passe de RX à RX_biais lorsque le circuit fonctionne en RX. Ceci permet de court-circuiter l'entrée RX et ainsi de protéger le (fragile) circuit qui y est connecté. Il est inutile de prendre la même précaution côté TX puisque la broche TX est reliées à un robuste ampli de transmission.

    mode RX
    -------
    antenne 1V
    TX 0V
    RX_bias 0V
    RX 28V
    Ce n'est pas possible à cause de la diode interne : si RX est à 28V, RX_biais est à 27V.
    Le reste me semble ok, à ceci près que tu as inversé les phases RX et TX.
    Dernière modification par Antoane ; 09/09/2017 à 16h43.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  15. #14
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Dans mon message précédent, j'ai écrit :
    Il y a un autre courant de polarisation, qui passe de RX à RX_biais lorsque le circuit fonctionne en RX. Ceci permet de court-circuiter l'entrée RX et ainsi de protéger le (fragile) circuit qui y est connecté. Il est inutile de prendre la même précaution côté TX puisque la broche TX est reliées à un robuste ampli de transmission.
    Il faut lire :
    Il y a un autre courant de polarisation, qui passe de RX à RX_biais lorsque le circuit fonctionne en TX.
    Au temps pour moi.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  16. #15
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Le circuit que j'ai réalisée doit être placé sur les broches Rx, Rx_bias et Tx_bias puis chaque voie est commandé comme a pu le décrire freepicbasic.

    Si on reprend la datasheet page 10, cela correspond aux messages envoyés par freepicbasic. Le courant de 50mA en sens direct permet de polariser les diodes en série. La tension de +28V en sens inverse bloque les diodes.
    Je ne pense pas faire d'erreur dans mon schéma. J'ai rajouté une diode pour permettre au courant du port Ant d'aller vers la masse. Est ce correct (correspond au -50mA dans le tableau page 10).
    Si besoin, j'ai trouvé sur internet d'autres exemples de switchs à diode PIN polarisés en +27V/25mA et 0V/-25mA.
    Je voulais aussi connaitre la meilleur option relier la base du transistor au port ttl du arduino.

    Merci pour vos réponses.

  17. #16
    DAUDET78

    Re : Switch diode PIN

    Citation Envoyé par Juline05 Voir le message
    Daudet78, je crois que Iohmax=50mA pour une sortie arduino.
    Regarde la datasheet du µC (pas le doc ArduiMachin !)
    L'age n'est pas un handicap .... Encore faut-il arriver jusque là pour le constater !

  18. #17
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonsoir,

    Le courant de 50mA en sens direct permet de polariser les diodes en série.
    Peux-tu montrer sur un schéma quelles diodes sont polarisées en série ?
    Indices :
    - sur le schéma donné par micka_ch : il n'y en a pas ;
    - j'ai indiqué plus haut que chaque source de courant de 50 mA ne polarisait qu'une seule diode en direct.

    Je ne pense pas faire d'erreur dans mon schéma. J'ai rajouté une diode pour permettre au courant du port Ant d'aller vers la masse.
    Si le courant qui va vers la masse, il faut que la cathode de la diode soit reliée à la masse. Ce n'est pas le cas sur ton schéma.


    Est ce correct (correspond au -50mA dans le tableau page 10).
    le "-" signifie que le courant sort de la broche considérée, rien de plus.

    Si besoin, j'ai trouvé sur internet d'autres exemples de switchs à diode PIN polarisés en +27V/25mA et 0V/-25mA.
    Tu peux effectivement t'en inspirer, mais attention à ne pas faire de parallèle trop rapides
    N'hésite as à les partager si tu veux t'en inspirer.
    Tu peux aussi t'inspirer de schémas conçus exprès pour toi. Ou au moins de les étudier

    Je voulais aussi connaitre la meilleur option relier la base du transistor au port ttl du arduino.
    On peut laisser de côté les considérations aussi bassement pratiques pour l'instant : inutile de intéresser de trop près à la mise en œuvre tant que le principe n'est pas fixé

    Le circuit que j'ai réalisée doit être placé sur les broches Rx, Rx_bias et Tx_bias .
    Tu es d'accord que le potentiel qu'applique ton montage sur la broche à laquelle il est reliée ne peut être de ~28V que si aucun courant ne circule dans cette broche ?
    En effet, si un tel courant I y circulait, la tension au niveau de la borne ne serait pas de 28V mais d'environ 28-R*I, où R=550Ohm (1.1k//1.1k). Hors, en mode TX, il faut que la broche RX soit portée à un potentield e 28V tandis qu'un courant de ~50mA s'écoule de la broche RX à la masse, via RX_biais. Donc ce montage ne convient pas pour la broche RX.

    Ce circuit est incapable d'absorber du courant allant vers la masse, ce qui est requis sur les broches RX_biais et TX. Donc il ne convient pas non plus pour ces broches.

    Enfin, dans la mesure où les trois broches RX, TX et RX_biais ne sont pas équivalentes (vis à vis de la connexion interne des diodes) , on peut s'attendre à ce qu'il faille différents circuits pour chacune des broches.
    Ce circuit (sans L1 D1 C1) pourrait éventuellement être placé sur la broche ANT de manière à ne pas faire fonctionner le switch en continu, et ainsi limiter la puissance moyenne dissipée.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  19. #18
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Bonsoir,

    Merci pour ces réponses Antonae.
    Si on reprend le schéma ci-dessous appliqué trois fois pour les broches Rx, Rx_bias et Tx.
    Pour du +5V sur la base de T2, la diode D3 est reliée à la masse.
    Pour du +0V sur la base de T2, le montage délivre du +28V.
    A partir des commandes ttl, je peux donc reprendre la table de vérité et me configurer en mode Tx ou Rx.

    Pour polariser la diode PIN Rx vers Rx_Bias, on rajoute R2 pour obtenir un courant de +50mA.

    La tension de +5V 50mA sur Ant suffit à polariser l'une des deux diodes placé en tête bêche puis ce courant est évacué vers la masse du chemin Tx ou Rx.

    Le défaut de ce circuit intervient lorsque du +28V est délivré sur Rx_bias et passe à travers R2.

    Je ne pense pas faire d'erreur. Qu'en pensez-vous ?
    Images attachées Images attachées

  20. #19
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Juste si c'était pas clair : sur http://forums.futura-sciences.com/at...ure-schema.png, c'est D1 que je metais en cause lorsque j'écrivais :
    "Si le courant qui va vers la masse, il faut que la cathode de la diode soit reliée à la masse. Ce n'est pas le cas sur ton schéma."
    D3 le permet. Cependant, ce montage reste sub-optimal puisqu'il est capable de fournir 50 mA depuis le 28V, ce qui est sur-dimenssionné tant pour la broche RX_biais que pour la broche TX.

    Pour polariser la diode PIN Rx vers Rx_Bias, on rajoute R2 pour obtenir un courant de +50mA.
    Où ? sur RX ou RX_biais ?

    > http://forums.futura-sciences.com/at...ure-schema.png
    l'intérêt de Q1 est qu'il permet de délivrer un "fort" courant en sortie (i.e. sur son émetteur). Hors, tu n'as pas besoin d'un tel courant pour TX et RX_biais. Dans ces deux cas, tu doit pouvoir absorber (i.e. vers la masse) les 50 mA venant, respectivement, de ANT ou de RX, mais tu ne doit fournir (depuis le 28 V) qu'un courant négligeable (courant inverse d'une diode interne au switch).
    Tu peux donc, dans ce cas, tu passer de Q1 et D3.

    Le défaut de ce circuit intervient lorsque du +28V est délivré sur Rx_bias et passe à travers R2.
    Je n'ai pas compris.

    Ok pour le reste.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  21. #20
    Juline05

    Re : Switch diode PIN

    Ok Antonae.

    Je vais suivre tes conseils. Peux-tu me conseiller un nmos (pour les critères que j'ai, le choix est plutôt vaste).

  22. #21
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Ca importe peu... n'importe quel MOSFET tenant au moins 50 V et 100 mA, pouvant être commandé en 0/5 V.
    Tu peux par exemple utiliser les filtres paramétriques de distributeurs (e.g. farnell, digikey, etc.) et choisir un composant pas cher, dans un boitier aisément soudable.
    Dernière modification par Antoane ; 11/09/2017 à 10h39.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  23. #22
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    Je vous propose un schéma.
    Vous me direz ce que vous en dites ?
    Images attachées Images attachées
    A+, pat

  24. #23
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    Il faut que ton montage soit capable d'envoyer 50 mA dans la broche RX tout en y fixant le potentiel à 28V lors d'une phase d'émission.
    Par ailleurs, la topologie de tes filtres n'est pas adaptée : en mettant une capa en sortie (C4, C6, C8), tu court-circuites la RF à la masse.
    Il faudrait ajouter une inductance en série avec R5 pour bloquer la RF. Ou supprimer C2 (cf. ma remarque précédente).

    Coquille : tu as 2 labels TX et pas de RX.

    Pour ce qui est de la valeur des composants de filtrage : je ne suis pas capable de juger, cf. la datasheet du switch. J'imagine que tu as de toute façon pris des valeurs par défault, car 1mH... ce sera probablement une capa à des fréquences bien plus faibles que celle de travail
    Dernière modification par Antoane ; 11/09/2017 à 11h58.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  25. #24
    micka_ch

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,

    A quelle fréquence est ce que tu travail et quelle est la puissance du signal HF ?

    Le problème de ton dernier schéma est que tu polarise les diodes a 28V mais a travers une résistances de 10k, je doute que tu arrive au 50mA de cette manière.

    Les DC feed (inductance L1, L2, L3 et L5) et DC block (C1, C3, C2) il faut être dans les ordre de grandeur de la table 8 et les adaptés à la fréquence à laquelle tu travail.

    Salutations

  26. #25
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    J'ai corrigé les erreurs
    RX corrigé
    les L font 560nh et les C 1nf comme sur le datasheet.
    Les 10k polarisent en inverse donc pas de courant.
    Les 50ma viennent du 3.3V avec la 47 ohms.
    (notez qu'un régulateur de tension serait peut être mieux ...)
    Images attachées Images attachées
    A+, pat

  27. #26
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    j ai enlevé le condo sur l'antenne.
    Images attachées Images attachées
    A+, pat

  28. #27
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    Bonjour,
    Citation Envoyé par freepicbasic Voir le message
    Les 10k polarisent en inverse donc pas de courant.
    Si tu reprends le schéma du post#2 ainsi que mes explications, tu verras qu'en transmission, il faut être capable de faire transiter 50 mA de la broche RX à la broche RX_biais ; tout en maintenant le potentiel de la broche RX à 28 V.

    Les 50ma viennent du 3.3V avec la 47 ohms.
    (notez qu'un régulateur de tension serait peut être mieux ...)
    Pour réguler le courant dans une diode, c'est loin d'être optimal.
    Un montage actif pourrait peut-être convenir en remplacement de R5, mais la précision demandée ne le justifie pas. Sans compter d'éventuels effets dûs aux interactions avec la RF (dont je ne suis pas capable de parler).
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  29. #28
    freepicbasic

    Re : Switch diode PIN

    Si tu reprends le schéma du post#2 ainsi que mes explications, tu verras qu'en transmission, il faut être capable de faire transiter 50 mA de la broche RX à la broche RX_biais ; tout en maintenant le potentiel de la broche RX à 28 V.
    Dans le cas de TX
    les 2 diodes en haut en en bas sont passantes !
    On ne peut pas avoir 28V sur une diode passante !

    J'en déduis qu'il y a une tension de seuil sur les 2 et celle du milieu a 0V aux bornes.

    non ?
    A+, pat

  30. #29
    Antoane

    Re : Switch diode PIN

    En TX :
    - le potentiel (DC) de ANT est de 1V ;
    - le potentiel (DC) de TX est de 0V ;
    - le potentiel (DC) de RX est de 28V ;
    - le potentiel (DC) de RX_biais est de 27V ;
    et, toujours en TX :
    - la diode entre ANT et TX est passante (via la source de courant sourçant par la broche ANT) => l'énergie RF est transmise de l'ampli de puissance (câblé en TX) à l'antenne ;
    - la diode entre RX et TX est bloquée, avec 27 V de tension inverse => le récepteur RF (câblé en RX) est isolé de l'antenne et de l'ampli de puissance câblé en TX - il est ainsi protégé.
    - la diode entre RX et RX_biais est passante (via la source de courant sourçant par la broche RX) => le récepteur RF (câblé en RX) est mis à la masse (d'un point de vue RF, pas DC), il est donc protégé de l'énergie RF qui pourrait réussir à traverser la diode bloquée.
    Dernière modification par Antoane ; 11/09/2017 à 13h43.
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  31. #30
    micka_ch

    Re : Switch diode PIN

    Citation Envoyé par freepicbasic Voir le message
    On ne peut pas avoir 28V sur une diode passante !
    Oui tu as raison, c'est les résistances qui font la chute de tension nécessaire, R1 et R2, pour avoir 1V, 50mA sur les diodes.

    Voici le dessin que j'avais fait auparavant mais avec les tensions :

    PIN_DiodeSwitch.png

    Si l'isolation n'est pas critique, je travaillerai tout en 5V.

    Salutations

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