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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangsstufe dimensionieren


Autor: Christoph (Gast)
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Hallo

ich baue derzeit einen Impuls/Frequenzzähler und grüble über die 
Eingangsbeschaltung.
Der Zähler soll Eingangspegel bis 15V sicher und unbeschadet erkennen 
und bei Eingangspegeln von 3,3V und 5V mind. 20 MHz schaffen.

Die Kombination C7/C8/R38 habe ich oft bei diversen Frequenzmessern 
wiedergefunden. Leider kenne ich weder ihren Namen noch Wege zur 
Dimensionierung. Die Dioden D3 und D4 sollen das Signal "clippen". Ist 
D3 dafür notwendig oder schaltet der Transistor mit D3 nicht gescheit 
durch?

Bitte helft mir eine geeignete Lösung zu finden und zu verstehen.
Für Hinweise zu komplett anderen, der Anforderung äquivalenten, 
Schaltungen bin ich auch dankbar.

Grüße, Christoph

Autor: Benedikt K. (benedikt) (Moderator)
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Bei 50MHz ist meiner Erfahrung nach ein Transistor eher ungeeignet. Ich 
würde hier besser irgendeinen FET verwenden.

Autor: Nicht_neuer_Hase (Gast)
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"Bei 50MHz ist meiner Erfahrung nach ein Transistor eher ungeeignet. Ich
würde hier besser irgendeinen FET verwenden."

Zumindest die Theorie sagt etwas anderes aus:
Lt. dem mir vorliegenden Buch Moeller/Fricke "Grundlagen der 
Elektrotechnik" hat der Feldeffekttransisor eine Grenzfrequenz, die um 
eine Größenordnung niedriger als bei bipolaren Transistoren liegt
( massgeblich ist das geometrische Mittel der Beweglichkeit von 
Majoritäts-/Minoritäts-Ladungsträgern, die Beweglichkeit der 
Minoritätsträger ist erheblich grösser, sind im FET nicht vorhanden ).

Gruss

Autor: 3356 (Gast)
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Die Dioden am Eingang lassen gar kein vernuenftiges Basissignal zu. Ich 
wuerd einen Linereceiver der passenden Logik nehmen.

Autor: 3356 (Gast)
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Und der Kondensator am Eingang geht nicht bis DC runter.

Autor: Helmi (Gast)
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Mit deinem Transistor in der Schaltung wirst du so keine 20Mhz schaffen.
Besser ist es du nimmst fuer so was einen schnellen Komperator wie den 
LT1016 von linear. Der duerfte auch noch fuer 100MHz gut sein. Davor 
setzt du einen Impedanzwandler aus 2 Fets.  (Type BF245 oder so)  Somit 
bekommst du auch einen genormten Eingangswiderstand von 1 MOhm.

R38 u. R39 bilden einen Spannungsteiler. Da aber der Transistor eine 
Eingangskapazitaet hat bildet er mit ihnen einen Tiefpass. Um den zu 
kompensieren wird dem R38 C8 parallel geschaltet. C8 ist nun so zu 
dimensionieren das er mit der Eingangskapazitaet des Transistors 
ebenfalls einen Spannungteiler bildet und zwar im gleichen verhaeltnis 
wie die beiden Widerstaende. So hebt sich die Tiefpasswirkung auf. C7 
dient der Abbblockung von DC. Er bildet mit dem Eingangswiderstand einen 
Hochpass der die untere Grenzfrequenz bestimmt. Beide Kondensatoren 
findest du auch in meinem Plan.

Gruss Helmi

Autor: Helmi (Gast)
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Der Schaltplan

Autor: Christoph (Gast)
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danke für Eure Antworten.
Davon ausgehend, dass UKW-Sender schon vor 20 Jahren mit 
Bipolartransistoren aufgebaut wurden, dürften selbige wohl schnell genug 
für den Einsatz ab 20 MHz sein ;)


Hat jemand bitte Ratschläge oder Anhaltspunkte zur Dimensionierung für 
mich? Mir geht es nur um die Gruppe C7/C8/R38 und ob der generelle 
Aufbau für den angegebenen Zweck funktionieren würde.

Vielen Dank für jede Hilfe

Gruß, Christoph

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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Nur arbeitet ein UKW-Sender nicht in gesättigter Logik, und ein BC857 
ist für Niederfrequenz gedacht, was dennoch eine Transitfrequenz im 100 
MHz-Bereich bedeutet, echte HF-Transistoren haben heute viele GHz.
Der FET ist eher als Impedanzwandler gedacht, dann kann der Eingang 
ähnlich wie ein Oszilloskop-Tastkopf mehrere MOhm haben.

Autor: Christoph (Gast)
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oh. Vergesst vorigen Post von mir. Hab ein paar Posts übersehen.

@Helmi: Vielen Dank für diesen Schaltplan. Durch den Kondensator C2 
nehme ich an funktioniert die Schaltung nur ab einer bestimmten 
Minimalfrequenz?
Wenn ich das richtig verstanden habe, setzen die FETs die 
Eingangsspannung 1:1 bis max. 5V auf den positiven Eingang des LT1016 
um. Das Triggerpoti kann ich auch gegen einen 2K2/3K3-Spannungsteiler 
ersetzen, um einen Triggerlevel von 2V zu bekommen, oder? Wozu dienst 
das Nullpunktpoti - bzw. was ändert sich beim Verändern von selbigem?

DC Entkopplung braucht nicht sein. Ich habe auch die 
Versorgungsspannungen der Zielschaltung zur Verfügung. GND ist mit GND 
des Zielsystems verbunden. Dann könnte ich doch D2 weglassen?

Grüße, Christoph

Autor: Stefan Salewski (Gast)
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Mehr oder weniger ähnliches Thema:

Beitrag "Digitale Eingänge von Logic Analyzer"

Autor: Alexander S. (boostar)
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Wenn Du eine gute Eingangsstufe haben willst, dann geh mal auf 
www.agilent.com und lade die Service Manuals vom 5314A, 5315A/B oder 
5316A/B runter. Das sind so Standard-Zähler. 5384A aufwärts geht auch.
Da sind die Dioden aber an +5V und -5V angeschlossen und danach kommt 
ein FET - wohl wegen dem Eingangswiderstand. Die FETs sind glaube ich 
als Doppeltransistor in einem Gehäuse.
Bei den o.g. Zählern kann man übrigens auch AC/DC Kopplung einstellen.
Helmis Vorschlag schaut scho echt gut aus!
Nach belieben kannste noch Vorteiler verwenden. Ach ja, guten Oszillator 
nehmen - bei ebay oft günstig.

Autor: Christoph (Gast)
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Tausend dank für den Link, Stefan. Das passt am ehesten.
Also könnte ich einfach den Eingang auf einen 74AC14 Schmitt-Trigger 
knallen, um Logic Levels mit mind. 20 MHz zu samplen? Doch wie 
realisiere ich die einwandfreie Erkennung von 12V bzw. 15V Logic? Gibts 
es dafür Schmitt-Trigger mit veränderbarer Schaltschwelle - die ich dann 
mittels Spannungsteiler an das Zielsystem anpassen kann?

Autor: Helmi (Gast)
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>Wozu dienst das Nullpunktpoti - bzw. was ändert sich beim Verändern von 
>selbigem?

Es dient zum abgleich des unteren FET der als Stromquelle geschaltet 
ist.
Mit dem Poti stellt du 0 V am Ausgang des FET Buffers ein. (Bei 0V am 
Eingang)


>Doch wie realisiere ich die einwandfreie Erkennung von 12V bzw. 15V Logic?

In dem du denn Spannungsteiler in meiner Schaltung dementsprechend 
anpasst und den Triggerpegel einstellst.

>Also könnte ich einfach den Eingang auf einen 74AC14 Schmitt-Trigger
>knallen, um Logic Levels mit mind. 20 MHz zu samplen?

Wenn du nur TTL Pegel haben möchtest JA.
Eventuell kannst du vielleicht noch einen Spannungsteiler davor 
schalten.

>Gibts es dafür Schmitt-Trigger mit veränderbarer Schaltschwelle - die ich >dann 
mittels Spannungsteiler an das Zielsystem anpassen kann?

So was nennt man Komperator eventuell noch eine Hysterese mit einbauen.

Gruss Helmi

Autor: Christoph (Gast)
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Vielen Dank für Eure Antworten!

Ich habe mir jetz folgende Schaltung überlegt:

Über einen Spannungsteiler wird das Signal auf einen Schmitt-Trigger 
gegeben. Die Versorgungsspannung der Zielschaltung wird mittels 
Komparatoren in 3 Bereiche zerlegt, die dann den Spannungsteiler vor dem 
Schmitt-Trigger vergrößern/verkleinern, um das Signal möglichst optimal 
abzubilden.

Die LM339 rechts steuern die MOSFET-Schalter (möglichst geringe 
Widerstandsverzerrung), die eine VGs von 1,8V aufweisen (also voll 
durchsteuern sollen).
IC2A/B sowie IC1A/B dienen der Darstellung, ob das Eingangssignal 
relativ zur eigenen Versorgungsspannung ein definiertes Signal hat.
IC3C ist der eigentliche Signal-Trigger.

Würde das so funktionieren, wie gedacht?

Grüße, Christoph

Autor: 3358 (Gast)
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Komparatoren wie der 339 sind alle Open Collector, also einen 10k Pullup 
nach 3.3v und den 100k plus die Zehner weglassen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Aber nur wenn der LM339 seinen negativen Versorgungsspannungseingang auf 
GND liegen hat . Da aber der eine Eingang des Komparators auf eine 
negative Spannung liegt muss der negative Versorgungspin ebenfalls auf 
negativen Potential liegen. Also müssen die Widerstände und Z-Dioden so 
bleiben.

Gruss Helmi

Autor: Christoph (Gast)
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der LM339 wird mit der Versorgungsspannung des Zielsystems versorgt 
(0-18V). Die Z-Dioden hab ich reingeknört, dass die Eingänge des 74AC14 
nicht durch den HIGH-Pegel des Zielsystems (bis 18V) zerschossen werden 
- oder sollte man die durch Dioden gegen Vcc (3,3V) ersetzen? (oder 
genügen die Schutzdioden des 74AC14)?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Wenn dein LM339 mit 18V / GND versorgt wird brauchst du die Dioden nicht 
weil der Komparator eine Opencollector Ausgang hat den du noch mit einem 
Widerstand an deine +Versorgungsspannung des Gatters hochziehen must.
Widerstandswert ist nicht kritisch so zwischen 4.7K ... 22K

Gruss Helmi

Autor: Thomas Der Bastler (thomasderbastler)
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Im Schaltplan von Helmi, welche Werte sollen C2 und C3 haben `?

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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C2 bildet mit R3 einen Hochpass.  Untere Grenzfrequenz ist dann

fu = 1/(2*PI*R3*C2)

C3 überbrückt den Schutzwiderstand R5 HF mässig. Sollte ein paar 100pF 
haben.

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