Изобретаю велосипед частотомера

[research]

готовьте тухлые помидоры, как обычно

Хочу измерять частоту прямоугольных и близким к ним импульсов.
Vh ("1") от 3 до 15 вольт, Vl ("0") от 0 до 1.2 , частота импульсов от 1 Гц до 25МГц.
Да, на исследуемую схему влиять нельзя, входной ток надо менее 1мА, чем меньше, тем лучше.

Решил по примочечному - обрезать все, что выше 3.3Вольт с помощью полевика (полевик 100МГц, до 25В), а потом пропустить через шустрый триггер Шмитта, чтобы выправить уровни. У Шмитта гистерезил в 0.5В, до 1.6В на входе - для него "0", выше 2.1В - "1".

Теоретически, так удастся избежать влияния на исследуюемую схему, и обрезать сигнал без внесения лишней емкости.

Дабы поменьше гадилось в питание, повторитель стоит через дроссель.

В необходимости входного кондера и резистора на затворе я вообще не уверен. Кондер, чтобы полевик постоянкой не стукнули, и резистор что-бы был разряд, пока щуп в воздухе висит.


На сколько лажа вышла?

[zEROID]

Изначально решение здравое, но...

Дроссель выбросы будет давать, а триггер будет от "звона" ложно срабатывать.

Повторитель "не любит" ёмкостную нагрузку и в сочетании с входной ёмкостью триггера - ещё проблемная вещь. Практически генератор :-)

Может последовательно с дросселем резистор и со стока на землю конденсатор,  а перед входом триггера влепить резистор на 50 Ом для уверенности?.

И, наверное, перейти в цифру, наверное лучше будет компаратором.

[research]

Ток 1мА не должен так уж звонить, может и примитивного RC фильтра по питанию  хватит.
Ну, или отдельный источник для повторителя.

Емкость Шмитта должна быть маленькой, иначе бы ему керосина переваривать 100МГц не хватило бы, в крайнем случае, R41 уменьшу.

Гистерезис выглядит понадежнее компаратора. Но, если прижмет, то и компаратор сгодится

[Rst7]

Теоретически, так удастся избежать влияния на исследуюемую схему, и обрезать сигнал без внесения лишней емкости.

Не получится не влиять. Ну ибо ток затвор-канал еще никто не отменял при приближении к полному открытию полевика. Куда как более красиво при заданных параметрах входных сигналов выглядит элемент АС14, а его вход подключен к исследуемому сигналу не напрямик, а к истоку NMOS, сток NMOS подключен к исследуемому сигналу, затвор - ну, скажем, на +5 вольт (если у NMOS напряжение открытия порядка 2В). Только этот полевик желательно взять не 2N7002, а что-то с меньшими емкостями. Кстати, LND150 вполне подойдет, только ему на затвор надо будет дать где-то 1.5...2 вольта видимо.

[research]

@ Rst7 - изящно!
lnd150 по частоте не пролезут, я в первую очередь обратил на них внимание.
2n7000/bs170 пошустрее будут, но горят при любом не ловком движении.

[Rst7]

lnd150 по частоте не пролезут, я в первую очередь обратил на них внимание.
2n7000/bs170 пошустрее будут, но горят при любом не ловком движении.

Что значит "не пролезут"? У них же собственные емкости на порядок меньше, чем у 2n7002.

[research]

LND150
Rise time - 0.45 uS;
Fall time - 1.3uS;
,при VDD = 25V,ID = 1.0mA, RGEN = 25[ch937]
CISS Input capacitance - 7.5-10 pF

у BS170 емкость 24-40pF , т.е. в 4 раза при худшем сценарии.
T(on) 10ns,
T(off) 10ns,
при VDD = 25 V, ID = 200 mA, VGS = 10 V, RGEN = 25 [ch937]

[Rst7]

LND150
Rise time - 0.45 uS;
Fall time - 1.3uS;
,при VDD = 25V,ID = 1.0mA, RGEN = 25[ch937]
CISS Input capacitance - 7.5-10 pF

у BS170 емкость 24-40pF , т.е. в 4 раза при худшем сценарии.
T(on) 10ns,
T(off) 10ns,
при VDD = 25 V, ID = 200 mA, VGS = 10 V, RGEN = 25 [ch937]

Так это совсем не те параметры, которые играют тут роль. Собственно говоря, симулятор даст ответ на все вопросы - при использовании LND150 импульсный ток перезаряда не превышает пары миллиампер, а для 2N7002 - токи измеряются сотнями миллиампер - это от измеряемой цепи, заметьте. А сопротивление канала LND150 (порядка 500ом) на характерных емкостях порядка 10пФ создает вполне приемлемый ФНЧ с частотой среза около 30МГц. Как раз самое оно.

[Denn]

У КМОП ЛЭ входное сопротивление огромное, поэтому достаточно не городить огород, а просто поставить защитный "проходной" резистор, а после него защитный стабилитрон об землю и сразу на вход ЛЭ.

[research]

@ Rst7 почти дошло. Канал будет постоянно открыт за счет напряжения на затворе, по этому все будет шустрее. Спасибо за идею, сам бы ни за что не додумался.

@ Denn в лоб получается фильтр низких частот, что при 40пик емкости мосфета и 1 кОм в затворе дает нормальное ослабление на мегагерцах. А еще добавляется емкость стабилитрона/светодиода, по этому сие решение было отброшено.

[Rst7]

У КМОП ЛЭ входное сопротивление огромное, поэтому достаточно не городить огород, а просто поставить защитный "проходной" резистор, а после него защитный стабилитрон об землю и сразу на вход ЛЭ.

Только вот при повышении напряжения на входе выше ~4 вольт резко возрастает ток, потребляемый от цепи, в которой надо подсмотреть сигнал. Ибо резистор тут нужен весьма небольшого номинала, чтобы пролезло 25МГц через ФНЧ, образованный этим резистором и входной емкостью ЛЭ.

[Rst7]

Конечно, лучшее решение тут - компаратор с полевиками на входе и питанием +15 вольт. Чтобы во всем диапазоне сигналов были вменяемые входные характеристики.

[research]

да думал уже, поставить насос, вроде max1044 или 7660 и запитать от него аналоговую часть, но наш герой пойдет в обход

Тем более, обходится без насоса, дросселя и т.п. вещей, и "компаратор" бонусом.

[Denn]

Как варик: сбросить высокоомным делителем входной сигнал до уровня ниже питания микросхем, т.о. при достаточно низкоомном "нижнем" резисторе делителя мы уходим от влияния паразитного ФНЧ и от ситуации с внезапной нагрузкой в виде открывшегося стабилитрона. Если просадка получится слишком большой и сигнала не хватит для срабатывания ЛЭ, то можно разогнать шустрым ОУ.

[research]

Высокоомный делитель с любым последующим элементом дает интегрирующую цепочку. В  делителе "высокоомный" все равно стоит в проходе, а емкость активного элемента - в распор.

[Denn]

Высокоомный делитель с любым последующим элементом дает интегрирующую цепочку. В  делителе "высокоомный" все равно стоит в проходе, а емкость активного элемента - в распор.

Нижний резистор делителя ослабляет влияние паразитной ёмкости в коэф-т деления раз

[research]

я  в начале раскатал губу на мегаомы, потом примитивные подсчеты сделал, 200 Ом в затворе должно стоять, или меньше, иначе фильтр выходит. В данном случае, резисторы делителя учитываются в параллель.

[Rst7]

Тем более, обходится без насоса, дросселя и т.п. вещей, и "компаратор" бонусом.

C2, R40 и R41 - явно лишние. А 3.3 вольта на затворе - многовато.

[zEROID]

Пока катался по делам вот тут вы огород нагородили :-))))

Вы уж извините, что я тут вас, юных цифровиков, своими винтажными аналоговыми мозгами поучаю, но у меня папа СВЧист, основатель и главный разработчик Moscow Microwaves http://www.mmw.com  8-)

И, сами понимаете, я от него поднабрался так что сам не рад.

лучшее решение тут - компаратор с полевиками на входе

Я это написал в первом ответе.


Далее, коли в обход. Входная ёмкость 74AC14 если не ошибаюсь единицы пик,  в районе 5 вроде. С резистором на входе 50 Ом (нормируемый импеданс линий связи, да и много чего на СВЧ), получается ФНЧ с частотой среза -3dB чуть больше 600 МГц. Добавляем туда выходное сопротивление повторителя с его реактивностями, всё равно с запасом.  Развязку по аноду  стоку (никогда не любил эту канализационную терминологию) надо нормальную. Дроссель с последовательным резистором 50 Ом и об землю кондёр, керамику нормальную. Если надо от 0 Гц всасывать, то электролит ещё.

Далее, я проглядел сходу, надо чтобы 25 МГц всасывало при входном импедансе 10 М? Необходимую входную ёмкость по формуле сами посчитаете или сказать?

Ответ - НЕ БЫВАЕТЪ!

Ёмкостная составляющая в любом случае импеданс посадит, про JFET полевик вообще молчу, уже выше камрады высказались. Поэтому импеданс надо сразу нормировать до вменяемых значений.

[research]

C2, R40 и R41 - явно лишние. А 3.3 вольта на затворе - многовато.

R41 поставил на всякий случай, вдруг у триггера шмитта нет потенциала на входе, и LND150 тогда не откроется.

@ zEROID действительно, 10М туда ставить очень наивно. Я сам на Денна бочку катил.

В общем, уже начал присматривать доступные компараторы.