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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sinus in Rechteck umwandeln


Autor: Jens (Gast)
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Hallo Leute!

Ich wollte euch mal um Rat fragen. Folgendes Problem: ich muß ein
Sinussignal in ein TTL-Rechtecksignal umwandel. Eigentlich kein
Problem, das Sinussignal hat jedoch folgende Eigenschaften:

* fmax = 25MHz
* Offset 0.6V
* Amplitude 0.6V (d.h. Spitze-Spitze 1.2V, keine neg. Anteile)

Zuerst habe ich mir überlegt, einen Logic-Baustein mit
Schmitt-Trigger-Eingang zu verwenden. Da gibts aber keine, die in dem
Spannungsbereich sicher eine logische 1 erkennen würden. Oder etwa
doch?

Eine bessere Lösung ist wohl, einen speziellen OP oder einen Komparator
zu benutzen. Bei der Suche nach etwas geeignetem bin ich auf den LT1721
gestoßen. Das ist ein extrem schneller Komparator mit nur 4.5ns
Anstiegszeit. Ich würde die Schaltschwelle auf ca. 0.6V legen, und
bekäme so ein schön symmetrisches Rechteck. Nur leider kann ich den
Baustein nirgends bekommen. Also ist die Verwendung eines schnellen OPs
angesagt. Nur welchen könnte ich da benutzen? Kann jemand so spontan mal
einen Typ nennen, der sich für meine Anwendung eignen würde? Er sollte
übrigens mit unipolarer Versorgungsspannung (+5V) auskommen.

Oder gibt es noch andere Möglichkeiten, das Rechtecksignal zu
bekommen?

Vielen Dank.

Gruß
Jens

Autor: Jens (Gast)
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möglich ja
aber auch sinnvoll?? k/a

ich wuerde es mittel komperator machen

evtl gibt es aber aucg geeignete smittrigger, die dir helfen koennen

Autor: Harald (Gast)
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Ich denke,es gibt eine ganze Menge OPs, die schnell genug sind (25MHz
ist ja nicht so ungewöhnlich.)

Einfach eine sehr große Verstärkung wählen und das Signal an der
Versorgungsspannung anstoßen lassen.

Gruß,
Harald

Autor: Jens (Gast)
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> Einfach eine sehr große Verstärkung wählen und das Signal an der
> Versorgungsspannung anstoßen lassen.

Das würde doch nicht funktionieren, da mein Signal ja nur positiv ist.
Bei sehr großer Verstärkung würde sich dann der OP konstant bei
maximaler Aussteuerung befinden, oder?

Autor: Hans (Gast)
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ein transistor in emitterschaltung sollte doch eigentlich genau das
machen was du willst.. dein rechteck ist zwar nicht 100% ttl gerecht
aber schalt einfach noch einen cmos inverter dazwischen (oder ggf. 2

wenn du wieder 0°-Phase brauchst) und schon bist du 100% ttl konform
;)

und das schönste an der sache... billigst und schneller wie jeder
(standart) op... die netten dinger mit 1Ghz GBP lassen wir mal außer
acht g

73

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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@ Hans,

klassische CMOS-Bausteine (HEF4XXX) machen bei 5V Betriebsspannung
selten mehr als 5 bis 10 MHz.

MW

Autor: TravelRec. (Gast)
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@ Michael:

Deshalb gibt´s ja auch die 74HC... / 74HCT... - Typen.

@ Jens:

Schonmal die Schaltung mittels eines mitgekoppelten,
nichtinvertierenden Treiber-Gatters probiert (kein Schmitt-Trigger!!!)?
100kOhm vom Ausgang zum Eingang schalten und 10...33kOhm als
Eingangswiderstand, daran dann die 1.2V Sinus, hinter die Schaltung
noch einen nichtinbvertierenden Puffer. Probieren geht über studieren.
Sollte aber klappen, wird beim Wandeln von coaxial nach TTL-SPDIF auch
so gemacht.

Autor: Simon Küppers (Gast)
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schnellen opamp nehmen, An den (-) Eingang kommen 0,6V. an (+) Das
Sinussignal und am Ausgang hast du dann ein TTL Pegel (Wenn die
Versorgungsspannung des OPAMPs genau 5V entspricht)..

Das wäre meine, hier schon von anderen erwähnte Methode..
(zB Harald: Einfach eine sehr große Verstärkung wählen und das Signal
an der
Versorgungsspannung anstoßen lassen.)

Ist übrigens ein Komparator.

Autor: Jens (Gast)
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Jens
wenn der Sinus an der oberwelle = ist mit der unterwelle kannst du mit
einem passend dimensioniertem kondensator am eingang den 0° punkt auf
masse setzen (wie bei einem Osszi die AC Messung)
25MHz Sinus (offset +0,6V) -| |- 25MHz Sinus ohne offset
oder du gehst hin und machst es mikt einer refferenzspannung und OPv
(Summierverstaerker)
wo soll der Sinus denn das rechteck bilden?? bei 0° oder bei 180°??

Gruss Jens

Autor: Jens (Gast)
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Hallo,

vielen Dank für die Beiträge. Ich habe gestern Abend nochmal etwas
recherchiert und mußte mit Freude fetstellen, daß Maxim auch schnelle
Komparatoren anbietet. War mir unbekannt, da ich bisher eigentlich nur
mal was mit einem ADC von denen gemacht habe. Jedenfalls bin ich auf
den MAX999 gestoßen, dies ist ein schneller Komparator und ich denke
mit dem dürfte es gehen. Ich habe mir mal zwei Samples bestellt, mal
schauen was das gibt. Ich werde den (-) Eingang auf 0.6V legen, dann
dürfte ich ein symmetrischen Rechteck bekommen. Vielleicht mache ich
die Spannung an (-) ja noch variabel und hätte ein variables
Tastverhältnis.

Das ganze soll übrigens ein Rechteckenerator geben, um
Digitalschaltungen etc. mit einem Takt versorgen zu können. Der Sinus
wird mir von einem AD9835 erzeugt, der an einem ATmega16 hängt. Die
Einstellung der Frequenz erfolgt zur Zeit noch über den UART, hier soll
dann aber später eine Tastatur verwendet werden. Ich hatte auch an einen
Drehimpulsgeber gedacht, nur sehe ich das Problem, daß der zu
überstreichende Frequenzbereich sehr groß ist so das man sich einen
Wolf dreht. Man müßte also eine Bereichsumschaltung machen, daß also in
1,10,100,1k,10k,100k,1Meg-Schritten abgestimmt wird. Evtl. vielleicht
mit dem im Drehgeber integrierten Taster? Ich weiß es noch nicht, mal
sehen. Die Frequenzanzeige MUSS über eine 8-stellige 7-Segment
LED-Anzeige erfolgen, weil ich die leuchtenden Anzeigen einfach cool
finde :) Diese Anzeige ist schon fertig realisiert und funktioniert
recht gut. Funktioniert per Multiplex und wird auch vom ATmega
gesteuert. Nur leider ist der Stromverbrauch etwas hoch, da ich die
einzelnen Segmente mit 70mA bestrome. Konnte nirgend
low-current-Anzeigen auftreiben. Und das ein Controller mit mehr IOs
kommt, ist auch klar. Es wird nämlich eng, wenn dann noch ne tastatur
dran soll.

So, wenn mein MAXe da sind, meld ich mich mal wieder.

Gruß
Jens

Autor: Jens (Gast)
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Hab am Wochenende mal Experimente mit einem LM339 gemacht, das ist so
ein Wald- und Wiesenkomparator :) War interessant, bis 100kHz war das
Rechteck am Ausgang sehr schön. Bis 500kHz war es noch rechteckförmig,
die Ecken jedoch stark abgerundet. Bis 950kHz kam nochwas aus dem
Komparator raus, dann war Schluß.

Hoffentlich kommen die Teile von Maxim bald...

Autor: Michael Wilhelm (Gast)
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@ Jens,

wie hoch war denn der von dir eingebaute Pull-Up Widerstand? Es gibt
durchaus seltsame Phänomene, wenn der Widerstand zu hoch gewählt wird.

MW

Autor: Simon Küppers (Gast)
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Wie issn das wenn du den Sinus direkt, ohne Komparator an dein Takt-ziel
anschließt? Diese haben schließlich noch ne Komparator(Schmitt-Trigger?)
Eingangsstufe.

Autor: Jens (Gast)
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@Michael

Ich hatte 1k als Pull-Up gewählt.

@Simon
Wäre evtl. machbar, ich möchte aber relativ flexibel sein. Ich will
mich nicht darauf verlassen, daß das Ziel Schmitt-Trigger-Eingänge hat.
Ich brauche aber eh das Rechteck, da ich vielleicht auch mal andere
Sachen schalten will. Es soll noch ein Verstärker dran, der mir
zumindest bei niedrigen Frequenze ermöglich, auch mal 100mA oder mehr
zu schalten.

Gruß
Jens

Autor: Jens (Gast)
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Bei einer Response-Time von 1.3µs kann man ja auch keine Wunder erwarten
:)

Autor: Jens. (Gast)
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hallo
schau dir mal den LM119 an "80ns response time at +/-15V"

Gruss

Autor: Werner Hoch (Gast)
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Der MAX999 ist IIRC nicht so gut geeignet weil er einen sehr niedrigen
Eingangswiderstand hat (vgl. Datenblatt).

Ansonsten würde ich das Signal über einen Tiefpaßfilter an den nicht
invertierenden Komparatoreingang legen.
--> Offsetspannung liegt dann am Eingang an

An den invertierenden Eingang wird das Signal direkt angelegt.

Autor: Jens (Gast)
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Welche Input Impedance ist denn für mich wichtig, Differential oder
Common-Mode?

Inwiefern könnte der niedrige Eingangswiderstand ein Problem
darstellen? Der AD9835 hat ja einen Stromausgang, die Spannung greife
ich an einem 300R-Widerstand ab, der vom Ausgang des AD9835 gegen Masse
liegt. Wenn da jetzt noch 8k parallel (Eingangswiderstand des
Komparators) kommen, verringert sich zwar der Widerstand um 11R aber
das sollte doch nichts ausmachen. Ich denke auch, je kleiner
derWiderstand ist, desto besser sind die Rauscheigenschaften. Bitte
verbessert mich, wenn ich Blödsinn erzähle. Ich bin mit den ganzen
Sachen nicht so bewandert.

Gruß
Jens

Autor: Werner Hoch (Gast)
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Da du, wie du sagst, eine niederohmige Quelle zur Verfügung hast, ist
die Eingangsimpedanz unproblematisch.

Der differenzielle Eingangswiderstand wirkt sich auf das Signal, der
Common Mode Eingangswiderstand muß ggf. für die Einstellung des
Arbeitspunktes berücksichtigt werden.

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