Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
PCBway
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

28 Lut 2018 21:19 1134 9
  • Poziom 3  
    Witam Wszystkich.

    Potrzebuję szybkiego układu służącego do pomiaru amplitudy impulsów sygnału z modulacją położenia impulsu (PPM - Pulse Position Modulation).
    Parametry sygnału:
    - częstotliwość: 5MHz
    - czas trwania impulsu: 10ns
    - amplituda zmienia się od -20mV do -1,5V

    Ze względu na to, że impuls jest bardzo krótki, układ musi być naprawdę szybki. Po przeanalizowaniu dostępnych informacji doszedłem do tego, że potrzebny jest szybki detektor szczytowy. Od wzmacniacza operacyjnego wymaga się szerokiego pasma i szybkości narastania zbocza. Znalazłem wypowiedź gdzie do tego zadania został polecony układ z OPA615 w konfiguracji z noty katalogowej.

    Oto schemat:

    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    Ogólnie rzecz biorąc to nie potrzebuję układu bardzo precyzyjnego.
    Nawet jak będzie zaniżał amplitudę ze względu na szybkość (a pomiar będzie stabilny) to naniosę poprawkę w oprogramowaniu dla ADC.
    Nie zależy mi też na szybkim czasie odpowiedzi detektora na zmianę amplitudy impulsów.

    Moje pytania:
    - czy ten układ poradzi sobie z impulsami 10ns przy F=5MHz?
    - czy wykryje impulsy o niskiej amplitudzie np. 20mV?
    - czy należało by zmienić jakieś wartości elementów w układzie detektora z noty OPA615? Czy 27pF jest odpowiednie?
    - jaki typ diody powinienem zastosować? Schottk'y? Zwykła szybka, przełączająca? Są takie o czasie przełączania 1ns oraz niską pojemnością.

    Próbowałem już detektora True RMS AD8361 lecz okazało się, że jest czuły na położenie impulsów. Napięcie wyjściowe jest inne gdy impulsy są blisko siebie i inne gdy są oddalone.

    Z góry wszystkim forumowiczom dziękuję za wszelkie pomocne informacje i porady.
  • PCBway
  • Użytkownik usunął konto  
  • PCBway
  • Poziom 3  
    Dzięki, Pong.Chu.

    Też mi przez myśl przeszedł podobny układ. Musiał bym mieć super szybki komparator który reagował by na impulsy o amplitudzie poniżej -20mV, jego sygnał wyjściowy wyzwalał by mi szybki ADC. Mam pod ręką taki o czasie opóźnienia 2ns od zbocza na wejściu wyzwalającym konwersję. Może coś takiego spróbować? Pytanie tylko co z układem na OPA615. Czy mógłbyś podesłać cokolwiek na temat tego CFD? Jakiś schemat?
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 3  
    Ale przy impulsie 10ns musiał bym zastosować całkiem szybki przetwornik. Przykładowo, 100MSPS próbkuje co 10ns. Przy takiej częstotliwości próbkowania mogę trafić próbką zarówno w zbocze jak i grzbiet impulsu W tym wypadku potrzeba jeszcze szybszego ADC. Kolejne częstotliwości to zazwyczaj 250MSPS i 500MSPS. Cena takich przetworników również nie zachęca. A do ich obsługi jeszcze trzeba by użyć FPGA. Symulowałem tego OPA615 i ma problemy z amplitudą poniżej 50mV. Ale sprawdzałem to dokładniej i okazało się, że głównym powodem jest bardzo małe wypełnienie impulsu. Przy 50% działa. Ja mam 4%. Musiałem przez to zwiększyć pojemność kondensatora z 27pF do kilku nF. Przy tak krótkich impulsach 27pF szybko się rozładowywał przed obwód bazy tranzystora. Po zwiększeniu pojemności oczywiście dynamika poleciała w dół ale mi nie zależy na szybkiej reakcji detektora. Powyżej tych 50mV działa ale przekłamuje amplitudę (zaniża). Musiał bym przebadać układ i wnieść poprawki w programie. Poniżej 50mV symulacja wykazuje, że amplituda radykalnie spada nawet do wartości ujemnej.
  • Użytkownik usunął konto  
  • Poziom 3  
    Temat do ponowienia.
    Układ z OPA615 był testowany z różnymi diodami i pojemnościami.
    Cały czas zaniża amplitudę.

    22pF i diody DB3X314
    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM
    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    1nF i diody DB3X314
    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    Zauważyłem różne wyniki dla rożnych diod (pojemność złączowa, napięcie przewodzenia, prąd wsteczny)

    Co może być nie tak? Ewidentnie kondensator nie zostaje naładowany do napięcia szczytowego. Układ pracuje przy impulsach powyżej 100ns. Iq OTA=13mA.

    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    Byłbym wdzięczny za wszelkie wskazówki i inne propozycje rozwiązania problemu pomiaru 10ns impulsów.
  • Poziom 43  
    Co do diod można by spróbować 1N5711.

    W tak szybkim układzie bardzo ważne będzie jak to fizycznie wykonasz, ponieważ reaktancje rozproszenia będą miały duże znaczenie przy takich szybkościach.
    Pokaż płytkę.
  • Poziom 3  
    D3-dioda na ujemne impulsy, ładuje C1 i przez 100ohm na BUF602
    D4-dioda na dodatnie impulsy, ładuje C2 i przez 100ohm na bazę OTA
    R4-rezystor pętli zwrotnej na "-" komparatora

    Szybki detektor szczytowy do pomiaru amplitudy impulsów sygnału PPM

    Próbowałem też z diodami BAS16-jest różnica ale nadal nie ładował do max.

    Dodano po 2 [godziny] 45 [minuty]:

    Przy pracy z ujemnymi impulsami jest lepiej - wniosek z tego taki, że prawdopodobnie kondensator 22pF jest rozładowywany przez OTA zbyt szybko. BUF602 ma większą impedancję wejściową.
  • Poziom 25  
    Czy symulowałeś działanie tego układ w SPICE? Wsadzanie jak małpa kolejnych elementów to droga do nikąd.