Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippone

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Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippone

Messagepar Raffou » Ven 8 Déc 2017 20h01

Voici ce nouveau fil de discussion "Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippone" créé d'un commun accord avec JP pour éviter de semer la confusion entre les 4 fils de discussion touchant de près ou de loin le traceur de courbes :
viewtopic.php?f=14&t=249256 (Traceur courbes transistors fonds de tiroirs (de luxe) )
viewtopic.php?f=3&t=250263 (Commande de PCB traceur de courbes de transistors)
viewtopic.php?f=14&t=250396 (Suivi de la réalisation du traceur de courbes amélioré)
viewtopic.php?f=14&t=250711 (Sonde différentielle pour oscilloscope.)
Dernière édition par Raffou le Lun 11 Déc 2017 12h28, édité 5 fois.
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Sam 9 Déc 2017 07h18

j'ai réfléchi à une petite amélioration consistant à faire un sweep de VCE et de- VCE de 0 à max.

J'ai simulé le circuit qui fait appel à une paire complémentaire de Darlington de puissance ( j'ai choisi TIP 122 et TIP 127, n'ayant pas d'autre modèles sur LTspice).

Ci-dessous le résultat de la simulation.

sweep VCE.jpg



J'ai aussi simulé une 2ème solution:

- avec Darlington sur la brance NPN et un autre avec
- un mosfet sur la branche PNP (qui ne me donne pas entière satisfaction)
Mais peut-être que le mosfet n'est pas correctement polarisé

(Schéma ci-dessous)

PS: les 2 cellules RC initialement sur VCE et -VCE ont été déplacées respectivement sur XVCE et -XVCE

sweep VCE 2 soutions.jpg
sweep VCE 2 soutions.jpg (96.3 Kio) Vu 1844 fois


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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Sam 9 Déc 2017 10h44

Bonjour à tous, bonjour JP.

Janpolanton a écrit:Avez-vous vu ma modif pour faire varier les 2 tensions VCE?

Oui, je vais l'approfondir, car pour l'instant, je suis en train de réfléchir à la correction de la non linéarité entre échelons du courant Ib, surtout sensible pour les toutes premières marches dont la hauteur n'est pas prépondérante devant la tension Vbe.
Sur la photo ci-dessous représentant le courant Ib (en fait la tension aux bornes de la résistance série), il est évident que la première marche est de moindre hauteur que les autres, les suivantes sont aussi affectées mais la différence qui s'amenuise à chaque nouvelle marche est non discernable.

Image

L'idée déjà évoquée est de remplacer la résistance série qui impose le courant Ib par un convertisseur générateur tension/courant : http://electronique.aop.free.fr/AOP_lin ... eurTC.html
La résistance série ou plutôt la batterie de résistances étant déjà externes au PCB, ce remplacement ne devrait pas l'impacter.

GeneCourantParfait[1].pdf
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Sam 9 Déc 2017 11h37

Après plusieurs tentatives de simulations avec une source de Howland.
Je n'ai trouvé qu'une seule configuration de résistances pour obtenir une source de courant stable soit R1 à R4 = 2k8.
Avec ces valeurs, la source débite un courant constant de 4.5mA en 9 steps réguliers de .5mA.
Pour des valeurs de R_base de 0 à 1k2, la source est linéaire et débite les valeurs ci-dessus.
Il est remarquable que la courbe V(vsteps) se trouve sous la courbe V(Out_Steps) et ce quelque soit la valeur de R_base comprise entre 0 et 1k2.
Au delà, la source ne fonctionne plus :mrgreen:
Quelle est mon erreur?

source1.jpg


source2.jpg


source3.jpg
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Sam 9 Déc 2017 12h26

L'erreur, c'est d'avoir ajouté la résistance R5, il n'en faut pas.

ConvertisseurTC.GIF
ConvertisseurTC.GIF (6.54 Kio) Vu 1791 fois

Pour rappel, le courant de base du transistor à tracer est tel que Ib = Ve ÷ R3 et ce à condition que R1 × R4 = R2 × R3.

Le problème de ce convertisseur tension/courant de Howland, c'est que modifier la valeur de R3 pour changer celle du courant Ib ne suffit pas, il faut aussi modifier la valeur de R4 pour que le rapport R3/R4 soit constant et égal à celui de R1/R2. Il y a donc deux résistances à commuter à chaque changement de calibre.
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Sam 9 Déc 2017 13h00

sylvanus a écrit:Bonsoir Jean Paul
je m'interroge sur l'injection de courant comme tu le fais sur q1
N'y a t il pas un effet de seuil du au Vbe de Q1?
essaye de simuler le generateur de courant type Hollande sur une diode en direct
Bonne soiree
Sylvain

@ Sylvain

Je n'ai pas bien compris ta suggestion de mettre une diode...
Le transistor simule celui en test sur le traceur.

Raffou a écrit: Le problème de ce convertisseur tension/courant de Howland, c'est que modifier la valeur de R3 pour changer celle du courant Ib ne suffit pas, il faut aussi modifier la valeur de R4 pour que le rapport R3/R4 soit constant et égal à celui de R1/R2. Il y a donc deux résistances à commuter à chaque changement de calibre.


@ Gérard,


j'ai fait plusieurs simulation sans R5 en modifiant simultanément R3 et R4 mais ça ne fonctionne pas pour toutes les configurations comme sur les exemples ci-dessous

R3 = R4 = 28k : on s'attend à 9 steps de 50µA soit 450µA maxi et c'est bien le cas.


source5.jpg



Maintenant R3 = R4 = 14K : on s'attend à 9 steps de 100µA soit 900µA maxi et bien non, la valeur maxi est bonne mais les steps ne sont plus équilibrés.


source6.jpg



J'ai aussi tenté R3 = R4 = 280k pour des steps de 5µA et un max de 45 µA mais idem ci dessus, bonne valeur max mais steps inégaux.

Je ne pense pas que ce montage soit la solution. :mrgreen:
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar sylvanus » Sam 9 Déc 2017 14h04

Bonjour Jean Paul
Je n'arrive pas à me convaincre que cette source de courant est aussi parfaite que l'on veut le dire
Et c'est pourquoi j'aimerai la tester lorsque elle charge une diode en direct ou bien une source de tension par exemple quelconque
Amitiés
Sylvain
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Sam 9 Déc 2017 14h46

Revenons à l'origine du sujet avec ce schéma d'Electronique et Loisirs : viewtopic.php?f=14&t=249256&start=15#p416415
La circuiterie en question avait même été simulée avec LTspice : viewtopic.php?f=14&t=249256&start=60#p416744

TraceurEL.PNG
TraceurEL.PNG (124.49 Kio) Vu 1768 fois

Dans la nomenclature de l'article original d'Electronique et Loisirs, toutes les résistances dans la boucle de CR ont la même valeur : R12 = R13 = R14 = R15 = 100K

Le problème avec ce schéma, c'est qu'il inverse, un escalier de tensions positives en entrée est transformé une succession de courants Ib négatifs.

Il faut donc le transposer en non inverseur :

ConvertisseurE&L.GIF
ConvertisseurE&L.GIF (9.07 Kio) Vu 1768 fois

• IC1 étant un TCA0372DP1 choisi pour son courant de sortie jusqu'à 1A.
• IC2 étant un TL081, 82 ou 84 choisi pour ses entrées à JFET et câblé en buffer à gain unitaire, le but étant de ne soutirer à Ib qu'un courant le plus infime possible (quelques pA).

Soit Vs la tension en sortie de IC1, V+ et V− la tension sur ses entrées.
La tension en sortie de IC2 est égale à celle sur son entrée plus, donc égale à Vs − (R5 × Ib)

La tension V- est issue d'un pont diviseur et la tension V+ est obtenue avec la formule de Millman :

Equations1.PNG
Equations1.PNG (7.39 Kio) Vu 1742 fois

Equations2.PNG
Equations2.PNG (8.53 Kio) Vu 1742 fois

Dans ce cas, le courant Ib dans R5 est directement proportionnel à la tension d'entrée Ve au coefficient k près, et ce quelque soit la tension à la sortie de R5 (la base du transitor à tracer)

Si les résistances R1 à R4 sont égales on a alors k = 1/2 et Ib = Ve/R5 sans autres artifices.
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Dim 10 Déc 2017 09h28

J'ai fait aussi les essais hier avec un suiveur non inverseur mais, comme un imbécile, j'avais câblé IC2 à l'envers, la sortie vers la base... :mrgreen:

J'ai refait 4 simulations suite au dernier schéma avec Ib = 10µA, 100µA, 1mA et 10mA qui fonctionnent toutes.
Ci-dessous, les 2 simulation 10µA et 10mA

source 10µA.jpg
source 10uA.jpg



source 10mA.jpg
source 10mA.jpg


On voit que les steps ne sont pas unitaires (1.111 au lieu de 1) avec Rbase multiple de 1.26

Suggestions :

- ajouter un step supplémentaire (11 en tout pour avoir 10 paliers unitaires 1µA , 10µA, 100µA et 1mA) en utilisant le 2ème 4518
- et modifier les gains des AOP pour avoir 10 volts en sortie au lieu de 12.6V

source 11 steps.jpg
source 11 steps.jpg



On en profite pour ajouter le sweep des VCE ( à valider) et les sources de courant ce qui impliquera un remaniement du schéma en profondeur et le dessin d'un nouveau PCB

L'aventure n'est pas terminée ... 8)
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Dim 10 Déc 2017 17h06

La valeur de 100K pour les résistances R1 à R4 était celle du schéma d'Electronique & Loisirs à base d'ampli OP à entrées JFET. Ici avec le TCA0372 une valeur moindre, 10K par exemple serait plus appropriée car ses entrées soutirent 100 nA en standard alors que celles du précédent ne soutirent que 30 pA.

Pour que la hauteur de marche corresponde à un chiffre rond sans décimales, il y a deux solutions:
• Modifier le gain des amplis inverseur et non-inverseur à la suite du réseau R2R en recalculant préférentiellement la résistance (30k et 20k) entre sortie et entrée moins de chacun. Solution à écarter si on veut éviter toute modification sur le PCB existant.
• Augmenter le rapport k du convertisseur tension/courant (valeur plus proche de 1).

Janpolanton a écrit:On voit que les steps ne sont pas unitaires (1.111 au lieu de 1) avec Rbase multiple de 1.26

Le choix du modulo 1,26 dépendant directement de l'amplitude maximale de l'escalier (12,6 volts), n'est pertinent qu'avec un escalier de 10 marches, il permet alors d'avoir une hauteur de marche ronde sans décimales.
Avec seulement 9 marches, il faut lui appliquer un coefficient correcteur de 10/9, le modulo devrait donc être égal à 1,26 × 1,111 soit 1,39986, autant dire 1,4.

Pour obtenir 10 marches au lieu de 9 au-dessus du 0 volt, la solution la plus simple serait de remplacer le compteur décimal 4518 par un compteur binaire 4520 (même brochage). Puis de décoder la position 11 avec un 4028 (A sur Q1, B sur Q2, C sur Q4 et D sur Q3). Ce dernier câblage qui croise les entrées C et D n'est pas très orthodoxe, mais avec cette entorse la sortie "7" du 4028 fait alors office de sortie "11". Connectée sur l'entrée RESET du compteur 4520, elle permet de le remettre instantanément à zéro de manière asynchrone au lieu de le laisser poursuivre au delà de 10.
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Dim 10 Déc 2017 18h01

Il faut refaire le schéma en y ajoutant toutes les dernière modifications, ce sera plus simple et compréhensible pour tous ceux qui s'intéressent au sujet et qui sont peut-être un peu largués.
Donc, si on résume les nouvelles caractéristiques on a :

- Passage en 11 steps par remplacement du CD4518 par un CD4520 et ajout d'un décodeur BCD/Décimal CD4028.
(à ce sujet, pourquoi ne pas utiliser le 2ème compteur du CD4518 en cascade et ajouter 2 résistances au réseau R2R)?.

- Modification des gains des amplis pour avoir 10V en sortie au lieu de 12.6 (soit 10 pas de valeur unitaires) et remplacement du TCA372 par un TL082 / TL084.
- Ajout des 2 convertisseurs tension-courant à base du TCA0372 récupéré et d'un TL082 / TL084.
- Ajout du sweep des tensions VCE dont la solution reste à valider (Darlington ou mosfet) et ajout de 2 voltmètres de visualisation.
- Possibilité de mesurer des j-fet et des mos-fet.
- Refonte totale du PCB

Du boulot en perspective quand on veut un montage irréprochable :wink:
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Dim 10 Déc 2017 18h06

Une petite simulation de la solution 4520 + 4028 (simulation sous Isis du chronogramme).

Est-ce que le résultat est conforme aux attentes?

Je ne peux pas le simuler sous LTSpice car je n'ai pas encore de modèle valable de 4028.

11steps simu.jpg
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Dim 10 Déc 2017 19h18

Bonsoir à tous, bonsoir JP.

¥€$, on obtient bien un compteur modulo 11 comme prévu :

4520+4028.PNG
4520+4028.PNG (73.78 Kio) Vu 1650 fois
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Janpolanton » Dim 10 Déc 2017 19h47

Bonjour à tous, bonjour Gérard,
J'avoue que je n'avais pas bien saisi la subtilité au début ce qui m'a fait écrire une bêtise (une de plus...) :mrgreen:

Janpolanton a écrit:...
(à ce sujet, pourquoi ne pas utiliser le 2ème compteur du CD4518 en cascade et ajouter 2 résistances au réseau R2R)?...


Voilà pour ma part comment j'ai décomposé le chronogramme.

détails 11 steps.jpg
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Re: Améliorations du traceur de courbes d'inspiration nippon

Messagepar Raffou » Dim 10 Déc 2017 23h06

En fait le 4520 compte bien une 12ème impulsion d'horloge, le compteur a alors la valeur 11, que le 4028 décode (sur sa sortie 7) pour l'appliquer à l'entrée Reset du 4520. Cet état "11" est essentiellement furtif, il ne dure qu'un bref instant égal à la somme de tous les temps de propagation impliqués (décodage à l'intérieur du 4028, délai d'action du reset du 4520...).

Il doit être possible d'utiliser les deux compteurs d'un 4518, le premier servant de prédiviseur par 2 au second, on pourrait ainsi compter jusqu'à 20.
Pour compter modulo 11, le 4028 est toujours nécessaire, son câblage est une extrapolation du précédent :
• A du 4028 sur Q1 du prédiviseur,
• B sur Q1 de compteur,
• C sur Q3 du compteur,
• D sur Q2 du compteur.
La sortie Q4 du compteur est inutilisée.
La sortie "7" du 4028 doit toujours être reliée à l'entrée reset du compteur, il n'est pas indispensable qu'elle le soit aussi à celle du prédiviseur.
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