Electronique > Réalisations > Convertisseur lin/log 001
Dernière mise à jour : 28/06/2015Présentation
Le présent convertisseur permet de transposer une plage de tension linéaire en une plage de tension log. Attention, il s'agit d'un montage d'initiation qui présente des défauts qui le rendent difficile à utiliser en pratique. Pour une utilisation "pro", mieux vaut se tourner vers des circuits intégrés spécifiques fait pour ça.Schéma
Le schéma qui suit montre le principe de base, qui certes fonctionne mais présente plusieurs défauts que nous détaillerons.
On utilise un circuit intégré AOP archi-connu, le célèbre LM741. Ce dernier est câblé en amplificateur "linéaire" inverseur, à savoir avec une contre-réaction de la sortie (broche 6) vers l'entrée inverseuse (broche 2). Mais au lieu d'utiliser une classique résistance pour cette contre-réaction, on utilise ici la jonction émetteur-collecteur d'un transistor bipolaire dont la base est sans scrupule reliée à la masse. Cette boucle de contre-réaction un peu spéciale permet d'obtenir une courbe de transfert logarithmique :
Vout = log(Vin)
La première chose qu'on remarque est que la tension de sortie est "tassée" (normal, on est passé en log) et que sa valeur est négative quand la tension d'entrée est positive (normal, l'AOP est câblé en inverseur). Ce point est facile à corriger puisqu'il suffit d'ajouter un second AOP lui aussi monté en inverseur, pour aboutir à une tension de sortie positive quand la tension d'entrée Vin est positive. C'est la raison d'être du schéma qui suit.
Ah ! on n'a pas seulement rajouté un AOP ! En effet, deux potentiomètres ajustables RV1 et RV2 ont également fait leur apparition. Ces potentiomètres permettent de s'affranchir du petit décalage des points (du courant) de polarisation des entrées de l'AOP. En temps normal, quand la tension appliquée sur les deux entrées inverseuse et non-inverseuse est nulle, la tension de sortie de l'AOP devrait être nulle. Mais les AOP ne sont pas parfaits, et grâce à RV1 et RV2 on peut obtenir en sortie de l'AOP une tension nulle quand Vin est nulle, tout en garantissant un fonctionnement globalement correct sur une large plage de tension d'entrée (procédure de réglage indiquée sur le schéma). En sortie de U2 câblé en ampli à gain unitaire (0 dB), on retrouve la tension avec sa polarité inversée. Je ne sais pas si vous préférez, moi je trouve ça joli.
Bon, d'accord, c'est joli. Mais comment interpréter ces courbes bizarres ?
Déjà, faisons quelques relevés "clés" avec des valeurs de tension d'entrée qui "représentent" quelque chose de précis.
Vin = +1 mV -> Vout = -157 mV
Vin = +5 mV -> Vout = -60 mV
Vin = +10 mV -> Vout = +478 mV
Vin = +50 mV -> Vout = +522 mV
Vin = +100 mV -> Vout = +541 mV (+63 mV par rapport à Vin = +10 mV)
Vin = +500 mV -> Vout = +584 mV (+62 mV par rapport à Vin = +50 mV)
Vin = +1 V -> Vout = +598 mV (+57 mV par rapport à Vin = +100 mV)
Vin = +5 V -> Vout = +640 mV (+56 mV par rapport à Vin = +500 mV)
Vin = +10 V -> Vout = +658 mV (60 mV par rapport à Vin = +1 V)
Si on fait abstraction des deux premières mesures de Vout (pour Vin = 1 mV et Vin = +5 mV) qui visiblement manquent de cohérence par rapport aux valeurs qui suivent, on constate que l'augmentation de la tension de sortie Vout est quasi-constante quand on multiplie la tension d'entrée par 10, cette augmentation tourne autour de +60 mV par décade. Si on multiplie la tension d'entrée par deux (qu'on passe de +50 mV à +100 mV ou de +500 mV à +1 V par exemple), l'augmentation de la tension de sortie est là aussi quasi-constante et vaut environ 18 mV. Et si on multiplie la tension d'entrée par cinq (qu'on passe de +10 mV à +50 mV ou de +100 mV à +500 mV par exemple), l'augmentation de la tension de sortie vaut environ 42 mV. Le plus drôle reste à venir :
log(2) = 0,30
log(5) = 0,7
log(10) = 1
si on multiplie ces valeurs par 0,06 (60 mV), on obtient :
log(2) * 0,06 = 0,018 V (18 mV)
log(5) * 0,06 = 0,042 V (42 mV)
log(10) * 0,06 = 0,06 V (60 mV)
Le hasard fait bien les choses, non ?
Ce qu'on constate aussi, c'est qu'il y a une sorte de coefficient K (surplus de tension continue) qui s'ajoute à la formule :
Vout = log(Vin) + K
Bon, ce n'est pas bien grave, dans la mesure où ce coefficient K est une valeur stable qu'on peut facilement supprimer si le besoin s'en fait sentir (en y ajoutant simplement une tension de valeur -K).
Pour résumer, le circuit restitue bien en sortie une évolution de tension logarithmique, on peut dire qu'il est exploitable pour une tension d'entrée comprise entre +10 mV et +10 V (rapport de 1000). Son défaut majeur est son manque de précision aux très faibles niveaux et sa grande sensibilité (dérive) à la température. Le transistor Q1 joue à cet égard un rôle important, et dans un circuit sérieux il faut compenser toute dérive du point de fonctionnement liée à la température. Si ce circuit se prête bien à l'expérimentation, je ne le conseille pas pour un usage "sérieux".
Circuit imprimé
Non réalisé.Historique
28/06/2015- Première mise à disposition.