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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Optokoppler Berechnung max. Übertragungsfrequenz


Autor: Mani (Gast)
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Hallo Zusammen,

meine Frage bezieht sich auf den Optokoppler M43T 
(http://www.avagotech.com/docs/AV02-0565EN )

Dort ist die Angabe 1MBd für die Geschwindigkeit (High Speed)

Jetzt würde ich gerne wissen, wie ich  daraus schlussfolgern kann, mit 
welcher PWM-Frequenz ich den Optokoppler maximal betreiben darf.
Kann man das Überhaupt aus dem angegeben Wert schlussfolgern?

Wird hier in dem Fall der Baud als eine Zustandänderung angesehen?
Wenn ja, dann könnte man den Koppler mit 1MHz betreiben.
Diese würde dann auch zu den Standartzeitwerten, die im Datenblatt 
angegeben sind, ungefähr passen.
Hier mal dazu meine Rechnung:

Propagation Delay Time to Logic Low at Output = 0,2 µs
Propagation Delay Time to Logic High at Output = 0,3 µs
Pulse Width Distortion = 0,4 µs

Daraus ergibt sich eine Gesamtzeit von 0,9 µs, welches somit einer 
Frequenz von 1,1 MHz entspricht, die maximal über diesen Optokoppler 
übertragen werden kann.

Ist diese Vorgehensweise richtig?

Gruß
Mani

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Mani (Gast)

>Dort ist die Angabe 1MBd für die Geschwindigkeit (High Speed)

1 Mbd sind 1 MegaBaud, was hier gleichzeitg 1 Mbit/s ist. Sprich, die 
minimale Pulsbreite ist 1us.

>Jetzt würde ich gerne wissen, wie ich  daraus schlussfolgern kann, mit
>welcher PWM-Frequenz ich den Optokoppler maximal betreiben darf.

So hoch, dass die minimale Pulsbreite 1us nicht unterschreitet. Bei 8 
Bit wären das 256us Periodendauer oder ~39 kHz.

>Kann man das Überhaupt aus dem angegeben Wert schlussfolgern?

Ja.

>Wird hier in dem Fall der Baud als eine Zustandänderung angesehen?
>Wenn ja, dann könnte man den Koppler mit 1MHz betreiben.

Nein, 1 Mbit/s sind pulse mit 1us Breite, das entspricht einem 
Rechtecksignal mit 500kHz und 50% Tastverhältnis.

>Hier mal dazu meine Rechnung:

>Propagation Delay Time to Logic Low at Output = 0,2 µs
>Propagation Delay Time to Logic High at Output = 0,3 µs
>Pulse Width Distortion = 0,4 µs

>Daraus ergibt sich eine Gesamtzeit von 0,9 µs, welches somit einer
>Frequenz von 1,1 MHz entspricht, die maximal über diesen Optokoppler
>übertragen werden kann.

>Ist diese Vorgehensweise richtig?

Nein, man kann die Zeiten nicht einfach addieren. 100m Koaxkabel haben 
~550ns Verzögerungszeit, trotzdem kann man deutlich höhere Freqeunzen 
als 2 MHz übertragen.
Verzögerungszeit ist nicht Schaltzeit!

MfG
Falk

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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Mani schrieb:
> Propagation Delay Time to Logic Low at Output = 0,2 µs
> Propagation Delay Time to Logic High at Output = 0,3 µs
> Pulse Width Distortion = 0,4 µs
>
> Daraus ergibt sich eine Gesamtzeit von 0,9 µs, welches somit einer
> Frequenz von 1,1 MHz entspricht, die maximal über diesen Optokoppler
> übertragen werden kann.
>
> Ist diese Vorgehensweise richtig?
Teils, teils...

Die Duchgangsverzögerung (Propagation-Delay) ist ist für die maximale 
Taktfrequenz eigentlich uninteressant, denn der Puls wird dadurch 
einfach nur verzögert, aber nicht (im Puls-Pausen-Verhältnis) verformt.
Es ist eigentlich nur die Verzerrung für die maximale Taktfrequenz 
relevant. Denn wenn ich ein 1MHz Signal habe, das 0,5us high und 0,5us 
low ist, dann kommt bei einer Verzerrung von 0,4us evtl. nur noch 0,1us 
low und 0,9us high heraus...

> Jetzt würde ich gerne wissen, wie ich  daraus schlussfolgern kann, mit
> welcher PWM-Frequenz ich den Optokoppler maximal betreiben darf.
> Kann man das Überhaupt aus dem angegeben Wert schlussfolgern?
Nein, das geht allein mit der Frequenz nicht.
Genausowenig kannst du z.B. aus der Leistung eines KFZ auf die 
Endgeschwindigkeit schliessen: 200 PS in einem Auto bringen da schon mal 
240km/h, 200 PS in einem Schlepper reichen gerade mal für 50...
Warum die Frequenz trotzdem angegeben wird, ist weil man damit einen 
groben Anhaltspunkt zur möglichen Leistungsfähigkeit hat. So wie ein KFZ 
mit 200 PS eher für höhere Geschwindigkeiten geeignet ist, als eines mit 
20 PS...

Du mußt also in der Praxis abwägen, ob deine PWM mit der Verzerrung 
leben kann. Und wenn die PWM-Bitdauer größer ist als diese 0,4us, dann 
kannst du damit ausreichend genau auflösen.

Autor: Mani (Gast)
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Hallo Falk Brunner und Lothar Miller,

erstmal Danke ich euch für die Erläuterungen.
Ob ich es wirklich verstanden habe, wird sich jetzt an meinem folgendem 
Beispiel zeigen:

Wenn ich eine PWM mit 10kHz über den erwähnten Optokoppler schicken 
möchte, ist dieser mehr als ausreichend, weil bei dieser Frequenz alle 
100µs ein Pegelwechsel statt finden kann.

Unter der Verzerrung verstehe ich, dass sozusagen das Umschalten immer 
um 0,4 µs später stattfinden, als wenn es ohne Optokoppler betrieben 
wird. Richtig?
Wenn das so ist, dann stört diese nicht, weil somit das gesamte 
verzögert wird und das darf sein ;)

Gruß

Autor: Mani (Gast)
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Ach ja:
Laut Wiki ist " 1 Baud die Geschwindigkeit, wenn 1 Symbol pro Sekunde 
übertragen wird"

Dabei kann das zu übertragende Symbol mehrere Pegelwechsel 
mitsichführen. Richtig?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mani (Gast)

>Wenn ich eine PWM mit 10kHz über den erwähnten Optokoppler schicken
>möchte, ist dieser mehr als ausreichend,

Wahrscheinlich.

> weil bei dieser Frequenz alle 100µs ein Pegelwechsel statt finden kann.

Nö, falsch. Wenn man eine 8 Bit PWM macht, dann erzeugt man bei 1/256 
Pulsbreite einen 390ns schmalen Puls, der wahrscheinlich NICHT mehr 
sauber durch den Optokoppler geht.

>Unter der Verzerrung verstehe ich, dass sozusagen das Umschalten immer
>um 0,4 µs später stattfinden, als wenn es ohne Optokoppler betrieben
>wird. Richtig?

Falsch. Das macht die Verzögerung. Verzerrung heißßt, dass dein Puls am 
Ausgang um 0,4us schmaler oder breiter als das Original sein kann.

>Wenn das so ist, dann stört diese nicht, weil somit das gesamte
>verzögert wird und das darf sein ;)

Ist aber nicht so.

Ach ja, hab mich oben wohl um Faktor 10 verrechnet, es sind max. 3,9kHz 
bei einer 8 Bit PWM und 1us minimaler Pulsbreite

MFG
Falk

Autor: Falk Brunner (falk)
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@Mani (Gast)

>Laut Wiki ist " 1 Baud die Geschwindigkeit, wenn 1 Symbol pro Sekunde
>übertragen wird"

Stimmt, siehe Baudd.

>Dabei kann das zu übertragende Symbol mehrere Pegelwechsel
>mitsichführen. Richtig?

Ja, aber nicht bei deinem Optokoppler, der ist nämlich binär. Da gibt es 
nur LOW oder HIGH und damit ist 1 Mbaud = 1Mbit/s.

MFG
Falk

Autor: Hauke Radtki (lafkaschar) Benutzerseite
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Es gibt auch Symbole die mehrere Pegelwechsel mitsich führen! Zwar nicht 
bei RS232 aber es gibt sie.

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