Mesure de la tension de grille d'un MOSFET

[Antoane]

Bonjour,

Je cherche à mesurer la tension de grille d'un mosfet ainsi que la tension de sortie du driver associé. Le schéma est classique, je souhaite mesurer les tensions aux points A et B :

La référence du driver (https://www.onsemi.com/pub/Collateral/NCP81074-D.PDF) étant uniquement là pour l'exemple.

J'aurais bien mis deux supports de sonde (pour sonde oscillo 10:1 / 10MOhm classiques) au plus près des points de tests mais l'encombrement font que je dois déporter la mesure de 5 à 10 cm.

Pour cela, je voyais deux solutions :
- utiliser un microstrip entre le point de mesure et le support de sonde, avec la terminaison idoine sous le support de sonde. Dans ce cas, quelle impédance donner à la ligne de transmission ? sachant qu'il faudrait éviter de tirer "trop" de courant en continu sur la sortie du driver.
- faire une sonde 10:1 en 50 Ohm au niveau des points de mesure, un micro-strip 50 Ohm entre la sortie de cette "sonde" et un connecteur SMA déporté d'une dizaine de cm et relié à l'oscillo (terminé 50Ohm) par un coax. Mais les 500 Ohm de résistance en sortie du driver me gênent un peu.

La bande passante recherchée est d'au moins 100 MHz, de préférence 500 MHz, et idéalement 1 GHz.
Sachant que l’environnement est assez sale (d'un point de vue EMI).

Vos avis sur la question ?

Merci de m'avoir lu
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[Patrick_91]

Bonjour,

Vu les fréquences envisagées il me semble que deux pins connectées en A et l'autre en B permettant la connexion d'une sonde active (faible capa résiduelle et haute impédance) soit la meilleure solution, (la moins invasive, encore que ?).
Pour ce qui concerne la ligne de transmission je vois ça tres mal , pourquoi 50 Ohms ? sans transfo abaisseur d'impédance , (couplage ou transfo peu importe) cela semble peu réalisable voir pas ...
A plus

[penthode]

le NCP est garanti jusqu'à 2 MHz , alors 100 ....

[Antoane]

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

le NCP est garanti jusqu'à 2 MHz , alors 100 ....

Comme indiqué, ce chip n'est qu'un exemple de référence, on trouve bien plus rapide. Par ailleurs, c'est la raideur des fronts qui détermine la bande-passante requise. Le NCP est à ~1 ns de temps de monté, soit ~300Meg. Le LMG1020 est à http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lmg1020.pdf est à ~500 ps.

Vu les fréquences envisagées il me semble que deux pins connectées en A et l'autre en B permettant la connexion d'une sonde active (faible capa résiduelle et haute impédance) soit la meilleure solution, (la moins invasive, encore que ?).

Je souhaites mesurer la tension entre A et la masse, ainsi que la tension entre B et la masse - pas seulement le différentiel. Désolé si c'était pas clair.
L'idée des sondes actives est séduisante, mais :
- c'est de l'équipement de test, il y a de bonnes chances que de la HT soit renvoyée depuis le drain du MOSFET sur le circuit de commande... La sonde active n'appréciera pas ;
- les têtes sont a priori trop grosses, même celles à connecteur HE10 ;
Enfin, je ne pourrai pas justifier le financement de deux telles sondes

Pour ce qui concerne la ligne de transmission je vois ça tres mal , pourquoi 50 Ohms ? sans transfo abaisseur d'impédance , (couplage ou transfo peu importe) cela semble peu réalisable voir pas ...

Les points A et B sont à impédance quasi-nulle (disons < 5 Ohm du fait du driver et de la résistance de grille), il est donc possible de travailler avec à peu près n'importe quelle impédance de ligne sans trop de problème - il suffit d'ajouter une résistance de source sur les points A et B.
Le schéma de principe de deux méthodes que je propose (j'ai simplifié le schéma du driver) :

- Pour la première technique que je propose (ligne de transmission de 10 cm pour déporter la connexion à la sonde 10:1 d'oscillo, schéma du haut), je ne propose pas de travailler en 50 Ohm mais je demande au contraire comment choisir l'impédance de ligne (Z01) optimale pour le microstrip et R4.
- Pour la seconde méthode (tout en 50 Ohm entre la sortie d'un pont diviseur branché sur le point de test, schéma du bas), l'impédance est choisie pour être adaptée à tout ce qui est disponible au labo : coax, connecteurs et instruments en 50 Ohm. Le pont R1-R3 permet de ne pas tirer trop de courant sur la sortie du driver tout en présentant une sortie en 50 Ohm (et encore... 500 Ohm c'est pas beaucoup 2 à 10 fois plus serait préférable), il serait brasé suffisamment proche du driver pour que les effets de propagation soient négligeables.

Le circuit doit passer le DC, ou au moins descendre à ~1kHz.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Salut,
Patrick, penthode (Antoane aussi peut-être) et les radioamateurs vous qui pratiquaient en RF pensez vous qu'un coupleur directionnel pourrait convenir pour les plus hautes fréquences avec de telle bande passante ?

On s'en sert en radio pour mesurer des puissances transmises (et ajuster des gains en amont ou autres), mais comme je n'ai pas encore sauter dans le grand bain (et ça ne saurait tarder) je me demandais si c'était applicable ici ? D'où ma question vers vous, vous tous.



http://f5zv.pagesperso-orange.fr/RAD...g/RM07g01.html

A+

[bobflux]

Y'a moyen de caser un connecteur U-FL quelque part, éventuellement de l'autre côté du circuit imprimé ? Après tu raccordes à l'oscillo avec un coax...

[Antoane]

Bonjour,

Merci pour vos retours.

Y'a moyen de caser un connecteur U-FL quelque part, éventuellement de l'autre côté du circuit imprimé ? Après tu raccordes à l'oscillo avec un coax...

Dans le même genre, j'avais pensé à directement souder un petit coax sur le PCB, sans connecteur. Mais 100 Ohm de charge sur le driver... ca fait quand même beaucoup de courant.

Patrick, penthode (Antoane aussi peut-être) et les radioamateurs vous qui pratiquaient en RF pensez vous qu'un coupleur directionnel pourrait convenir pour les plus hautes fréquences avec de telle bande passante ?

Aucun idée.

[bobflux]

Dans le même genre, j'avais pensé à directement souder un petit coax sur le PCB, sans connecteur. Mais 100 Ohm de charge sur le driver... ca fait quand même beaucoup de courant.

Hmm, je pense que ton driver doit commuter à une fréquence relativement élevée, donc un couplage capacitif devrait fonctionner. Soit un condensateur en série avec la résistance de terminaison côté source, soit un condensateur inséré côté oscillo...

Si ton driver sort du 5V sous un rapport cyclique de 50% par exemple, le condensateur de couplage va se charger à 2.5V donc le courant sera 2.5V/100Ohms donc +/- 25mA, c'est pas la mort... faut voir...

Quel est le problème pour l'encombrement ? La carte est insérée dans un genre rack et donc pas accessible, ou problème de hauteur ? Tu pourrais aussi scotcher la sonde x10 au dos de la carte...

[Antoane]

C'est pour du test, un proto de labo. On teste des transistors en court-circuit (@ Vds~100-600 V) en répétitif (@ ~1 Hz) ou en single-shot (jusqu'à destruction du composant).
Il y a du bazar tout autour, avec une carte-mère juste au dessus et un fille (~qq mm) pas loin en dessous. C'est donc vraiment une question de hauteur.

[bobflux]

Quand le MOSFET pète, il va cramer le driver aussi, non ?

[Antoane]

Ca peut arriver, c'est aussi pourquoi je voulais éviter les sondes actives.
Mais je me disais qu'en utilisant une terminaison 50 Ohm externe à l'oscillo, l'instrument serait protégée. De même en utilisant ce que j'appelais "méthode 1" plus haut (avec sonde passive 10:1 déportée).

[bobflux]

Tu peux scotcher la sonde x10 au dos de la carte si elle est assez fine et si il y a la place ? Je veux dire la poser sur la carte, à l'horizontale, et la fixer avec du scotch... et raccorder au circuit comme ça ou avec un connecteur ?

[Antoane]

Le schéma du haut :

serait vraiment plus mauvais ?
Je cherche pas à ce que tu me dises ce que je veux entendre, mais si c'est faisable, je préfèrerais quand même déporter la mesure
Sinon je pourrais effectivement voir pour décaler les carte et glisser deux sondes fines entre elles.

Merci en tous cas pour tes conseils !

[bobflux]

Le schéma du haut : serait vraiment plus mauvais ?

Eh bien... je n'en sais rien

[Antoane]

Je pourrai faire des test en comparant les mesures.

Tu as une idée quant aux compromis à faire pour le choix de l'impédance caractéristique Z01 ?
Je dirais grande pour limiter le courant tiré tout en restant physiquement réalisable mais mis à part ça...

[bobflux]

Bon, je fais pas les GHz, mais allons y

Perso j'aime mieux la 2è option (avec l'atténuateur) car je ne pense pas que ce driver qui est capable de sortir des ampères sera ennuyé par les mA dans la résistance de 500 ohms... et puis la ligne de transmission est terminée au deux bouts, ce qui est le mieux... le premier schéma aura une réflection sur "Z01"...

[Antoane]

Bon, je fais pas les GHz, mais allons y

Là y'en a à peine 1, c'est quasiment du DC

Perso j'aime mieux la 2è option (avec l'atténuateur) car je ne pense pas que ce driver qui est capable de sortir des ampères sera ennuyé par les mA dans la résistance de 500 ohms...

Ok.

le premier schéma aura une réflection sur "Z01"...

Je vois pas pourquoi : la sortie du driver est à basse impédance puis tout le circuit R4/micro-strip/R2 est adapté à une valeur... qui resterait à déterminer, mais qui est partout la même.
La sonde et R2 peuvent être collées, donc pas (trop) de réflexion, de même qu'entre R4 et le driver.

Edit : R2 = Z01 et non Z0 si c'est ce qui gênait ; désolé pour la coquille.

[bobflux]

> R2 = Z01 et non Z0 si c'est ce qui gênait ; désolé pour la coquille.

En effet !

Je préfère quand même l'autre parce que les lignes de transmission faisables sur circuit imprimé c'est 100 ohms pas plus en gros...

[Antoane]

Merci beaucoup pour tes conseils