Ampli Op multiplicateur en pratique: générer des tensions entre 0 et 24 volts

[charlieecho]

Bonjour,
J'ai créé un montage "théorique", qui, dans la pratique, pose des problèmes, donc je souhaite recueillir des avis... Merci !

Je souhaite générer des tensions entre 0 et 24 volts, avec au moins 100 pas.
J'utilise donc un Digipot alimenté en 3.3 V, ce qui me permet de générer des tensions entre 0 et 3.3 V, avec 255 pas de réglage.
Puis j'utilise un ampli opérationnel multiplicateur, alimenté en 24 V, avec des résistances qui sont censées donner x10 environ (résistances de 5.1 kOhms et 47 kOhms). Ainsi, je pense générer de 0 à 24 V avec 185 pas (puisque 2.4 V = 3.3 / 255 * 185).
(J'ai également une configuration où j'utilise l'ampli op avec un facteur x5.6 : (5.1 kOhms et 23.5 kOhms) )
A la limite, les valeurs exactes (185, 24 V, ...) m'importent peu.
Je n'ai pas besoin de puissance (c'est pour alimenter un varactor, pour info).

Mes problèmes :

1) je n'arrive pas à descendre à 0 V. Ma tension en sortie d'ampli op est toujours au minimum de l'ordre de 1.5 V.
Quand je "monte le réglage", elle stagne au début (jusqu'au réglage légitime de 1.5 V), puis elle finit par monter de 1.5 V vers 24 V comme attendu ; et évidemment, à la fin, je "sature" : je me limite à 24V et je ne monte pas à 33V.
Je contourne le problème en ajoutant une diode, mais c'est assez peu satisfaisant...
Pourquoi est-ce le cas ? Comment contourner ce problème et avoir une tension initiale proche de 0 V ?

2) les tensions ne sont pas très reproductibles. Si je débranche tout et que je recommence, j'ai des valeurs légèrement différentes pour le seuil (1.5 V ci-dessus), et pour atteindre le 24 V, comme si le facteur multiplicatif de l'AO était bruité.
Est-ce normal ? Que faire ?

Je me dis que le facteur multiplicatif de l'AO est peut-être trop faible, et que je devrais viser du x30 (quitte à avoir moins de pas de réglage). Est-ce que ça me résoudrait mes problèmes 1) et 2) ?

Merci ++ pour vos idées !
-----

[f6bes]

Et si pour commençer tu testais avec une alimentation analogique manuelle! Tu ne dis pas de quel courant tu as besoin ?
Que viens faire un varactor là dedans ?
Varactor= multiplicateur de fréquence ( harmoniques )
Mais bon ....
Varactor ou varicap ? les deux ne sont pas tout à fait pareil A+

[f6bes]

Remoi, Un montage avec un VARACTOR:
http://www.radioamatoripeligni.it/i6...otriplexer.jpg
autre (gamme au dessus)
https://www.google.com/url?sa=t&sour...pIQqodq3tIY8Cf
c'est pas du varicap

[charlieecho]

Entrons dans les détails, alors...
Je veux piloter un système antennaire de façon automatique : modifier la fréquence d'émission, et adapter une antenne pour la rendre plus ou moins sensible à la fréquence choisie.
Donc il faut que mon pilotage soit numérique. D'où le digipot.
Le varactor me permet de mettre une capacité variable sur la ligne de l'antenne, donc de la rendre plus ou moins sensible à certaines fréquences (c'est un "stub").

Clairement, le varactor est un "détail". D'ailleurs, je veux également piloter un déphaseur à partir d'une tension de pilotage, donc j'ai le même problème sur 0-12 V (c'est pour ça que je crée du x5 avec mon AO).

[A voir en vidéo sur Futura]

[jiherve]

bonjour,
si ton ampli n'est pas rail to rail entrée et sortie alors il est amené à fonctionner en dehors de ses possibilités, son gain (ce que tu nommes facteur multiplicatif) est alors inconnu.
avec un AOP courant il faut une alimentation symétrique ou a tout le moins offrant une possibilité d'excursion en négatif pour faire çà.
quel ampli utilises tu ?
JR

[lutshur]

Bonjour,
Et puis un AOP alimenté en 24V ne donnera pas 33V en sortie. Sinon, j'achète

[gienas]

Bonjour à tous

… si ton ampli n'est pas rail to rail entrée et sortie alors il est amené à fonctionner en dehors de ses possibilités …

+1

Cela explique pourquoi il est impossible de descendre à 0V.

Mais, pour sortir 24V, je pense qu’un AOP standard ne conviendra pas. Il faudra une alimentation supérieure à 24V et un étage à transistor.

Une autre information est manquante: qu’elle intensité doit fournir ta source ajustable?

[charlieecho]

Merci pour vos divers éléments de réflexion. Je vais regarder comment en effet ajouter une alimentation négative (ça rend mon montage largement plus complexe !).

J'utilise un AOP TL074 HighPower, donc le 0-24 V est possible (±2.25 V to ±20 V, 4.5 V to 40 V) (et bien évidemment, je ne m'attendais pas à obtenir du 33V...)

Je n'ai pas besoin d'intensité (je l'avais dit : pas de puissance) : disons que quelques mW suffiront.
Bref, je vais creuser, merci pour ces pistes !

[gienas]

… J'utilise un AOP TL074 HighPower, donc le 0-24 V est possible (±2.25 V to ±20 V, 4.5 V to 40 V) (et bien évidemment, je ne m'attendais pas à obtenir du 33V...) …

L’alimentation est limitée à +/- 18V ce qui fait 36 V mais il faut se limiter à +26/-5 pour permettre du 0/24V.

[Antoane]

Bonjour,

Le TL074H (version améliorée et haute tension du TL074) supporte 40V d'alimentation, et est quasi-R2R en sortie : https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tl074h.pdf
Est-ce bien le composant que tu utilises ?
Le TL074 a de bien moins bonnes charactéristiques.

La bonne solution est de canger d'AOP, pour en utiliser un capable de délivrer 0V, ou presque-0V, en sortie. Le LM358 est très courant, et peut descendre jusqu'à une centaine de mV, voire moins en lui ajoutant un resistance de pull-down en sortie. On trouve pléthore d'AOP fonctionnant sous >24V et capable de délivrer 0V en sortie -- cf. "single supply op-amps" ou "Rail-to-rails"
Une bonne partie de ceux-cid evrait convenir par exemple : https://www.ti.com/amplifier-circuit...=1261max;desc&

Si on veux garder le TL074 :
- on peut lui fourir une tension d'alimentation négative de, disons, 4 ou 5V. Celle-ci peut être créée assez aisément si il reste un AOP disponible via une pompe de charge.
- on peut ajouter une résistance de tirage (pull-down) en sortie du TL074, qui aidera la tension de sortie à descendre en deca de ce que le circuit interne du composant permet. Attention cependant :

• les tensions d'entrée admissibles n'incluent toujours pas le 0 : elles vont typiquement de Vss+3V à Vcc (mais de manière garantie de Vss+4V à Vcc-4V)
• Alimenter en 0/24V, le 074 ne pourra délivrer des tensions de sorties que de l'ordre de ~0 à 20V (mais on pourrais utiliser une résistance active pour améliorer ca)
• certains AOP peuvent ne pas aimer travailler ainsi... il fait tester

Alimenté en 0/24V, avec un courant de sortie < 1mA, le TL074H devrait pouvoir délivrer des tensions de sortie s'éloignant de moins de 200mV des rails d'alimentation.
En revanche, les tensions d'entées acceptables sont comprises entre 1.5V et 24V (voire entre 2.5V et 22.5V si on regarde les specs du CMVR). Il faut donc adapter le circuit pour que le DAC et le circuit environnant apmmène la tension entre ces bornes.

[Pascal071]

bonjour

un LM358 en est capable, transistor en sortie pour garantir 0v en sortie.
V+ 32v max.

[charlieecho]

J'avais choisi de TL074H parce que... je ne sais plus... parce que High Power sans doute.
Mais ces éléments me permettent de bien simplifier la suite et de ne pas m'embêter avec une alimentation négative.
Merci ++ !

[Antoane]

Alimenté en 0/24V, avec un courant de sortie < 1mA, le TL074H devrait pouvoir délivrer des tensions de sortie s'éloignant de moins de 200mV des rails d'alimentation.
En revanche, les tensions d'entées acceptables sont comprises entre 1.5V et 24V (voire entre 2.5V et 22.5V si on regarde les specs du CMVR). Il faut donc adapter le circuit pour que le DAC et le circuit environnant apmmène la tension entre ces bornes.

Par exemple avec ce circuit :

• V(DAC) est la tension délivtrée par le dac, ici entre 0 et 2V, mais le crcuit est adaptable pour d'autres plages de variations
• Vref est une tension quelconque servant à assurer que la tension VA en entrée de l'AOP est dans la plage acceptable par celui-ci. A peu près n'importe quelle valeur convient, y compris le +24V -- il faut seulement que le Vref soit lemême sur R2 et sur R3
• GAIN est le gain global du montag - ici il vaut 10 pour convertir linéairement le 0/2V venant du DAC en 0/20V
• Les équations indiquent comment dimensionner les composants.

[Pascal071]

bonsoir

oui, avec un AOP capable de descendre à 0v en sortie .
peut être en s'aidant d'une résistance de charge en sortie

[Antoane]

> oui, avec un AOP capable de descendre à 0v en sortie .
tel le TL074H utilisé par le PO

> peut être en s'aidant d'une résistance de charge en sortie
Ca peut venir en supplément , comme proposé en #10

[f6bes]

Entrons dans les détails, alors...
Je veux piloter un système antennaire de façon automatique : modifier la fréquence d'émission, et adapter une antenne pour la rendre plus ou moins sensible à la fréquence choisie.
Donc il faut que mon pilotage soit numérique. D'où le digipot.
Ren
Le varactor me permet de mettre une capacité variable sur la ligne de l'antenne, donc de la rendre plus ou moins sensible à certaines fréquences (c'est un "stub").

Clairement, le varactor est un "détail". D'ailleurs, je veux également piloter un déphaseur à partir d'une tension de pilotage, donc j'ai le même problème sur 0-12 V (c'est pour ça que je crée du x5 avec mon AO).

Ca manque cruellement de préçision !!
systéme antennaire....... sur quelle fréquence ? ( non dit )
modifier la FREQUENCE d'émision ...c'eest pas au niveau de l'antenne qu'on modifie la fréquence
... c'est au NIVEAU du générateur .
Bis répétitas un varactor n'a rien à voir avec une varicap!
" abatardir" ton antenne , je ne sais quelle ...... conclusion tu comptes en tirer ?
Il existe des ATTENUATEURS qui sont fait pour cela , atténuateurs par bonds ou de façon continu .
Suivant la fréquence et les résultats désirés (préçision) , ça peut se faire soi meme
Mais faudra ......étalonner!
Je ne vois pas clairement le but de la manoeuvre
A+

[charlieecho]

@f6bes Je ne sais pas si ma description "manque de précision", parce que les histoires de fréquence, et varactor, etc, je les maîtrise. J'arrive à piloter mon antenne, SAUF QUE je n'arrive pas à imposer une tension 0 au varactor, d'où ma question.
Surtout, je n'ai jamais dit que l'antenne modifierait la fréquence, mais plutôt : "modifier la fréquence d'émission, et adapter une antenne pour la rendre plus ou moins sensible à la fréquence choisie. "
N'était-ce pas précis ?

Maintenant, je peux décrire l'ensemble du système, pour aller dans l'exhaustivité totale, avec l'antenne (qui est en fait un guide d'onde), ses transitions guide-coax, ses polarisations, ses fréquences de coupure, ses stubs passif et actif (que je voudrais, donc, piloter), le générateur de fréquence, etc, etc. Mais ça n'a aucun sens, et ça obligera à lire 3 pages, là où 3 lignes suffisent pour comprendre ce qui m'embête.
(Et si ça intéresse quelqu'un, je bosse sur ce projet avec un spécialiste des antennes qui nous dépasse tous ici ; on tâtonne en bidouille électronique, mais on excelle en radiofréquences...)

@tous les autres : merci++ pour ces idées : je vais tester la résistance de charge, qui est le plus simple pour commencer, puis faire le montage d'Antoane.

[Vincent PETIT]

Bonjour,
Poste ton schéma stp, avec la charge que tu commandes + tension d'alim

[Antoane]

Bonjour,

@tous les autres : merci++ pour ces idées : je vais tester la résistance de charge, qui est le plus simple pour commencer, puis faire le montage d'Antoane.

A la lecture de ton premier message, il y a deux (possible) problème (déjà identifiés par JR en #4), qui peuvent poser problème simultanément ou indépendamment l'un de l'autre :

1. l'AOP n'est pas capable de délivrer 0V sur sa sortie ;
2. l'AOP n'e fonctionne pas bien lorsque ses tensions d'entrées (les tensions sur ses broches "in+" et "in-") sont en dehors de plages acceptables.

La resistance de pull-down pourrait permettre de résoudre le premier problème, mais n'aidera pas le second.
Le schéma #13 devrait résoudre le second problème mas ne change rien au premier (et meme tant à l'accentuer).



Depuis le post 8 ou 12, on sait que tu utilises un TL074H... ce composant peut tout à fait porter sa tension à (presque) 0V, donc le premier point ci-dessus ne s'applique pas. Ajouter une resistance de pull-down ne résoudra donc a priori rien.
En revanche, cet AOP ne fonctionne "bien" que lorsque ses tension d'entrées sont à au moins 4V de son alimentation négative... Il faut régler le 2nd point, ce qu'entend offrir le schéma #13.

[Vincent PETIT]

Selon moi ton problème c'est la tension de mode commun

Capture035.PNG

La tension minimale en entrée de ton AOP doit être de 1.5V au dessus de V- plusieurs personnes ont mis le doigt sur le problème sauf qu'ils ne te l'ont pas expliqué... les salops

Soit tu alimentes ton AOP avec une tension négative d'au moins -1.5V comme ça ton 0V en entrée est bien supérieur de 1.5V par rapport à V- (-1.5V)
Soit tu fais comme Antoanne, il a augmenté les tensions d'entrée - et + de l'AOP (il a augmenté la tension de mode commun)


En entrée dans son schéma on voit que VA c'est (VDAC/R1 + VREF/R2) / (1/R2 + 1/R2)
Et Vin- c'est (VOUT/R5+VREF/R3)/(1/R4+1/R3+1/R5)
L'AOP va amplifié la tension de sortie pour que VA = VOUT.

Quant à la tension de sortie elle peut s'approcher de 0V mais dans une certaine limite

Capture036.PNG

[EDIT] Antoane a écrit pendant que je postais

[jiherve]

bonjour,

auf qu'ils ne te l'ont pas expliqué... les salops

Si mais ailleurs
JR

[Pascal071]

bonjour

charlieecho ne veut pas acheter de LM358 ?
ça simplifierait bien le montage...
je viens d'en commander 50, très utiles

[f6bes]

".....@f6bes Je ne sais pas si ma description "manque de précision", parce que les histoires de fréquence, et varactor, etc, je les maîtrise. J'arrive à piloter mon antenne, SAUF QUE je n'arrive pas à imposer une tension 0 au varactor, d'où ma question. "



Maintenat le décor est...posé ( ca devient plus clair) "..... l'antenne (qui est en fait un guide d'onde), ses transitions guide-coax, ses polarisations, ses fréquences de coupure, ses stubs passif et actif (que je voudrais, donc, piloter).... "

Maisje suis assez pessimiste que tu trouves içi des spécialistes en SHF et guides d'ondes.
Que tu sois ageurris sur ses fréquences je te crois !
Mais des multiplicateurs à varactors j'en ai construit il y 40 ans (indicatif radioamateur )
mais moi j'appelle ça une VARICAP ( qui se commande en tension pour sa variation de capacité)
Maintanans .t ( ça va etre béte ce que je dis) mais pas de tension = 0 tension sur le composant.
Donc il atteint bien le zéro volt
Pour ton projet faut certainement aller voir chez...Thalés...eux ils savent

A+

[charlieecho]

Vu qu'il y a pléthore de solutions proposées, j'avais "oublié" le LM358.
Clairement, s'il suffit de remplacer le TL074HP par un LM358, c'est ce qu'il y a de plus simple, vu que je dois modifier mon montage.

(Et pour f6bes, pour info, varactor = varicap, d'après Wikipedia ; et la personne avec qui je bosse sur le sujet vient, justement, de Thales...)

[Antoane]

Ça marchera directement, avec une tension de sortie minimum de quelques centaines de mV.
Et une tension max de l'ordre de 22V - supposant une alim de 24V

Le npn additionnel en sortie proposé en post 11 n'est utile que si il faut descendre encore plus proche de zero en tension de sortie.

[Pascal071]

bonsoir
le NPN ne sert que pour avoir un peu de courant disponible en sortie,
sinon une simple diode suffit:

[f6bes]

Bon je veux bien que la désignation de " Varactor " ait changé....pourquoi pas ! = Varicap.

Pour atteindre les 0 v, y a une solution, aprés faudra la mettre oeuvre.
Mais faudra cogiter.
Soit une tension "talon" minimale de 1.5v mais je voudrais atteindre le zéro.
Placer un systéme potentiométrique a= 1.5v B= masse C = curseur de commande du..varactor.

On peut donc parcourir "l'espace" entre 1.5v et 0 volt.
Le potentiométre pourrait etre numérique.
Reste à trouver l'astuce ingénieuse pour passer en douceur d'une gamme à l'autre.
Ca doit pas etre insoluble pour des ingénieurs ....surtout chez Thalés.

Maintenant , ayant eu connaissance de savoir à quoi ça va servir, est il OBLIGATOIRE d'atteindre le zéro volt ?
Suffirait que la plage de variation de tension tombe parfaitement dans la valeur de variation de la capacité.
Ce qui n'implique pas le..zéro volt.

Mais à ces fréquences là, faut pas grand chose ( en capacité) pour etre TRES hors de la fréquence de l'antenne ( guide)
rajouter 10 pf à 2.5 Ghz et on fait un sacré bond.
Mais bref...pour l'instant on n'en sait pas trop.Et je doute que chez Thalés..... on veuille en dire plus.
Voilà mes réflexions .
A+

[Antoane]

Bonjour,

bonsoir
le NPN ne sert que pour avoir un peu de courant disponible en sortie,
sinon une simple diode suffit:
Pièce jointe 505162

La diode n'apporte a priori rien.

Elle retranche son Vf de la tension de sortie de l'AOP lorsqu'ell est passante, ce qui signifie que le courant sort de l'AOP, mais dans ces conditions la sortie du 358 n'a pas de mal à descendre à 0V.

C'est lorsque l'AOP doit absorber un courant que la sortie peine à descendre à 0V, et dans ces conditions la diodes est blocante.

Ci-dessous trois schémas équivalent lorsque le montage doit absorber un courant, où le PNP représente la partie active de l'étage de sortie de l'AOP :
- Dans le montage avec AOP seul : le problème vient du Vce_sat du PNP, qui empèche la tension de sortie de s'approcher de zéro autant qu'on le voudrait. En revanche, pour à peu près n'importe quelle valeur de courant raionnable (disons I(I1)< 10 mA), la tension de sortie pet rester aussi basse que Vce_sqt.
- Dans le montage avec l'aop et une résistance de pull-down : la resistance permet de tirer vers le bas la tension de sortie tant que le courant absorbé est faible... avec 10 kOhm et un Vce_sat=100mV, la ressitance devient inutile dès que le courant devant être absorbé dépasse I(B1)=100mV/10kOhm = 10uA
- Dans le montage avec l'aop, la diode, et une résistance de pull-down : diode rend le PNP innopérant, le montage est équivalent à la resistance... ce montage est donc moins bons que les deux autres dès que le courant absorbé dépasse 10uA et équivalent à celui du milieu lorsque le courant est I(B2)< 10uA.


Je ne simule pas faute de bon modèle.

[Pascal071]

Bonjour
pourtant, une (ou 2) diodes permettent d'accéder au 0v avec un AOP non Rail to Rail en sortie,
car la contre réaction est prise après la diode:
J'utilise ça avec mes LM358 pour descendre vraiment à 0v.
exemple, le LT1001 (au hasard avec LTspice) ne descend pas sous 0,9v avec 10k sans diode.
cordialement

[Antoane]

Essaye d'injecter du courant sur la sortie, et d'essayer les deux cas: avec vs sans les diodes.

Il faut un modèle suffisament bon cependant.