Gtlab Forum
Тематический => Негитарная электроника => Тема начата: research от Ноября 08, 2013, 10:11:56 am
-
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?
(https://guitartonelab.ru/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fwww.shift-line.com%2Fresearch%2Fcounter1.JPG&hash=189e2bac012c22af5adee99026ba118cdcee7bd7)
-
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.
-
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 :)
-
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.
-
@ 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.
-
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.
-
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]
-
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.
-
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.
-
@ 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.
-
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.
-
Конечно, лучшее решение тут - компаратор с полевиками на входе и питанием +15 вольт. Чтобы во всем диапазоне сигналов были вменяемые входные характеристики.
-
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.
(https://guitartonelab.ru/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fwww.shift-line.com%2Fresearch%2Fcounter2.JPG&hash=618320038f35e7cc0d4dc30ca3c345d240c0e643)
-
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.
-
Высокоомный делитель с любым последующим элементом дает интегрирующую цепочку. В делителе "высокоомный" все равно стоит в проходе, а емкость активного элемента - в распор.
-
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 ;)
-
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.
-
Тем более, обходится без насоса, дросселя и т.п. вещей, и "компаратор" бонусом.
(https://guitartonelab.ru/proxy.php?request=http%3A%2F%2Fwww.shift-line.com%2Fresearch%2Fcounter2.JPG&hash=618320038f35e7cc0d4dc30ca3c345d240c0e643)
C2, R40 и R41 - явно лишние. А 3.3 вольта на затворе - многовато.
-
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.
-
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.
-
Обычно такие каскады выполняются в виде выносного щупа. Тогда из эквивалентной входной емкости исключается погонная емкость кабеля, которая даже у хороших ВЧ-кабелей может достигать десятков пик.
Каскад строится по схеме истокового повторителя, но нагрузка истока выносится за пределы щупа, т.е. "заземляется" сток ПТ, а напряжение на исток подается по центральной жиле кабеля. По этой же жиле в измерительную часть прибора подается сигнал.
Затворная цепь строится как обычно (R об землю), но на входе отсутствует разделительная емскость - тогда щупом можно мерить постоянку.
В данном случае имеет смысл сделать 2 щупа - НЧ (0 - 100-200 кГц), и ВЧ (200 кГц - 25 МГц). Схемотехника одинаковая, за исключением входного сопротивления - для НЧ измерений - максимальное входное, для ВЧ - 50 Ом (стандарт для ВЧ измерительных приборов.
И в первом, и во втором щупе можно предусмотреть ВЧ-коррекцию (емкостной триммер в верхнем плече входного делителя). Тогда можно будет скомпенсировать завал по ВЧ, который неизбежно возникнет благодаря емкости защитных стабилитронов (или диодов), отказываться от которых очень не разумно.
-
Кстати, есть идея такая - берем CMOS-компаратор, достаточно быстродействующий, питаем его от 3.3 вольт. На входе ставим в землю 1МОм и BNC-разъем. На другой вход компаратора подаем 150мВ. В BNC-разъем втыкаем обычный щуп 1:10 от осциллографа. Итого имеем порог в 1.5В и вполне адекватные параметры входной цепи.
-
Я попробую в начале с LND150 (очень решение понравилось), потом начну мучать компаратор.
Вчера съездил за 74АС14 и начал собирать макет, постараюсь отчитаться в ближайшее время.