UGS, DAC, et Cie

[Philby]

Bonjour

Le sujet de ce fil va tourner autour de l'emploi du module UGS en tant que convertisseur courant/tension.
Cette application pourrait être intéressante utile à la sortie d'un circuit DAC sortant en courant, évidemment!


UGS signifie "Universal Gain Stage", pour ceux qui l'auraient oublié.

Cet étage universel d'amplification ressemble en fait à un ampli opérationnel.
Pour amplifier en tension, il nécessite une résistance d'entrée, en série, avant les gates des jfets, et une résistance de contre réaction, entre la sortie et les gates des jfets
Ces gates des jfets sont donc ce qu'on appelle les points de sommation + et - de notre ampli op.
Les caractéristiques d'un aop sont gain élevé (l'ugs est un peu faible à ce niveau là, mais c'est ce qui fait son charme), et une impédance d'entrée très élevée, là, on est servi, puisqu'on entre sur les gates des jfets.

La particularité de l'UGS est qu'il a deux sorties symétriques, (certains aop en ont une aussi).

On peut donc le représenter de cette façon (voir plus bas) :

On a alors une entrée +, une entrée -, et deux sorties différentielles, bouclées par les résistances de contre-réaction Rfb.
A part les sorties, on a bien la représentation d'aop classique amplificateur en tension.
Le gain en tension sera, à peu de choses près, Rin/Rfb, on révisera pourquoi plus loin.

Philippe

[Philby]

Alors, maintenant quelques révisions sur l'ampli opérationnel...

Je vous propose un petit schéma de l'ampli opérationnel monté amplificateur de tension inverseur, comme l'UGS au dessus :

On retrouve la résistance R1 placée en entrée (Rin pour l'UGS), et la résistance de contre réaction R2 (Rfb pour l'UGS).
Je vous ai écrit les principales équations qui régissent ce montage.
Le gain du montage est égal à R2/R1 parce que V1=V2 :
C'est le principe de base de l'ampli op : grand gain, donc tension d'erreur entre + et - très petite, on la considère comme nulle.

Démonstration :
V1=V2, donc V1=0v, puisque V2 est à la masse. On dit que V1 est une masse virtuelle.
V1 étant nul, on a Ve=R1 x I1 et VS = R2 x I2 (loi d'ohm)
I1+I2 = 0, car V1 est nul et l'impédance d'entrée très grande (pas de courant qui rentre dedans). Ceci nous permet alors d'obtenir la formule du gain du montage : I1=I2... etc...

Tout le monde suit ?

Philippe

[Philby]

Plus haut, le montage est attaqué en tension (Ve), et la résistance Rin transforme cette tension en courant (I1).
Mais si on attaquait directement le point de sommation en courant, avec un circuit qui sortirait du courant, comme certains DACs par exemple?

Et bien, on a le schéma qui vient maintenant, avec Idac+I2 = 0 et V1=V2=0

D'où : Vs=Idac*R2

Imaginons que notre Dac sorte 1ma en full scale (cas du AD1865 par ex., le PCM63 sort 2ma), et bien, on aurait 10v en sortie avec une 10K pour R2.

Si on veut assurer 2v eff pour la pleine échelle (donc 2*1.414 max),
il faudrait une résistance de 1ma x 1.414 x 1000 x 2 = 2.8 kohms.

Toujours OK?

Philippe

[Philby]

Alors, si on applique ce principe à notre UGS, il y n'y a pas grand chose à modifier :

Suppression de la résistance Rin de 15Kohms
Ajustement de la résistance de contre réaction au Dac considéré, dans mon cas, 2.7k à 3k, on verra.
Pour la simu, je prends 3k.
Le reste doit pouvoir fonctionner tel quel.

A la simulation, l'UGS présente une résistance d'entrée de 30 ohms sur chaque entrée, ce qui est compatible avec la compliance du Dac : il ne faut pas que la sortie du dac génère des tensions trop élevées dans la résistance d'entrée : 1ma dans 30 ohms, ca nous fera 30mv, ca devrait le faire.
Il faut aussi ajouter quelques capas qui vont couper la bande passante après 20KHz, pour ne pas trop souffir des harmoniques du 44.1khz de la numérisation (mon dac est nos (non oversampling, ce qui signifie que la fréquence d'horloge de la dénumérisation (fs) est à 44.1kHz, et non pas 4 ou 8 fs).
Ceci se traduit par la capa en // sur les entrées (10 à 47nF) et les capas en // sur la résistance de contre réaction, 1.à 3nF.

Je vous mets le schéma "théorique" puis le schéma de l'ugs tel que vous le connaissez, mais modifié en convertisseur courant/tension.
J'ai retiré les résistances de 47k à la masse en entrée, il faudra peut être les remettre, à voir.

Philippe

[Philby]

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[MFC]

Preums

Manu

PS : Jolie photo sur ton site. C'est pas dans ce paysage enchanteur que tu habites, si?

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Je suis à l'affut.

[scoutOne]

ça m'arrange c'est pas compatible avec le DAC de spencer

[aldo]

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[Philby]

Preums

Manu

PS : Jolie photo sur ton site. C'est pas dans ce paysage enchanteur que tu habites, si?

C'est pas très loin, c'est à Gerberoy dans l'Oise
Sur la deuxième page, golfe du Morbihan, chez mes parents.

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joli travail


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drapal... j'ai des choses à apprendre (un paquet )

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