Contrôle de gain automatique

[Kiad66000]

Bonjour à tous,

Je suis en train d'essayer de simuler le circuit proposé dans la note d'application suivante : https://www.analog.com/media/en/tech...tes/an_934.pdf

Si j'en comprends le principe, je ne sais en revanche pas vraiment par où commencer mon calcul. En effet, le circuit de conversion RMS-to-dc proposé dans la doc a un défaut et ne peut être simulé. J'utilise donc le LTC1968, mais il me faut du coup recalculer le schéma.
Auriez-vous de la doc, des conseils, de l'expérience sur ce type de circuit?
Je cherche à générer une sinusoïde à 100 kHz, de 4Vpp qui soit insensible aux variations de température (à 1mV près sur la valeur max).

J'aurais tendance à partir de l'amplitude désirée en sortie de montage. Calculer combien ça fait en valeur RMS. Utiliser cette valeur pour que la différence en entrée de Gneg et Gpos soit telle que l'amplification de l'étage VGA me donne mes 4Vpp? Est-ce la bonne voie? Dans ce cas, je ne comprends pas la partie du schéma avec la référence de tension et l'AD8551. J'ai recalculé les composants, j'obtiens la bonne amplitude en sortie quand rien ne bouge, mais dès que je fais bouger l'amplitude de mon signal de départ, l'amplitude du signal amplifié varie aussi...


Merci par avance
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[jiherve]

bonsoir,
L'AOP est monté en intégrateur différentiel c'est lui qui assure le gain de boucle il est indispensable comme la polarisation de l'entrée GNEG
Autrement le LTC1968 devrait faire le job attention toutefois au temps de réponse.
JR

[Kiad66000]

Bonjour,

Merci pour ta réponse.
Pourquoi un intégrateur? Est-ce pour limiter le bruit, pour que seules les variations "lentes" soient prises en compte?
Par ailleurs, je ne comprends pas vraiment comment calculer les composants autour.
Merci

[Antoane]

Bonjour,

C'est le principe d'une boucle de régulation qu'il faut que tu regardes.
En deux mots :

• le ADP3339AKC-1.5 délivre une tension de référence (proche de 88 mV), aussi dite "de référence"
• le AD736 mesure la tension du signal de sortie
• le AD8851 (qui, avec les composants l'entourant (les deux 10kOhm, le 2.2uF et le 22nF), constitue le "controleur" du montage) monitore ces deux tension et ajuste sa sortie de manière à assurer qu'elles sont égales , en ajustant le gain du AD8336. La manière dont le AD8851 ajuste sa tension de sortie en fonction de l'écart entre la tension de référence et la tension de sortie est une charactéctéristique importante du montage, car elle définit les performances dynamiques et statiques du circuit de AGC :
  - en statique: est ce que la tension de sortie va réussir à se stabiliser exactement à la valeur de consigne si on lui laisse suffisament de temps, ou restera-t-il toujours une erreur (dite "statique") ?
  - en dynamique : comment la tension de sortie va-t-elle évoluer en réponse à un cahngement de tension d'entrée, ou à un changement de tension de référence ? combien de temps faudra-t-il au circuit AGC pour ajuster la sortie aux nouvelles conditions d'entrée.
  

Il existe différentes structures de controleurs possibles, suivant les charactéristiques statiqzes et dynamiques voulues. L'utilisation d'un intégrateur permet par exemple de supprimer l'erreur statique.
Le calcul du controleur n'est pas trivial, en particulier si tu n'es pas à l'aise avec les fonctions de transfert. Il existe des méthodes de réglage plus heuristiques, sur prototype ou par simulation.

Pour commencer : https://en.wikipedia.org/wiki/PID_controller

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kiad66000]

Merci pour vos réponses.

Antoane, dans mon cas l'erreur statique (si elle est toujours la même) n'est pas importante. Est-ce que je peux donc remplacer l'intégrateur par un simple montage soustracteur, qui me donnerait la différence entre une tension de référence et la tension RMS, envoyer cette différence dans le gain GPOS?
J'ai essayé (peut-être mal) et ça n'a pas fonctionné.

Merci par avance

[jiherve]

bonjour,
non on ne peut pas car la réponse du VGA est tout sauf linéaire!
je ne vois pas ce qui te gène dans l'usage d'un intégrateur.
si tu fais une simulation avec LTSPICE essayes de joindre le fichier .asc
JR

[Antoane]

Le problème est de savoir quel gain il faut donner à ce soustracteur, sachant que :
- trop de gain rendra le système instable
- pas assez de gain empèchera un bon suivi de la consigne.

Tu peux monter un simple soustracteur de gain variable et voir comment il se comporte en fonction du gain.

Mais cf. post #6 de JR.

[Kiad66000]

Bonjour et merci pour vos réponses.
Voilà le fichier. Je n'ai pas encore eu le temps de me pencher sur le lien d'Antoane ni sur le calcul des intégrateurs différentiels. J'ai juste essayé de modifier les composants autour, mais ça ne change rien : quand mon signal d'entrée varie en amplitude, j'ai toujours une variation en sortie. Plus faible, certes, mais encore trop importante pour moi...

Merci!

Gain_auto.asc

[jiherve]

bonsoir,
j'ai chargé ta simulation et effectivement cela ne fonctionne pas!
d'abord manifestement le préampli oscille et cela ne m’étonne qu'à moitié car le gain min garanti est de +4 ou -3 là c'est -1!
ensuite tu atténues la sortie avant le convertisseur RMS et tu as modifié les constantes de temps de l’intégrateur , la boucle est non fonctionnelle.
j'ai bidouillé un peu tout çà et maintenant amha cela régule.Gain_auto.asc
JR

[Kiad66000]

Bonjour et merci,

Sur la doc ils utilisent le préampli à -1 de gain et pour ma part cela n'oscille pas...
Côté convertisseur RMS, il me faut une sortie d'amplitude plus élevée que ce qu'il accepte en entrée, d'où l'atténuateur.
Enfin, j'ai simulé ton circuit, mais la dériver en amplitude est de 20 mV pour ma part... Chez toi, c'est parfaitement stable?

Merci

[jiherve]

bonjour,
avec ma version de LT qui doit avoir moins de 15 jours cela oscille un max donc tout le reste tombe à l'eau j'ai donc modifié pour retomber dans les specs du circuit : gain +4.
Le VGA sature vers +-3.5 V il faut donc choisir une tension de sortie moindre .
Pour le calcul tu te places au milieu de la plage de contrôle de gain donc Vgain = 0 soit un gain global de 16.4dB avec le préampli.
En se fixant une sortie 4Vpp soit cela fait un niveau d'entrée de 300mv avec un atténuateur par 4 avant le RMS pour rester dans la plage 1Vpp il faut une tension de référence de 0,35V sur l'entrée non inverseuse, çà c'est la théorie car en simulation la sortie du VGA possède un offset que je n'explique pas.
un schéma modifié , je trouve environ 8mV de variation
Gain_auto.asc
compte tenu de la structure du VGA qui est tout de même discrétisé je ne sais pas si on peut faire mieux.
JR

[jiherve]

bonsoir
j'ai un peu poursuivi, j'ai viré le convertisseur RMS pour éviter l’atténuateur, redressement actif et là j’obtiens moins du mV pour 5% en entrée sortie 4Vcc ,rampe de modulation sur une seconde.Gain_auto_jrv.asc
JR

[Kiad66000]

Bonjour,

Je déterre ce post car j'ai fait fabriquer une carte pour tester le contrôle de gain proposé par JIHervé.
J'ai ajouté les éléments les uns après les autres avec des résistances de 0 ohms. Le circuit a parfaitement fonctionné pendant un moment.
Puis j'ai éteint et, sans rien avoir touché, j'ai rallumé. Le circuit ne fonctionne plus. J'ai mon oscillateur de base qui oscille, mais ensuite la partie contrôle de gain me sort une oscillation de très très faible amplitude. C'est comme si le circuit ne détectait pas la sortie de l'oscillateur et donc ne faisait pas son travail.

Ma question est la suivante : est-il possible de ce circuit ait besoin d'un amorçage? Ou bien est-il plus probable qu'un composant soit défectueux?

Merci beaucoup

[jiherve]

bonjour,
vérifie les brasures!
JR