alimentation pour sondes différentielles – par port USB

13 juin 2019, 10:01

Dans le numéro de juillet/août 2016 d'Elektor, votre collaborateur Alfred Rosenkränzer a présenté une sonde différentielle pour oscilloscope d'une remarquable simplicité, basée sur l'amplificateur différentiel de précision AD8479, que je me suis empressé de reproduire. Elle est parfaite pour des mesures dans le domaine audio, par exemple. L'article omet toutefois de traiter un petit détail, l'alimentation de la sonde (ou de plusieurs sondes). Tous les oscilloscopes modernes possèdent sur leur face avant un port USB pour la sortie de données. Comme la consommation d'une sonde est très faible, il est tout naturel de penser à ce port pour l'alimenter. La figure 1 donne le schéma du circuit retenu.
 

Figure 1. Schéma de l'alimentation des sondes – conçu pour deux sondes.

Pour la connexion de l'alimentation de la sonde au port USB, on utilise un câble USB ordinaire ; le câble d’un chargeur fait l’affaire. Les condensateurs C1 et C2 filtrent la tension continue fournie par l'USB, LED1 est le témoin de présence de la tension. Le cœur du circuit est le convertisseur continu-continu isolé IH0512S de la société XP Power. Il produit du 12 V à partir du +5 V, avec un débit maximum de 84 mA, tout en assurant l'isolation galvanique ! La tension d'isolation est de 1000 V, ce qui devrait ôter toute crainte de problèmes de masse lors des mesures. La tension de sortie est filtrée par divers condensateurs et inductances ferrites, qui, vu la fréquence de mesure maximale de 130 kHz de l'AD8479, peuvent être les uns supprimés, les autres remplacées par des résistances 0 Ω ou des ponts de câblage.

Pour la connexion des sondes Rosenkränzer, j'ai utilisé des prises femelles stéréo. Leur petite taille est certes agréable, mais elles ont l'inconvénient de mettre les contacts en court-circuit passager lorsqu'on enfonce le jack. Pour éviter d’éventuels dégâts, j'ai ajouté une résistance série de 100 Ω dans chaque circuit de sortie. Comme la consommation d'une sonde est de l'ordre de quelques milliampères (selon sa feuille de caractéristiques, l'AD8479 se contente de 850 µA environ, rien que les diodes témoins de présence de la tension D5 et D6 en consomment davantage), la chute de tension dans ces résistances n'est pas un problème.

Figure 2. Conception et implantation du circuit imprimé.

Comportant une majorité de CMS, le circuit a été réalisé sur un circuit imprimé double face, la face inférieure étant entièrement réservée à la masse. Le format des plus petits CMS est le 1206, ce qui reste encore assez facilement soudable à la main. La figure 2 montre le dessin du circuit réalisé avec Autodesk Eagle, qu'on pourra télécharger à partir du 20 juin 2019 sur la page du projet.

Le circuit imprimé a été monté à l'intérieur d'un petit boîtier en plastique transparent de Hammond Manufacturing (type 1551RTBU).

Une dernière indication : lors de la réalisation, j'ai utilisé pour les puces IC2 et IC3 des sondes des régulateurs de tension de type 78L09 et 79L09 (donc 9 V) pour élargir le domaine de mesure à 8,7 V.

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