Convertisseur numérique analogique en R2R (CNA R2R)

[sophiaphilo]

Bonjour, j'espère que vous allez bien.
J'était en train de réaliser une fréquencemetètre dont son dernier étage est un convertisseur numérique analogique qui prend en argument un nombre binaire a huits bit et le convertire en une tension.
Comme vous savez ce convertisseur est muni d'un amplificateur de tension, qui sert a convertir le courant issue du réseau des résistances en une tenion.
Pour mon application, je devrrai utiliser l'amplificateur (non-inverseur) de la série LM324 avec une simple polarisation qui vaut +5V. Puisque je travail en 8bits, la tension maximale que je peux avoir a la sortie du réseau R2R vaut 4.98V et la tension minimale vaut 0.2V.
Problème : Lorque la valeur binaire égale 0000 0001 j'aurai une tension de +0.2V, mais à la sortie de l'amplificateur je récupère +0.48V, meme si je change la valeur binaire, le changement au niveau de l'ampli-op change légèrement au niveau du 5ème chiffre après la virgule.
Question : comment pourrai-je se débarasser de ce problème, c'est a dire si la tension a l'entrée du l'ampli-op +0.2V la sortie sera aussi +0.2V?
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[gts2]

Bonjour,

Je suppose qu'il faut lire 0,02 V et non 0,2 V

Sinon un schéma serait bienvenu.

[gts2]

Autre question, vous réalisez vous-même le CNA ?

[sophiaphilo]

Voici un mon schéma sur la plate-forme isis-proteus, je serais vraiment reconnaissant si vous m'aiderai a résoudre ce problème.
Ah, j'ai oublié de vous dire la tension maximale issue de réseau de résistance vaut +4.98V, mais je récupère a la sortie une tension qui vaut +4.51V, c'est la valeur de saturation de l'ampli-op, parceque j'ai un pont diviseur a la sortie du circuit, qui multiplie la tension d'entrée par 2. je n'ai pas pu arriver a arranger ce pont diviseur pour résoudre ce problème.

[A voir en vidéo sur Futura]

[sophiaphilo]

Non, je le pris a partir du youtube.

[sophiaphilo]

l'ampli-op commence sa réponse linéaire dès que la valeur binaire vaut 00001101 = 13, qui correspond a une tension de +0.25V, alors que a la sortie on récupère une tension de +0.50V puisque le pont diviseur a l sortie ou il y a la contre-réaction est multuplie la tension d'entrée par 2 Vs=Ve * (1+R1/R2). Mais, encore une fois un problème est mise en jeux. lorsque le compteur est a la valeur 150, le tension correspondante vaut +2.93V c'est a dire que la sortie du circuit on récupère une tension de +5.86V, du coup l'ampli-op sera saturé et donne en sortie une tension de +4.51V meme si les valeurs du compteur change.

[gts2]

Non, je le pris a partir du youtube.

Je ne parlais de la conception mais de la réalisation, vous n'utilisez pas un CNA, mais vous en fabriquez un ?

Et votre réseau R-2R, idem ?

[gts2]

Voici un mon schéma sur la plate-forme isis-proteus, je serais vraiment reconnaissant si vous m'aiderai a résoudre ce problème.

Et comment on peut voir ce schéma ?

[sophiaphilo]

Voila

[sophiaphilo]

Oui exactement, j'ai un exemple pret, et j'ai essayé de le réarranger selon mes besoins et mes dispositions.

[gts2]

Comme vous savez ce convertisseur est muni d'un amplificateur de tension, qui sert a convertir le courant issue du réseau des résistances en une tension.

Cela c'est l'autre schéma classique pas le votre.

[sophiaphilo]

Oui, c'est telle que j'ai pris pour mon application, j'ai juste changer l'ampli-op par le LM324 avec une simple polarisation. S'il vout plait que dois-je faire maintenant ?

[gts2]

Je ne comprends pas trop votre problème de saturation : si vous cherchez à obtenir une tension de 10 V avec un ampli alimenté en 5V, il est normal que cela sature.

Et vous créez vos-même le problème en mettant un ampli en sortie.

Pour ce qui est du fonctionnement, essayez l'ampli seul pour voir s'il a bien comme prévu un gain de 2. (il y a peut-être un fil mal branché ...)

[sophiaphilo]

J'ai essayé avec l'ampli seul.
je lui donne +4,98V et je récupère a la sortie +4.51V
je lui donne +0.02V et je récupère a la sortie +0.49V
mais ales valeurs dans l'intervalle ci-dessus l'ampli-op fonctionne correctement.

[sophiaphilo]

le problème que j'ai exactement, c'est que je veux savoir pourquoi quand je donne a l'ampli-op +0.02V je récupère +0.49V? est ce qu'il a des valeurs d'entrée qui sont critique ? c'est a dire est ce qui'il a un intervalle de voltage, si je monte ou je descent au delà de cette intervale, l'ampli-op sature et donne 4.51V pour une entrée de 4.99V et 0.49V pour une entrée de inférieur a 0.25V ?

[gts2]

Votre LM324 n'est pas rail-to-rail, i.e. que, alimenté entre 0 et 5V, la sortie évolue entre 0+0,5V (en gros) et 5-0,5V (en gros).

Il existe un LMV324 rail-to-rail qu'il faut éventuellement un peu aidé : "Therefore, if the load resistor is 10 kΩ or less and is terminated to the negative rail, then the load resistor helps the “Constant Current Sink” provide a very low output voltage."

[gts2]

Autre chose : il faudrait préciser votre question :

"je devrais utiliser ... LM324 ... simple polarisation"

Pourquoi ?
- l'AO est imposé par le cahier des charges ?
- vous n'avez droit qu'à une alimentation simple et pas une symétrique ?
- il faut absolument un résultat analogique ?
- pourquoi l'amplification x2 ?
- ...

[Biname]

PB des années 80/90 !

Ton ampli op multiplie la tension par 2. Il suffit d'enlever R2 pour en faire un suiveur x1.

Le réseau R2R (dont je ne connaissais pas le nom) est un convertisseur DA limité en précision par la précision des résistances et l'impédance de sortie des portes logiques (il y a 40 ans que je projette d'essayer de comprendre comment ça marche ... mais ça marche, j'ai fait il y a 30ans un CDA 12 bits.
On peut aussi l'utiliser dans un convertisseur AD en utilisant sa tension de sortie pour comparer(comparateur) avec la tension a mesurer.

Le LM324 est un ancêtre, on fait aujourd'hui des ampli op dont les caractéristiques sont beaucoup plus fines ! Rail to rail, tension d'offset beaucoup plus faible, ...

Déplacer en électronique

PS ma mémoire m'a trahi ... voir ampli op suiveur. Plus le temps

Biname

[sophiaphilo]

Bonjour monsieur, j'espère que vous allez bien.
Je tiens a vous dire que votre solution m'a bien aidé, je vous suis vraiment reconnaissant.
Lorsque je donne a l'ampli-op une tension de +4.98V je récupère a la sortie une tension de +4.99V
Lorsque je donne a l'ampli-op une tension de +0.02V je récupère a la sortie une tension de +0.02V exactement, puisque j'ai arranger le pont diviseur a la sortie qui inclut la contre-réaction de telle façon a amplifier le signal d'entrée en le mutupliant par un facteur qui vaut 1.002. Ce facteur est venu du faite que la sortie Vs vaut : Vs=Ve*(1+Rf/Rg). ou Rf=1k, et Rg=500k.
Il me reste un seul problème c'est que il n'existe plus des documentations sur ce ampli-op que vous m'avez donné, il y en a que les datasheet. Pouvez-vous me rediriger vers un site ou quelque chose comme ça ou je pourrai trouver un document explicatif sur cette composante ?

[sophiaphilo]

si je voudrai par exemple, élargir la capacité de mon compteur jusqu'à 16bits, est ce que cet ampli-op va marcher ?
la plus petit tension que je peux avoir c'est 7.63e-5V. j'ai essayé avec 16bits mais ça marche pas. que pourrai-je faire alors ?

[sophiaphilo]

Bonjour, biname, j'espère que vous allez bien.
hhh, pour moi c'est un gros problème, car c'est le dernnier circuit qui me reste et me posait un grand problème. J'ai essayé avec le LMV324 rail-to-rail et ça bien marché pour un CNA 8bits. Maintenant, je veux elargir la capacité terme de bit, c'est a dire je veux aller jusqu'à 16bits, alors que dois-je faire dans ce cas ?

[gts2]

Ce facteur est venu du faite que la sortie Vs vaut : Vs=Ve*(1+Rf/Rg). ou Rf=1k, et Rg=500k.

C'est quoi ce Rg ?

il n'existe plus des documentations sur ce ampli-op que vous m'avez donné, il y en a que les datasheet

Les datasheet sont les documentations des composants électroniques. Que cherchez-vous ?

[sophiaphilo]

Le Rg c'est la résistance qui se trouve entre la masse et la résistance de la contre-réaction.

[gts2]

Supprimez Rg et Rf et faites un suiveur. (Attention supprimer Rg = circuit ouvert ; supprimer Rf =court-circuit !)

On revient à la question précédente : pourquoi ? Vous avez une fréquence numérique, pourquoi vouloir avoir son image analogique ?

16 bits c'est en gros une précision de 1,5 10^-5, vous aurez beaucoup de mal à avoir une telle précision sur la tension analogique en sortie et je ne parle pas de la précision des résistances nécessaires.

Vous dites qu'il faut mesurer à mieux que avec des tensions de l'ordre du volt, sur un multimètre classique vous ne le verrez pas.

Donc retour à la question : quel est le contexte ?

[sophiaphilo]

le contexte c'est de réaliser un fréquencemètre qui prend en argument un signal analogique et le transforme en un signal réctangulaire a travers un ampli-op LM324 monté en non inverseur en mettant un gain très fort pour saturer le signal et devient réctangulaire.
Puis on va envoyer ce signal un compteur binaire a base de 74LS93 qui controlé par une fenetre de temps construite a partir de NE555 monté en astable qui peut générer des fenetre de temps de l'ordre de 1.5ms, a la sorite de ce compteur on récupère des valeurs en binaire (c'est a dire qu'il va compteur le nombre de front montant dans laps de temps bien déterminé), ces valeurs doivent envoyer a un convertisseur numérique analogique R2R qui transforme une valeur binaire a son equivalente en tension. toutes les cicuit qui vont participer dans ce fréquencemètre doivent etre alimenté en +5V.
La valeur analogique en sortie va etre envoyéa une carte d'aquisition liée a un ordinateur qu'on lui donne une table de correspondance tension-fréquence, c'est celui qui va nous dire que c'est tension correspond a une telle fréquence. En gros, mon fréquencemètre sera fabriquédans un boite qui a une entrée et une sortie pas plus.
Le but pour le quel je voudrai augmenter la capacité de mon compteur, c'est que si je donne un mon circuit une fréquence suppérieur a sa capacité de mesure il va donner une valeur fausse. du coup si j'élargis la capacité de comptage je tombe pas sur ce problème.

[gts2]

Le contexte est plus clair, une dernière question sur le contexte : "réaliser" c'est donner un schéma et vérifier avec une simulation que cela fonctionne en principe, ou allez-vous fabriquer ce fréquencemètre analogique ?

[sophiaphilo]

Exactement.
Dans la faculté.

[gts2]

Exactement à quoi ?

- cas 1 : simulation
- cas 2 : réalisation concrète

Sinon pour les dépassements de calibre, prévoir justement plusieurs calibres (plusieurs durées de la fenêtre).

[sophiaphilo]

- Cas 1 : simulation.
Mais la fenetre de temps doit etre fixe pour une gamme des fréquences a mesurer, par exemple : de 5Hz a 1khz, donc la fenetre devra etre de l'ordre de 200ms.

[azizovsky]

Possible je vais dire des bêtises: Pourquoi ne pas utiliser les données numériques directement pour commander un décodeur d'un afficheur 7segments (décodeur 4/10) sans utiliser l'AO .
chaque registres (4 bascules) du compteur commande un afficheur 7 segments