Étape 9: Description - Frontend analogique du montage
Tout d’abord, le signal est atténué par un facteur de 4. Cela augmente la plage de tension maximale à 20V. Étant donné que les circuits suivants ne peuvent pas traiter la tension négative (pour garder le circuit simple, le champ d’application a une seule + alimentation 5V et aucune alimentation négative), la seule façon de mesurer des signaux négatifs est faire passer vers le haut avec une tension de décalage programmable fournie par un convertisseur numérique-analogique (voir page suivante). De cette façon la portée peut afficher des tensions comprises entre - 12V et + 20V max.
Les deux diodes servent de protection de l’entrée, coupure de tous les signaux au préamplificateur qui dépassent soit + 5V ou 0V par diode plus d’une chute.
Le préamplificateur OP1, un MCP6022 de Microchip, produit deux copies mises en mémoire tampon de l’entrée signal, un
avec gain 1, l’une avec un gain de 10, qui peuvent être sélectionnés par l’étape suivante. En dehors de l’amplification (le gain = version 10), cette mise en mémoire tampon est également nécessaire, car l’étape suivante ne réagit pas avec bonté à un circuit d’entrée avec une impédance trop élevée (c'est-à-dire trop peu conduire force) - oscillations sauvages serait le résultat (bien sûr j’ai dû essayer expérimentalement et en effet très "intéressant" mais pas vraiment utilisable comportement a été le résultat). Le MCP6022 a un produit gain-bande passante de 10 MHz, donc à un gain de 10 nous pouvons nous attendre environ 1 MHz de bande passante - plus que suffisant car notre taux d’échantillonnage déjà nous limite inférieure.
L’impédance d’entrée de notre oscilloscope - déterminé par l’atténuateur d’entrée - est 133 kOhm. J’aurais aimé faire 1 MOhm, donc on peut utiliser la norme 01:10 sondes qui ont besoin de cette impédance de travailler, mais la capacité d’entrée de OP1 est trop élevée - faire de la résistance de l’atténuateur d’entrée trop grande limite la bande passante trop. Dans mes expériences un diviseur MOhm 1 a entraîné une maigre 60 kHz de la bande passante globale, tandis que la conception actuelle fournit environ 400 kHz (qui correspond bien à la limite de taux d’échantillon - voir théorème de Nyquist!). Au moins, vous pouvez toujours utiliser une sonde de 1:1 standard, et en tout cas, je ne recommanderais pas application de tension supérieure à 20V à cette conception. (Note : J’ai récemment conçu un circuit de compensation simple qui permet de 1 MOhm impédance comme une bande passante supérieure (1 MHz) - Etape suivante pour plus de détails).
La deuxième étape de notre chaîne de signal est un amplificateur à gain programmable (PGA). J’ai choisi le MCP6S22 de Microchip, qui offre un produit gain-bande passante jusqu'à 12 MHz (encore une fois, plus que suffisant) et dispose de réglages de gain sélectionnable de 1, 2, 4, 5, 8, 10, 16 et 32. Réglages s’est avérés très sujettes aux oscillations de gain le plus élevé (la feuille de données déjà avertit à ce sujet, mais je devais toujours essayer:-), c’est pourquoi mon utilise seule conception gagne jusqu'à 10. Ainsi que le préamplificateur et l’atténuateur qui donne un total de gain allant de 0,25 jusqu'à 25, suffisant pour la plupart des applications. Le meilleur de tous, il n’y a pas de pièces mobiles (comme les relais) ! La PGA a deux entrées sélectionnables que j’utilise pour basculer entre les deux copies du signal pré amplifié, et il communique avec le microcontrôleur via le bus SPI.
