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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik highspeed-Optokoppler


Autor: müllo (Gast)
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Ich habe mal eine grundlegende Frage zum Highspeed-Optokoppler 6N137. Im
Datenblatt wird geschrieben, dass das Bauelement mit 10MBit/s
funktioniert. Was genau sagt dieser Wert denn nun aus? Aus meiner Sicht
müsste der Optokoppler doch Signalferquenzen bis 10MHz übertragen, oder
nicht?

Deshalb habe ich mal eine kleine Testschaltung gebaut und mal
Rechtecksignale verschiedener Frequenzen aufgeschalten (siehe nächster
Beitrag)

...

Autor: crazy horse (Gast)
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und, wo ist jetzt die Frageß

Autor: müllo (Gast)
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Ich finde der Optokoppler bei 10MHz schon gravierende Probleme hat,
oder? Gibt es speziell für solche Anforderungen spezifische
Besonderheiten bezüglich Schaltplan?

Freue mich auf Hinweise und Kommentare...

Mfg
müllo

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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ja der Lastwiderstand am open collector sollte kleiner sein als die
üblichen 10 kOhm, so 1 k oder noch etwas weniger

Autor: müllo (Gast)
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Ich habe ja 1K drinne...

Eigentlich sollte der Optokoppler die 10MHz schaffen, oder?

Mfg
müllo

Autor: Profi (Gast)
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Suche mal nach solchen mit 2- oder 3-state-Ausgang, der also von sich
aus hochzieht.
oder verringere den R42, bis der max. Ausgangsstrom erreicht ist.

Evtl. musst Du die Kapazität der LED mit einem RC parallel zum R41
kompensieren.

10 MHz ist halt keine LowFrequ mehr.

Autor: Thomas (Gast)
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Das gute STück kann 10 MBit/s, d.h. das sind maximal 5MHz Rechteck und
keine 10. Da liegt der Hund begraben..

Noch viel Spaß

THomas

Autor: müllo (Gast)
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Hallo Thomas,

kannst du deine Ausführungen etwas erläutern?  Laut deiner Beschreibung
verstehe ich nicht so richtig, wieso 10MBd => 5MHz entspricht. Bisher
habe ich das so verstanden, dann eine Rechteck-Periode (symmetrisch) zu
50% aus 0- und 1-Signal (0V und 5V) besteht. Meinst du hier, dass eine
Periode aus "2Bit" besteht und du somit auf die halbe Frequenz
kommst?

Mfg
müllo

Autor: A.K. (Gast)
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Eine nackte serielle Datenübertragung, ohne Modulation oder eincodiertem
Takt, wechselt schlimmstenfalls mit jedem Bit 1mal den Pegel. Eine
komplette Schwingungsperiode 2mal. Ergo bei N Bit pro Sekunde N/2 MHz.

RS485 oder CAN übertragen auch so. Im 10Mbps Ethernet steckt jedoch der
Manchester-Code drin, mit einer kompletten Schwingungsperiode pro Bit,
also N MHz rausläuft.

Autor: Christoph Kessler (db1uq) (christoph_kessler)
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er meint, eine Bitfolge 10101... mit 10 MBit/s das sind
Rechteckschwingungen mit 5 MHz, genauso muß man auch beim Fernsehbild
die Videofrequenz rechnen, abwechselnd ein schwarzes und weißes Pixel

Autor: Frank (Gast)
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So mal hier mein Kommentar, weil ich grad darauf gestossen bin:
1.) Zu den vorigen Kommentaren:
10 MBps ist 10 MBit/s ist 10 MHz Rechteck.
Hier verwendet niemand doppelte Datenrate (DDR) oder vierfache Datenrate 
(QDR). Das kann man nur, wenn man zwei Leitungen hat, einmal Takt 
(Zweiflankentriggerung) und einmal Daten (bei QDR muß man zusätzlich per 
PLL noch den Takt verdoppeln). Dabei arbeitet die Datenleitung mit um 
90° verschobenen Takt. Bei nur einer Signalleitung ist das unmöglich. 
Sagt mir mal einer von Euch "Spezialisten", wie er denn zwei positive 
Flanken hintereinander produzieren will. Die Folge 11111111...1111 muß 
mit 10 MBit/s übertragen werden können. Das erfordert 10 MHz (z.B. 
Rechteck). Wenn ihr 5 MHz Rechteck am Eingang legt, entspricht das bei 
10 MBit/s der Folge 0011001100110011.
2.) Der 6N137 ist schlecht/falsch beschaltet
a) Zunächst einmal sollte der Eingang umgekehrt beschaltet sein.
b) Wenn man den Eingang doch so haben will, dann muß unbedingt ein 
10-100 nF Keramikkondensator zwischen Eingangsmasse und Pin 2 geschaltet 
werden.
c) wenn b) dann sollte der 220 Ohm Widerstand am Kathodeneingang und 
nicht der Anode geschaltet sein.
3.) Um welchen Kondensator handelt es sich bei C30? Es sollte ein 100 nF 
Keramikkondensator rein.
4.) Entweder die Bandbreite von Deinem Oszilloskop ist zu niedrig, oder 
die Eingangsrechteckspannung ist nicht okay. Erstens ist der Anstieg mau 
(was am Oszilloskop liegen kann) und/oder die Rechteckspannung hat zu 
hohe Ausgangsimpedanz. Es sieht so aus, als würde sie merklich beim 
Durchschalten der Diode einbrechen.
Ist Channel 2 nach unten verschoben? Sieht so aus, als wäre er auf -2V 
ggü. Channel 1. Richtig?
5.) Kommen wir zum Schluß und Deiner Frage:
Der Optokoppler hat keine Probleme. Das Signal ist prinzipiell in 
Ordnung, es ist aber eben merklich TTL. Das einzige was am Signal stört 
sind der Spannungseinbruch und verzögert am Ausgangssignal der störende 
Hub, der irgendwie nach 20 MHz aussieht. Also würde Dir wohl schon 2a 
oder 2b+2c helfen. Mit 2a kann man sich den Kondensator übrigens sparen, 
ist aber mit TTL wiederum schlecht zu treiben, aber wer verwendet schon 
TTL? Die nicht invertierende Eingangsschaltung hat außerdem den Vorteil, 
daß man bei keiner Übertragung Strom spart.

Wer das Datenblatt übrigens genauer studiert wird feststellen, daß 10 
MHz lediglich das garantierte Minimum darstellt. Viele Bausteine werden 
auch 20 MHz schaffen (typischer Wert). Dein Baustein scheint das auch zu 
schaffen, weil der den Spannungseinbruch als 20 MHz Signal zu 
interpretieren versucht.

Autor: Frank (Gast)
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Achso hab ich noch vergessen:
Auf Kosten des Lowpegels, aber für bessere "Signalqualität" kann man den 
OC-Widerstand auch auf 350 Ohm absenken.

Und zu guter letzt: Die Verwendung eines CMOS-Optokopplers verbessert 
das Signalbild zusätzlich deutlich. Ist außerdem stromsparender (der 
6N137 säuft im Ruhezustand schon ~20 mA, zusätzlich kommen noch ~14 mA 
für den OC-Widerstand hinzu) und schneller.

Immer wieder erstaunlich, daß die Leute keine Datenblätter lesen wollen:
Die korrekte Testschaltung (siehe 2a oben) ist außerdem dem Datenblatt 
zu entnehmen!
http://www.fairchildsemi.com/ds/6N/6N137.pdf
Abbildung 12 - Seite 7
(Den 47 Ohm Widerstand aber rausnehmen, der ist nur, wenn man den 
Diodenstrom messen will, was Du ja nicht willst)

Autor: MiWi (Gast)
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Frank schrieb:

> Immer wieder erstaunlich, daß die Leute keine Datenblätter lesen wollen:

schon erstaunlich, daß Leute immer wieder die Warnung der Website 
übersehen, wenn der Thread älteren Datums ist.

Grüße

MiWi

Beitrag #3463932 wurde vom Autor gelöscht.
Autor: Thomas O. (kosmos)
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habe das Datenblatt nicht gelesen, ich denke aber das man die Diode 
gepulst schon mit etwas mehr Strom betreiben kann was deine Signalform 
nochmal etwas verbessern sollte.

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Narf.

Frank schrieb:
> So mal hier mein Kommentar, weil ich grad darauf gestossen bin:
> 1.) Zu den vorigen Kommentaren:
> 10 MBps ist 10 MBit/s ist 10 MHz Rechteck.
Nein. Wie man zuvor bereits ausführlich beschrieben hat, hängt das vom 
Leitungscode ab. Wenn man keinen Leitungscode verwendet, so wie es z.B. 
die serielle Schnittstelle nach EIA232 tut, dann sind 10MBit/s 
schlimmstenfalls ein 5MHz-Rechtecksignal.

> Hier verwendet niemand doppelte Datenrate (DDR) oder vierfache Datenrate
> (QDR). Das kann man nur, wenn man zwei Leitungen hat, einmal Takt
> (Zweiflankentriggerung) und einmal Daten (bei QDR muß man zusätzlich per
> PLL noch den Takt verdoppeln).
DDR geht überhaupt nur mit Taktleitung, ansonsten ist die Definition von 
'DDR' nämlich ziemlich hinfällig.

> Sagt mir mal einer von Euch "Spezialisten", wie er denn zwei positive
> Flanken hintereinander produzieren will. Die Folge 11111111...1111 muß
> mit 10 MBit/s übertragen werden können.
Indem man sich auf den Anfang eines Dantewortes synchronisiert 
(Startbit) und dann in festen Intervallen darauffolgend die Bits 
abtastet. Das geht schon seit über 40 Jahren so.

> Das erfordert 10 MHz (z.B.
> Rechteck). Wenn ihr 5 MHz Rechteck am Eingang legt, entspricht das bei
> 10 MBit/s der Folge 0011001100110011.
Ja, und?

> 2.) Der 6N137 ist schlecht/falsch beschaltet
> a) Zunächst einmal sollte der Eingang umgekehrt beschaltet sein.
Wieso? Es ist einer Leuchtdiode ziemlich egal.
Außerdem ist diese Beschaltung recht günstig, weil TTL-Treiber 
tendentiell lieber Strom mach Masse abführen als selbst Strom aus der 
Versorgungsspannung zu liefern.

> b) Wenn man den Eingang doch so haben will, dann muß unbedingt ein
> 10-100 nF Keramikkondensator zwischen Eingangsmasse und Pin 2 geschaltet
> werden.
Warum? Wenn überhaupt gehört so ein Kondensator an dasjenige IC, welches 
die Leuchtdiode treibt.

> c) wenn b) dann sollte der 220 Ohm Widerstand am Kathodeneingang und
> nicht der Anode geschaltet sein.
Ein einer Reihenschaltung ist die Anordnung von konzentrierten 
Feldbauelementen völlig egal. Das beißt sich außerdem mit (b), da es so 
ein ziemlich ungünstig platziertes RC-Glied wird.

> 3.) Um welchen Kondensator handelt es sich bei C30? Es sollte ein 100 nF
> Keramikkondensator rein.
> 4.) Entweder die Bandbreite von Deinem Oszilloskop ist zu niedrig, oder
> die Eingangsrechteckspannung ist nicht okay. Erstens ist der Anstieg mau
> (was am Oszilloskop liegen kann) und/oder die Rechteckspannung hat zu
> hohe Ausgangsimpedanz. Es sieht so aus, als würde sie merklich beim
> Durchschalten der Diode einbrechen.
Und das siehst du, ohne zu wissen, was überhaupt wo gemessen wurde? Gute 
Glaskugel... Ich tippe auf unkompensierten Tastkopf.


> Wer das Datenblatt übrigens genauer studiert wird feststellen, daß 10
> MHz lediglich das garantierte Minimum darstellt. Viele Bausteine werden
> auch 20 MHz schaffen (typischer Wert). Dein Baustein scheint das auch zu
> schaffen, weil der den Spannungseinbruch als 20 MHz Signal zu
> interpretieren versucht.
Der Optokoppler liegt doch voll in Spezifikation. Die 
Flankenanstiegszeit ist mit 50ns angegeben, die Abfallzeit mit 12ns, 
jeweils bei 350Ohm und 15pF Belastung. Das unterbietet der hier 
gemessene Baustein sogar noch um die Hälfte.


Erster Post im neuen Jahr, Prost!

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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> Erster Post im neuen Jahr, Prost!
Als Antwort auf eine 7 Jahre alte Frage? Das fängt ja gut an...

Zudem: bei 10MB/s sollte man schon genau schauen, wo die Masse des Oszis 
angeschlossen ist. Diese Bilder sehen sehr nach Messfehler frei nach dem 
Motto "wer Mist misst" aus...

Autor: Sven P. (haku) Benutzerseite
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Lothar Miller schrieb:
>> Erster Post im neuen Jahr, Prost!
> Als Antwort auf eine 7 Jahre alte Frage? Das fängt ja gut an...

Eher als Antwort auf den Schwatz von Frank. Nachher glaubt das noch 
einer.

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