Conseils pour amplificateur CAG

[quentin08]

Bonjour,

J'aimerais savoir comment agir un sur amplificateur, pour rendre son gain variable avec une tension de commande.
Cela dans le but de créer une CAG, l'amplitude varierait à peu près linéairement avec cette tension.
Pour une utilisation en RF à quelques MHz.

Sur quoi vaut-il mieux agir ? résistances de polarisation ? résistance d’émetteur/collecteur ?
Ou bien utiliser des JFETs ?

J'aimerais éviter les AOP car ils demandent souvent des alims symétriques.

J'ai réussi à simuler quelque chose qui fonctionne.
Je suis parti d'un montage à transistor PNP fournissant un courant constant que j'ai un peu modifié.
J'entre sur les résistances de polarisation comme sur un amplificateur classique.
R3 reçoit un courant à peu près proportionnel courant d’émetteur.
Je shunte plus ou moins de courant sur l’émetteur à travers R5, produisant des variations de courant dans R3, et donc des variations de tension.

Courbe verte : entrée 10mV
Courbe rouge : sortie > 80mV
Courbe bleue : tension de CAG variant de 0 à 5 V sur la seconde échelle du graph

Existe t-il un montage plus adapté ?

Merci


-----

[penthode]

hello ,

plusieurs piste selon le CdC du projet .

l'ampli logarithmique
ou
le VCA

à affiner selon le but de la manip

l'alim symétrique n'est pas un obstacle en petits signaux

[gwgidaz]

Bonjour,

Le montage proposé va manquer de linéarité...

Il existe des transistors qui sont faits pour ça, recevoir une tension de CAG, avec des dynamiques importantes , ce sont les MOS FET double grille ( BF960, BF966, ETc...) avec des avantages en plus : gain, facteur de bruit, impédance d'entrée élevée, stabilité....
On applique le signal RF à amplifier sur la gate 1, et la tension continue de CAG sur la gate 2.

Les datas sheets de ces transistors sont généralement très complètes et donnent les valeurs des polarisations et le gain résultant.

[Antoane]

Bonjour,

Je ne suis pas spécialiste de ces circuits, mais pour un montage fonctionnant presque en DC, on trouve des solutions intégrées.
Par exemple :
https://www.analog.com/media/en/tech...ets/1228fd.pdf
ou plus généralement : https://www.analog.com/en/parametric...0000&p5184=0|0
On doit trouver des équivalents chez les autres fondeurs.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vincent PETIT]

Salut,
Etant donné que VCC, R1, R2 et R3 détermine les bornes statiques de la droite de charge, je ne crois pas qu'il faille agir directement dessus. R4 sert a fixer statiquement le point Q quelque part sur la droite, je dirai aussi que ce n'est pas une bonne idée d'agir directement dessus.
Sur ton graphique on voir clairement que le point Q s'est déplacé vers l'alimentation car tu modifies le courant statique de l'émetteur.

Est ce que ton montage fonctionne sans la résistance R₅ ? Tu as mis ça au point comment ? En essayant peut être ? J'ai du mal a analyser ce montage car d'après les courbes que tu montres R₅ influe fortement sur la tension aux bornes de R₆.

[quentin08]

Bonjour,

Le montage proposé va manquer de linéarité...

Il existe des transistors qui sont faits pour ça, recevoir une tension de CAG, avec des dynamiques importantes , ce sont les MOS FET double grille ( BF960, BF966, ETc...) avec des avantages en plus : gain, facteur de bruit, impédance d'entrée élevée, stabilité....
On applique le signal RF à amplifier sur la gate 1, et la tension continue de CAG sur la gate 2.

Je n'en ai pas sous la main, es-ce qu'en associant plusieurs mosfet/jfet, il est possible d'arriver à un équivalent double grille ?

Je ne suis pas spécialiste de ces circuits, mais pour un montage fonctionnant presque en DC, on trouve des solutions intégrées.
Par exemple :
https://www.analog.com/media/en/tech...ets/1228fd.pdf
ou plus généralement : https://www.analog.com/en/parametric...0000&p5184=0|0
On doit trouver des équivalents chez les autres fondeurs.

Ça a l'air d'être des bêtes course ! Je ne suis jamais tombé dessus pendant mes recherches. Je ne savais pas qu'ils sont appelés "VGA"

R4 sert a fixer statiquement le point Q quelque part sur la droite, je dirai aussi que ce n'est pas une bonne idée d'agir directement dessus.

Il n'y a pas R4 sur mon schéma, voulais-tu dire R6 ?

Est ce que ton montage fonctionne sans la résistance R5 ? Tu as mis ça au point comment ? En essayant peut être ?

Sans R5, plus rien ne fonctionne
C'est une simulation, je n'ai pas testé en vrai

J'ai du mal a analyser ce montage car d'après les courbes que tu montres R5 influe fortement sur la tension aux bornes de R6.

Voilà comment j'ai raisonné :
Je me suis dit que pour avoir le plus de linéarité possible, il fallait partir d'un montage (ici PNP) qui produirait un courant (IC) proportionnel à une référence (IE).
J'ai rajouté deux entrées qui feront varier le courant d’émetteur IE :
- IN pour le signal à amplifier (vert)
- U_CAG qui va shunter une petite partie de IE à travers R5 (bleu)
Et je sors sur le passe-haut du collecteur (en rouge)

IC est à peu près proportionnel à IE, donc, je m'attendais à ce que la sortie évolue à peu près comme IE, or c'est linéaire que sur une petite partie de la simulation.

Merci

[Vincent PETIT]

Il n'y a pas R4 sur mon schéma, voulais-tu dire R6 ?

Oui je parlais de R6.

Sans R5, plus rien ne fonctionne
C'est une simulation, je n'ai pas testé en vrai

D'accord !

Voilà comment j'ai raisonné :
Je me suis dit que pour avoir le plus de linéarité possible, il fallait partir d'un montage (ici PNP) qui produirait un courant (IC) proportionnel à une référence (IE).
J'ai rajouté deux entrées qui feront varier le courant d’émetteur IE :
- IN pour le signal à amplifier (vert)
- U_CAG qui va shunter une petite partie de IE à travers R5 (bleu)
Et je sors sur le passe-haut du collecteur (en rouge)

IC est à peu près proportionnel à IE, donc, je m'attendais à ce que la sortie évolue à peu près comme IE, or c'est linéaire que sur une petite partie de la simulation.

Je vois l'idée mais avec ton montage tu modifies ce qu'un concepteur essaye de fixer habituellement, ce qui est statique, les bornes de la droite de charge (VCC, R1, R2 et R3) et le point Q sur la droite (R6). Quand ceci sont fixés, on connait les impédances d'entrée et de sortie et on peut calculer les valeurs des condensateurs de liaisons C1 et C2, on peut aussi calculer le condensateur bypass qui vient en parallèle de R6, son rôle est important pour la stabilité du point Q, on cherche a avoir une tension constante à cet endroit et pour le gain car il est fonction de IE. Pour aller plus loin en stabilité, souvent on place une résistance de faible valeur entre l'émetteur et R6 || condo.

J'avoue que si quelqu'un l'à déjà fait avec un ampli à transistor (mais qui fait encore comme ça ?) je suis curieux de voir.

Moi j'aurai tendance à réaliser un ampli émetteur suiveur pour donner un peu de pêche au signal d'entrée, suivi d'un simple atténuateur résistif réglable suivi d'un ampli à gain fixe. Peut être qu'il est possible d'agir directement sur la base du transistor mais ça modifierait le point Q. Ou peut être qu'il faut quelque chose de plus élaboré ; générateur de courant pour l'émetteur || résistance variable (JFET) + condo de liaison pour agir que sur les paramètres dynamiques ?

J'essai d'y regarder.

[gwgidaz]

Bonjour,



Je n'en ai pas sous la main, es-ce qu'en associant plusieurs mosfet/jfet, il est possible d'arriver à un équivalent double grille ?

Bonjour,

Tu trouves des BF960 sur Ebay à moins de 1 euro pièce ( pour 5 pièces)
Le MosFEt double grille est conçu exactement pour cette application d'ampli avec CAG, alors pourquoi inventer quelque chose qui sera bien moins bon?:

On met dans la source une résistance de 100 ohms découplée,
on porte la G1 à la masse par une grande résistance
On applique une tension continue positive de 1 à 4 V sur la grille 2, découplée,
et on place le circuit accordé dans le drain ( ou une self de choc si tu veux être en large bande )
On obtient ainsi une variation de gain de 30 ou 40 dB, avec une linéarité que tu n'auras jamais avec des bipolaires, et de loin....

On peut utiliser un JFET pour un ampli à CAG : on applique la RF sur la grille ( polarisée à OV) , on applique une tension continue sur la source ( découplée) , mais il faudra donner quelques mA à la source dans ce cas. Le gain varie suivant la tension Vgs, et devient nul au blocage, c'est à dire quand la tension positive de source atteint la tension de pincement. Ce montage est toujours mieux que les bipolaires, mais il y aura une légère distorsion d'ordre2, du fait de la caractéristique parabolique de I = f (VGS)

[quentin08]

Bonjour,

Je peux avoir des BF961 facilement.
Vu dans le datasheet :
- Low noise figure
- High AGC-range

Exactement ce qu'il me faut.

Je n'en ai pas sous la main, es-ce qu'en associant plusieurs mosfet/jfet, il est possible d'arriver à un équivalent double grille ?

Ce que je voulais dire par là, c'est :
Même s'il y a de moins bonnes performances, en associant 2 JFET, peut-on arriver au même comportement qu'un MOSFET double grille ?
J'ai envie de dire que oui, car dans d'autres applications que l'ampli CAG, j'ai trouvé des modulateurs avec :
- Deux simples grille
- Un double grille



Je n'ai pas de double grille dans mon simulateur, et j'aimerais bien me faire une idée du fonctionnement. Donc, il faudrait que je sache si c'est équivalent

Merci

[zebular]

Je n'y connais pas grand chose sur les FET mais rien que le fait qu'ils ne soit pas sur le même substrat doit jouer pas mal sur le résultat et les tensions statiques ne sont pas appliquées au même point de jonction..

[gwgidaz]

Bonjour,

Le schema proposé à deux Jfets ne donne pas beaucoup de variation de gain si on l'utilise en CAG. ( tu n'as pas précisé quelle variation de gain tu désires)

Avec un seul JFET, je t'ai donné une solution précedemment :
- Un JFET, genre J304...
- signal à amplifier sur la gate ,
- tension continue de CAG appliquée sur la source découplée ( conso une dizaine de mA sur cette tension de CAG) ce qui permet de s'approcher de la tension de pincement avec une tension de CAG positive appliquée sur cette source.

[quentin08]

Bonjour,

tu n'as pas précisé quelle variation de gain tu désires

Je dirais de l'ordre de 1 à 20000 fois en tension, en chainant plusieurs double grilles.
Le but est d’amener un signal à un niveau correct pour le démoduler.

[gwgidaz]

Bonjour,

20 000 fois en tension, on dit "86 dB";
En fait, tu veux fabriquer l'équivalent d'un ampli "fi" ( fréquence intermédiaire).....

Chaque Mosfet double grille peut avoir une variation de gain de plus de 40 dB .
Pour avoir un gain de 86 dB, à quelques MHz, il faudra au moins trois étages de mosfets, avec des circuits accordés haute impédance entre gates et sources.
Attention quand même au couplage entre le premier circuit et le dernier.... l'isolation doit être supérieure au gain, donc ces circuits doivent être dans un blindage.

[Antoane]

Bonjour,

Comme indiqué plus haut je ne suis pas spécialiste de ces circuits, mais mis à part l'intérêt didactique et le coût dans le cadre d'une grande série (arguments semblant avoir peu de pertinence ici), quel est l'intérêt de ce type de montage à ces fréquences lorsqu'on trouve des amplis-intégrés faisant le même travail en mieux (simplicité, linéarité, linéarité vs f et tension de commande, etc.).

[gwgidaz]

Bonjour,
Oui, on peut aussi utiliser des amplis intégrés.
Les amplis intégrés avec gain de 86 dB à plusieurs MHz sont assez difficiles à router .
Ils n'ont pas l'avantage non plus en linéarité, bruit large bande...
Un autre inconvénient, c'est la durée de vie commerciale.
As tu des exemples ?

[Antoane]

Bonsoir,

> Les amplis intégrés avec gain de 86 dB à plusieurs MHz sont assez difficiles à router .
Guère plus en intégré qu'en discret, si ?

> Ils n'ont pas l'avantage non plus en linéarité, bruit large bande...
> Un autre inconvénient, c'est la durée de vie commerciale.
Ok.

> As tu des exemples ?
je connais le LT1228 pour l'avoir déjà utilisé, mais ne suis pas au point sur les catalogues des fabricants dans ce domaine.

[jls28]

Salut,

Il existe l' AD603 qui me parait indiqué pour l'usage désiré,
notamment en cascadant 2 étages on doit pouvoir obtenir
un gain de 86dB et la variation désiré, voir la doc.

[gwgidaz]

> Les amplis intégrés avec gain de 86 dB à plusieurs MHz sont assez difficiles à router .
Guère plus en intégré qu'en discret, si ?

Bonjour,
Un ampli de 86 dB de gain en un seul bloc serait difficile à router car avec un gain pareil, le découplage entre entrée et sortie doit être meilleur que 86dB. Or, si l'entrée et la sortie sont proches, on aura des couplages capacitifs, des couplages par impédance commune de masse, etc....Pour cette raison, il est préférable de scinder en deux ou trois blocs de façon à avoir plus de distance entre entrée et sortie. C'est fait d'office si on utilise trois étages en composants discrets.
En général on ne dépasse pas une cinquantaine de dB à quelques MHz, comme dans les deux circuits proposés( LT1228, AD603)....
Un autre problème se pose si un veut filtrer, comme c'est le cas pour une fréquence intermédiaire. ( le démodulateur ne doit pas recevoir trop de bruit hors du canal utile) Un circuit LC provoque des champs ou des courants supérieurs, du fait de son Q ... Donc blindages très sérieux entre circuit d'entrée et de sortie, etc...
Une autre solution pour éviter ces problèmes, c'est un changement de fréquence quelque part dans la chaîne. D'apparence plus compliqué, c'est en fait bien plus facile à réaliser: Une deuxième fréquence plus basse sera moins sujette aux couplages parasites.

[quentin08]

Bonjour,

Exactement, c'est un ampli FI que je recherche.
J'ai ouvert cette discussion car je ne trouvais pas d'équivalent au TCA440. Merci pour ces références.

Mais l'ampli à transistors m'intéresse aussi.

Pour avoir un gain de 86 dB, à quelques MHz, il faudra au moins trois étages de mosfets, avec des circuits accordés haute impédance entre gates et sources.

Quelles réactances XL et XC prendre pour les circuits accordés ?

Entre gate et source ?
Ce n'est pas plutôt du drain du premier vers la gate du suivant ?

Quelque chose dans ce genre là ?



Merci

[gwgidaz]

Bonjour,

Exactement, c'est un ampli FI que je recherche.
J'ai ouvert cette discussion car je ne trouvais pas d'équivalent au TCA440. Merci pour ces références.

Mais l'ampli à transistors m'intéresse aussi.



Quelles réactances XL et XC prendre pour les circuits accordés ?

Entre gate et source ?
Ce n'est pas plutôt du drain du premier vers la gate du suivant ?

Quelque chose dans ce genre là ?

Pièce jointe 397021

Merci

OUi, c'est un schéma comme cela, mais il ne faut pas le deuxième enroulement, une seule inductance suffit. Rajouter un condensateur de liaison du drain vers la gate.

La valeur des impédances ZL = Zc dépend du Q que tu désires, lequel dépend de la bande passante,
Je prends un exemple : tu veux une bande passante BP = 10 KHz , et une fi = 0,5 MHz . Le Q = Fi/BP = 500 / 10 = 50

Le Q de chaque circuit LC s'exprime aussi par Q = R /Z

où Z est l'impédance de L et de C ( la même à la résonance) et R les résistances en parallèle sur le circuit, résistance de sortie du MosFET et résistance d'entrée de la gate. En gros, R est de l'ordre de quelques milliers d'ohms. ( 5000 ohms)
donc Zc = Zl = R /Q = 5000/ 50 = 100 ohms
Pour plus de détails, voir le site
https://pratique-rfcircuits.monsite-...c606e9968.html

Autres remarques :

1- Pour avoir une bande passante étroite ( 10 KHz) il faudrait des Q très élevés si on a une fi de plusieurs MHz. D'où le choix d'une fi = 455 KHz pour les récepteurs AM;

2- Avec un gain aussi important, le mieux c'est soit d'avoir 3 étages à MOSFET. Si tu utilises des circuits intégrés, attention au routage qui sera très délicat. Dans ce cas, il vaut mieux utiliser des circuits fi dédiés aux applications fi, avec le schéma et le placement des filtres céamique, et démodulateur....

3- Dans une fi, il est indispensable d'utiliser des inductances dans un blindage. Certains montages n'utilisent pas de LC, uniquement des filtres céramique.

4- Tu as des TCA440 sur Ebay !

[quentin08]

Bonjour,

Est-ce que G1 pour la RF, et G2 pour la tension de CAG est à respecter ?, ou il est possible d'inverser ?

Merci pour l'explication, très intéressant le lien, et tout le reste du site.

[gwgidaz]

bonjour,

Oui, il faut respecter G1 pour le signal RF et G2 pour le gain.
En effet, le MOSFET est conçu comme une tétrode : la grille G2 sert d'écran et diminue la capacité parasite entre G1 et le Drain. ( il faut donc la découpler en RF)

La capacité entre G1 et le drain est néfaste, car elle permet à une portion du signal de sortie de revenir sur l'entrée, donc auto-oscillations dans certains cas.
Avec l'écran constitué par G2, on peut avoir des gains RF importants sans auto-oscillations. Ce n'est pas le cas avec les JFETs ou les bipolaires.