Traceur courbes transistors fonds de tiroirs (de luxe)

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Modérateur: Klara

Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Lun 10 Avr 2017 11h34

Bonjour.

Une nouvelle version du schéma lite encore plus lite car elle permet de supprimer le boitier 4060 générateur d'horloge.

La simplification provient du fait que l'on peut récupérer la première bascule du compteur décimal inutilisé dans le 4518 pour piloter l'inversion de pente du signal triangulaire, On récupère donc une sortie de comptage binaire supplémentaire, et avec une nouvelle distribution des sorties des compteurs sur les entrées des DAC on élimine le 4060 dont une des utilités était de fournir le LSB en plus de l'horloge.

Deux inverseurs disponibles du 40106 sont alors monopolisés pour fournir l'horloge. Avec une constante de temps de 5,1 kΩ / 150 pF on obtient une période de rafraichissement des courbes voisine de 14,4 ms soit ≈70 Hz.

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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Lun 17 Avr 2017 11h29

Bonjour à tous,
De retour à mon domicile, je me remets sur ce sujet.
J'ai récupéré le logiciel de CAO Proteus Isis / Ares. Il est bien plus complet que LTspice au niveau des librairies de composants en particulier CMOS et TTL. Il contient entre autres les CD4520 et CD4518 ainsi que des DAC 10 bits et 12 bits 4 quadrants :wink:
Maintenant, je n'ai plus qu'à le maitriser...
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Mar 18 Avr 2017 23h35

Encore une nouvelle version toujours aussi lite mais avec une petite amélioration : un signal triangulaire sur 9 bits au lieu de 8 pour la tension Vce.
Afin d'utiliser toutes les portes du troisième CMOS 4070 nécessaire, l'oscillateur est réalisé par un de ses OU exclusif utilisé en inverseur, idem pour le circuit de RAZ.
Le signal issu de l'oscillateur ayant pratiquement un rapport cyclique de 50%, il a été utilisé pour produire le LSB appliqué au premier DAC, ce qui permet d'obtenir une rampe sur 9 bits sans ajouter de nouveau compteur.
Avec un quartz de 1,024 MHz, la fréquence de rafraichissement des courbes avoisine les 200 Hz, avec un résonateur céramique de 455 kHz genre CRB455E cette fréquence approcherait les 90 Hz.

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Il serait théoriquement possible de faire encore plus simple en remplaçant l'oscillateur à quartz par un oscillateur RC comme le schéma ci-dessous, en réutilisant les deux XOR IC1B et IC1C en inverseurs .
Selon la formule Fosc = 1 ÷ (2,2 × R1 × C), pour d'obtenir les 500 kHz requis pour rafraichir à 100 Hz, il faudrait que le produit RC soit voisin de 1,1 × 10‾⁶. Un compromis pourrait être obtenu avec une résistance R1 de 3,3 kΩ et un condensateur C de 330 pF car la résistance ne doit pas être trop faible car l'inverseur ne peut fournir qu'un courant limité et la valeur du condensateur doit être suffisamment prépondérante pour toiser les capacités parasites.

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Source : http://yann.lelogeais.free.fr/science/d ... _6ts2.html
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Jeu 20 Avr 2017 08h46

Bonjour à tous,
Validation du fonctionnement des rampes Vce et Ib suite au dernier schéma de Raffou.
Simulation avec Proteus Isis.

derniere version raffou.jpg


Analyse logique Isis Proteus des steps Ib (sorties du 2ème 4518).
On compte bien de 0 à 9

analyse logique.jpg


L'oscillateur à quartz + CD4071 ne fonctionne ni sous LTspice ni sous Isis :mrgreen:

Edité à 10h30 :

Ce sont bien des CD4070 et non pas des CD4071 comme dit ci-dessus...

A suivre avec l'ajout des DAC...
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Jeu 20 Avr 2017 12h08

Bonjour à tous.

@JP, La diode D1 est mal placée, elle doit être en // sur R1 pour décharger plus rapidement le condensateur C2 quand on coupe l'alimentation.

Ce n'est pas le dernier mais l'avant dernier schéma que vous avez simulé. Le tout dernier utilisait le signal d'horloge comme LSB afin d'ajouter un 9ème bit à chaque rampe du signal triangulaire sans avoir à ajouter un compteur supplémentaire.

A défaut d'oscillateur à quartz, le tout dernier proposé en aparté à base de deux portes XOR devrait, je l'espère, pouvoir être simulé. Ci-dessous le schéma lite modifié en conséquence.
Avec les valeurs RC indiquées, selon la note AN-118 Fairchild, il devrait osciller aux alentours de 500 kHz afin d'obtenir une fréquence de rafraichissement avoisinant les 100 Hz :

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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Jeu 20 Avr 2017 16h38

J'ai quand même voulu vérifier que l'oscillateur RC proposé pour remplacer celui à quartz fonctionnait correctement. Car son schéma était une interprétation de la figure 2 de la note d'application précitée:
  • Les deux inverseurs en cascade sont remplacés par une porte XOR câblée en non inverseuse.
  • Le troisième inverseur est remplacé par une poste XOR câblée en inverseuse.
Pour ce test rapide avec le 4ème prototype, l'oscillateur a été câblé en dessous de l'emplacement de celui à quartz, les résistances et le condensateur nécessaires ont été soudés sur une plateforme amovible à la gauche du cmos 4070.

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La fréquence du signal observé en sortie de l'oscillateur est bien en dessous de celle calculée, les paliers sont sérieusement inclinés mais les fronts descendants sont suffisamment raides pour faire avancer le premier compteur. Par contre le rapport cyclique est bien proche des 50%.

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Les défauts constatés proviennent certainement du fait des valeurs de résistances choisies pour obtenir une fréquence proche de 500 kHz, elles sont trop faibles devant la sortance des portes cmos, il faudrait au moins une valeur décuple pour bien faire... Ainsi avec les valeurs de résistance mentionnées, on mesure une période de 3,2 µs (312,5 kHz) avec un condensateur de 270 pF et une de 2,7 µs (370 kHz) avec un de 220 pF.
L'oscillateur à quartz avec une porte XOR et une deuxième en tampon délivre quand même un signal beaucoup plus carré, même à une fréquence de plus de 2 Mhz. Reste à vérifier si l'on obtient un signal tout aussi correct avec un résonateur céramique CRB455E à 455 kHz.
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Jeu 20 Avr 2017 18h18

Simulation rapide avec résistance décuples
Mais tout ça reste théorique... :mrgreen:

astable 4070.jpg
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Jeu 20 Avr 2017 19h56

@Gérard:

J'ai simulé le schéma " lite 2" avec le clock sur Q0.
Ça ne fonctionne pas : Q0 et Q1 sont dans le même état logique.
Il faut reprendre EN du 1er 4520 sur Q0.

Edité à 21h30 :

Oscillogramme de Q0 à Q3 avec Q0 sur EN CD4520

Q0 à Q3.jpg
Q0 à Q3.jpg (226.09 Kio) Vu 503 fois
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Jeu 20 Avr 2017 21h40

Désolé JP, mais je ne comprends pas ce que vous voulez me dire.

J'ai repris le prototype n°4 avec l'oscillateur à quartz, je peux passer de l'un à l'autre juste en déplaçant un cmos 4070.
J'ai visualisé à l'oscilloscope toutes les sorties des compteurs avec à chaque fois celle du XOR associé, y compris le tout premier XOR sur la sortie de l'oscillateur et tout me semble correct.
J'ai profité de l'occasion pour remplacer provisoirement le quartz 2,4576 MHz par un gros quartz de 455 kHz en boitier HC6U sans rien toucher par ailleurs et ça oscille vigoureusement, va même falloir brider l'oscillateur en modifiant certains élément car il y a des impulsions parasites sur les paliers du 455 kHz généré.
Dernière édition par Raffou le Jeu 20 Avr 2017 22h35, édité 2 fois.
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Jeu 20 Avr 2017 21h56

Autant pour moi, c'est X0 sur EN

modif.jpg
modif.jpg (50.06 Kio) Vu 497 fois
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Jeu 20 Avr 2017 22h19

Désolé JP mais je ne comprend toujours pas.
Car c'est bien la sortie de l'oscillateur qui doit incrémenter le compteur sur son front descendant et c'est aussi cette même sortie d'oscillateur qui doit être inversée ou pas en même temps que les poids binaires du compteur avant d'être appliquée au DAC.

PS : on devrait plutôt écrire "au temps pour moi", car c'est une expression d'origine militaire : https://fr.wikipedia.org/wiki/Au_temps_pour_moi
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Jeu 20 Avr 2017 22h34

Au temps pour moi,
Je me suis fourvoyé avec les sondes logiques virtuelles du simulateur Isis que je ne maîtrise pas encore.
Votre schéma est correct.

PS: Wiktionnaire :
Autant pour moi serait une forme elliptique de C’est autant pour moi, sous-entendu C’est autant d’erreur que l’on peut mettre à mon actif.
Cette expression serait à rattacher à autant pour le brodeur, expression dont l’utilisation est attestée dès le XVIIe siècle[1].
La graphie au temps pour moi, dérivée d’une ancienne expression venant de l’armée française, est parfois employée en substitut.
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Jeu 20 Avr 2017 22h44

Cette expression me rappelle toujours un vieux souvenir.
Un professeur d'électrotechnique avait pour habitude de citer systématiquement cette expression à chaque fois qu'il se trompait, si bien qu'arriva ce qui devait arriver, un étudiant le devança en criant dans la salle "autant pour lui". Depuis il devait se mordre les lèvres à chaque fois car il ne l'a plus jamais réitérée.
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Raffou » Ven 21 Avr 2017 16h39

Voici les signaux obtenus avec l'oscillateur équipé du quartz 455 kHz:

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Trace du haut : signal en sortie de la porte XOR oscillatrice.
Trace du bas : signal en sortie de la porte XOR suiveuse, c'est en fait l'horloge appliquée sur le premier compteur 4520.

Apparemment, le pic perturbant le palier du bas n'a pas une amplitude suffisante pour faire avancer le compteur. Plutôt que chercher à éliminer ou à amoindrir ce parasite, autant tenter l'expérience avec le résonateur 455kHz maintenant que je l'ai retrouvé au fond d'une boite.

Le résonateur céramique 455 kHz en place avec ses deux condensateurs d'appoint soudés à la hussarde, il est nettement moins volumineux que le quartz en boitier HC6U qu'il remplace:

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Le résonateur est vraiment moins accommodant que le quartz car l'oscillateur délivre bien un signal d'une amplitude correcte mais est complètement instable avec une gigue pas possible.

Après recherche sur le net, il s'avère qu'il faut augmenter la valeur des condensateurs de l'oscillateur.
Ces condensateurs ont une valeur de 470 pF sur ce schéma prévu initialement pour l'oscillateur d'un cmos 4060.

artfichier_791816_4430214_201501043306792[1].jpg
artfichier_791816_4430214_201501043306792[1].jpg (113.36 Kio) Vu 435 fois

Source : http://f1iey.blogspot.fr/2015_04_01_archive.html

Donc soudage à la va-vite de deux condensateurs de 470 pF en // sur les existants et c'est alors OK.

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Trace du haut : signal en sortie de la porte XOR oscillatrice.
Trace du bas : signal en sortie de la porte XOR suiveuse, en fait l'horloge en entrée du premier compteur binaire 4520.

Bon maintenant reste plus qu'à mettre l'oscillateur au propre et à finir de câbler les DAC's.
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Re: Traceur courbes transistors fonds de tiroirs

Messagepar Janpolanton » Sam 22 Avr 2017 09h44

Bonjour à tous
@ Gérard

'ai enfin trouvé un modèle de quartz 1 MHz fonctionnel
J'ai donc refait la simulation avec les 4070
Chose curieuse, avec les valeurs de résistances 2k2 et 4M7 du schéma, l'oscillation se fait correctement à 1MHZ mais le rapport cyclique n'est pas bon.
En mettant d'autres valeurs ( sur la simulation, je fait varier les valeurs jusqu'à un résultat satisfaisant) J'ai mis 47k au lieu de 2k2 et 100k au lieu de 4M7.
Voir les courbes obtenues ci-dessous.
Curieux n'est-il pas, surtout si votre montage fonctionnait avec vos valeurs... :mrgreen:

4070 duty false.jpg


4070 duty 50.jpg
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