Hallo zusammen!
Bei LVDS-Signalen sind die Flanken so steil, dass jede Stichleitung
(Abzweigung vom Signalkabel) die länger als ca. 2 cm ist, Reflexionen
verursacht. Terminieren kann man die Stichleitung ja nicht, weil sonst
der Strom sich auf zwei Abschlusswiderstände aufteilt und die
Spannungsdifferenz nicht mehr stimmt. Nun, wenn ich das LVDS-Signal mit
dem Oszi messen muss, dann stellt doch das Messkabel schon eine sehr
lange Stichleitung dar. Ich vermute, dass dann das Signal durch
Reflexionen an dem Oszi-Eingangswiderstand das Signal verfälscht und man
etwas ganz anderes sieht, als das Signal ohne Messeingriff wäre.
Hat da jemand Erfahrungen??
Danke!
Sorry, der vorletzte Satz soll heißen:
Ich vermute, dass dann das Signal durch Reflexionen an dem
Oszi-Eingangswiderstand verfälscht wird und man etwas ganz anderes
sieht, als das Signal ohne Messeingriff wäre.
Klar kannst du an einer LVDS-Leitung nicht mit einem passiven Tastkopf
rumstochern. Dafür haben die Ings bei Tek und anderen Herstellern aktive
differentielle Tastköpfe ersonnen.
http://www.tek.com/products/accessories/differential-probe.html
Mach dich aber auf Preise >5k€ gefasst.
Nun, ich weiß jetzt nicht wofür LVDS steht, aber wie bei jedem
HF-Problem dieser Art würde ich zunächst versuchen das Signal hochohmig
abzunehmen. Das heißt an die Signalleitung einen SMD-Widerstand mit >>
Leitungsimpedanz.
Oft geht das dann schon, ohne teure Spezial-Probes zu benutzen. Evtl.
zur Aufbereitung einen eh irgendwo rumliegenden MMIC dahinter zum
puffern.
Micha H. schrieb:> Nun, ich weiß jetzt nicht wofür LVDS steht, aber wie bei jedem> HF-Problem dieser Art würde ich zunächst versuchen das Signal hochohmig> abzunehmen. Das heißt an die Signalleitung einen SMD-Widerstand mit >>> Leitungsimpedanz.> Oft geht das dann schon, ohne teure Spezial-Probes zu benutzen. Evtl.> zur Aufbereitung einen eh irgendwo rumliegenden MMIC dahinter zum> puffern.
LVDS ist wie der Name sagt differentiell, ohne gescheiten Tastkopf wird
das nichts.
Welcher Name, ich sehe da nur eine Ansammlung von Buchstaben ;-)
Aber gut, ich habe nachgesehen wofür das steht.
Trotzdem hat mir auch in so einem Fall die Quick-and-Dirty-Methode schon
geholfen, um einen Überblick zu kriegen. Kommt natürlich drauf an, was
man sehen will/muss.
Micha H. schrieb:> aber wie bei jedem> HF-Problem dieser Art würde ich zunächst versuchen das Signal hochohmig> abzunehmen. Das heißt an die Signalleitung einen SMD-Widerstand mit >>> Leitungsimpedanz.
Meinst du, den Signal über einen Widerstand seriell zum Oszi-Tastkopf
(wie R_m in der angehängter Skizze) messen. Wobei der R_m viel größer
als die Signalleitungsimpedanz sein soll. Habe ich es richtig
verstanden?
noips schrieb:> Micha H. schrieb:>> aber wie bei jedem>> HF-Problem dieser Art würde ich zunächst versuchen das Signal hochohmig>> abzunehmen. Das heißt an die Signalleitung einen SMD-Widerstand mit >>>> Leitungsimpedanz.>> Meinst du, den Signal über einen Widerstand seriell zum Oszi-Tastkopf> (wie R_m in der angehängter Skizze) messen. Wobei der R_m viel größer> als die Signalleitungsimpedanz sein soll. Habe ich es richtig> verstanden?
Ja. Allerdings wirst Du einen Spannungsteiler daraus machen müssen,
damit die Tastkopfkapazität nicht so sehr ins Gewicht fällt. Eine
geringere Bandbreite wirst Du natürlich wegen dem entstehenden Tiefpass
trotzdem haben, mußt halt mal sehen ob es noch reicht um schnelle
Signale beurteilen zu können.
> Ja. Allerdings wirst Du einen Spannungsteiler daraus machen müssen,> damit die Tastkopfkapazität nicht so sehr ins Gewicht fällt.
Das verstehe ich leider nicht. Könntest du bitte näher erläutern?
Leitung - SMD-R --- Tastkopf - Oszi
|
R
|
GND
So klar?
Damit "sieht" die Eingangskapazität des Tastkopfes nicht den SMD-R
alleine, sondern die Parallelschaltung von SMD-R und R. Das schiebt die
Grenzfrequenz des so entstehenden Tiefpasses nach oben.
noips schrieb:> Der Tastkopf verhält sich so? Meinst du nicht den Oszi?
Ich meine Tastkopf und Oszi zusammen, ohne letzteres hilft der Tastkopf
nicht viel ;-)
> War das nicht Dein ursprüngliches Problem?
Hm.. Zumindest habe ich nicht gerade das als Problem vermutet. Ich
meinte, unabhängig davon, ob 1:1 oder 1:10 Einstellung im Tastkopf,
bilden die Messkabel des Oszi ja für so schnelle Signalflanken eine
schon nicht zu vernachlässigende Stichleitung mit hohem
Oszi-Eingangswiderstand am Ende. Das wird zu Reflexionen führen, wodurch
ich nicht das am Oszi sehe, was wirklich vorliegt.
Bist du bei obigen Vorschlägen mit der hochohmigen Signalabname speziell
von der Messung mit 1:10 Tastkopf ausgegangen?
Micha H. schrieb:> Leitung - SMD-R --- Tastkopf - Oszi> |> R> |> GND>>> So klar?> Damit "sieht" die Eingangskapazität des Tastkopfes nicht den SMD-R> alleine, sondern die Parallelschaltung von SMD-R und R. Das schiebt die> Grenzfrequenz des so entstehenden Tiefpasses nach oben.
Ich würde die Schaltung nicht an einen Tastkopf sondern direkt an ein
50-Ohm HF-Kabel mit BNC-Stecker anschließen. R und SMD-R sollten so
dimensioniert sein, dass die Parallelschaltung so etwa einen Widerstand
von ca. 50 Ohm hat. Das Oszi muss natürlich auch auf 50-Ohm Eingang
eingestellt werden. Dadurch hat man an beiden Seiten der Leitung eine
korrekte Leitungsanpassung, so dass es keine Probleme mit Reflektionen
gibt.
Die Idee ist nicht neu und man kann sich auf diese Weise einfach
Tastköpfe bauen, die bis ca. 1 Ghz gute Ergebnisse bringen und im
Gegensatz zu einem normalen Tastkopf die Schaltung kaum kapazitiv
belasten. Durch den Spannungsteiler verliert man natürlich an
Signalstärke, was durch eine höhere Verstärkung im Oszi ausgeglichen
werden muss (und potentiell die nutzbare Bandbreite reduziert). Manchmal
wird auf R verzichtet, so dass man nur auf einer Seite (dem Oszilloskop)
Leitungsanpassung hat und Signale, die vom Oszi reflektiert werden, am
anderen Ende der Leitung zurückreflektiert werden und das Signal
verfälschen können.
http://koti.mbnet.fi/jahonen/Electronics/DIY%201k%20probe/http://www.eetimes.com/design/automotive-design/4009994/Low-cost-resistive-probe-helps-to-accurately-measure-fast-rise-fall-ADC-sampling-clock
Die gibt es natürlich auch zu kaufen, z.B.:
http://www.tek.com/products/accessories/low_capacitance.html
Bis einige GHz und mit schön kleiner Kapazität!
Natürlich ist ein aktiver, differntieller TK zum Messen von
differentiellen Signalen (LVDS, CML) das richtige Instrument. Leider
muss man die mit Energie versorgen und das geht meist nur mit dem dazu
passenden Skope des selben Herstellers. Die genannten passive TK
benötigen lediglich einen 50Ω-Eingang beim Skope, zur Not tut es auch
ein BNC-Durchgangsabschluss, und sind damit praktisch an jedem Gerät
nutzbar. Zugegeben, für die Hobbyelektroniker sind sie zu teuer.
Mit normalen (oder den o.g.) passiven Tastköpfen kann man sich aber
helfen, indem man zwei Kanäle benutzt und die Differenz erst im Skope
rechnen lässt.
>Unverfälschtes Messen von LVDS-Signalen
Streng genommen verfälscht Messen immer das zu messende Signal :-)
Hallo,
schnelle (nicht differentielle) ECL-Signale haben wir früher so
gemessen:
die 940 R sind 2 in Serie geschaltete niederinduktive
Kohlemasse-Widerstände (nicht Kohleschicht). Die 50R bestehen z.b. aus
2*100R parallel (auch Kohlemasse).
Zusammen mit dem 50Ohm Eingang des Oszis ergibt sich ein schneller 40:1
Spannungsteiler. Voraussetzung ist daß alles kurz (mm) an die zu
messende Schaltung angelötet wird.
> Leitung - 940R --- 50 Ohm-Leitung - Oszi (50 Ohm Eingang)> |> 50R> |> GND
Gruß Anja
Ich danke euch allen für eure Vorschläge!!
HildeK schrieb:> Mit normalen (oder den o.g.) passiven Tastköpfen kann man sich aber> helfen, indem man zwei Kanäle benutzt und die Differenz erst im Skope> rechnen lässt.
Das löst das Problem wohl nicht. Das Problem besteht ja nicht darin, die
Differenz darzustellen, sondern die Signale mit sehr steilen Flanken so
zu messen, dass keine Reflektionen entstehen, die das Signal verändern.
Wenn ich mit zwei Kanälen messe, dann entstehen ja Reflektionen an
beiden Kanälen, genau so wie wenn ich nur mit einem messe.
Bei den Vorschlägen von Jakob und Anja habe ich folgende Bedenken:
LVDS-Treiber sind ja für einen Strom von 3,5 mA ausgelegt, so dass am
100 Ohm Abschlusswiderstand eine Differenz von 350 mV entsteht. Mit dem
vorgeschlagenen Aufbau belaste ich aber das Signal zusätzlich mit ca. 1
kOhm nach Masse. Da zweigt sich ein nicht geringer Anteil an Strom ab.
Wie sind den diese differentiellen Tastköpfe aufgebaut? Was ist wenn man
mit zwei schnellen OPs einen Differenzverstärker aufbaut und die
LVDS-Signale mit sehr kurzen (1 cm) Stichleitungen auf die Eingänge des
Verstärkers führt. Dann kann man auch mit langen Oszi-Messkabeln die
Differenz an den Verstärker-Ausgängen am Oszi darstellen.
HildeK schrieb:> Natürlich ist ein aktiver, differntieller TK zum Messen von> differentiellen Signalen (LVDS, CML) das richtige Instrument. Leider> muss man die mit Energie versorgen und das geht meist nur mit dem dazu> passenden Skope des selben Herstellers.
Geht auch an Fremdscopes:
Tastkopf P6247 mit 1103A Speiseteil. Ist aber nicht gerade billig. Ein
P6046 kann leider nur 100MHz, hat allerdings seine Versorgung gleich mit
dabei.
noips schrieb:> LVDS-Treiber sind ja für einen Strom von 3,5 mA ausgelegt, so dass am> 100 Ohm Abschlusswiderstand eine Differenz von 350 mV entsteht. Mit dem> vorgeschlagenen Aufbau belaste ich aber das Signal zusätzlich mit ca. 1> kOhm nach Masse. Da zweigt sich ein nicht geringer Anteil an Strom ab.
folgende Lösungsansätze:
- statt 40:1 einen 100:1 Tastkopf bauen (falls das Oszi das noch
hergibt)
wobei die Widerstände dann wahrscheinlich eher kapazitiv wirksam sind.
- statt Anschluß direkt an Masse den Masseanschluß durch einen
niederinduktiven Multilayer Kondensator ersetzten und die Oszi-Masse mit
dem mittleren Pegel des LVDS-Signals (1,2V) vorspannen.
noips schrieb:> Was meint ihr zu dem Ansatz mit Differenzverstärker in meinem vorigen> Post?
never.
Du hast sofort ca 3-5pF Eingangskapazität am OP.
3pF bei 260pS risetime ergibt ca 43 Ohm Impedanz.
Der 40:1 Tastkopf hat unter 0,25pF bei richtigem Aufbau mit SMD oder
Kohlemassewiderständen.
National schreibt unter 0.5pF Tastkopfkapazität für Messungen an LVDS
vor.
Gruß Anja
noips schrieb:> Das löst das Problem wohl nicht. Das Problem besteht ja nicht darin, die> Differenz darzustellen, sondern die Signale mit sehr steilen Flanken so> zu messen, dass keine Reflektionen entstehen, die das Signal verändern.> Wenn ich mit zwei Kanälen messe, dann entstehen ja Reflektionen an> beiden Kanälen, genau so wie wenn ich nur mit einem messe.
Reflektionen entstehen durch lange Leitungen, deshalb sollen ja die
Meßadapter Tastköpfe sein - mit möglichst kurzen Spitzen und dem
Tastteiler weit vorne. Auch aktive differentielle Tastköpfe sind da
nicht kürzer. All die Vorschläge mit Widerstandsteilern sind nur
sinnvoll, wenn diese Widerstände so nah wie möglich am Messobjekt sind.
Michael X. schrieb:> Geht auch an Fremdscopes:
Ja ich kenne die auch. Meist älteren Datums, um auch die Benutzer der
Vorgänger-Skopserie in den Genuss des aktiven Tastkopfes kommen zu
lassen. Das wird heute eher selten sein.
