mikrocontroller.net

Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik 100Mhz TTL Signal per Koax?


Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich stehe bei einer Schaltung in der ein CPLD mit einer Frequenz von 
1-90MHz getaktet werden soll vor einem Problem.
Der Takt wird mit 5V Pegel auf einer extra Platine erzeugt. Als leztes 
Glied auf dieser Platine sitzt ein 74 ACxx-Gatter (entweder UND oder ein 
ODER).

Nun muss ich dieses Taktsignal ca. 20cm auf eine andere Platine 
übertragen und dort den CPLD speißen.
Empfänger und Sender sind in Weißblechgehäusen untergebracht,deshalb 
sollte die Verbindung nicht unbedingt wie eine Antenne wirken.


Reicht es, wenn ich einfach ein RG58 Kabel nehme und dies ohne Anpassung 
der Impedanzen verwende, oder sollte ich dafür sorgen das das Taktsignal 
eine Quellimpedanz von 50 Ohm und der Empfänger auch eine Impedanz von 
50Ohm haben?
Dabei habe ich dan allerdings das Problem, dass auf meiner Empfangsseite 
kein TTL Pegel mehr zur verfügung steht.
(Der CPLD arbeitet aber mit 3,3V hat aber 5V tollerante Eingänge.)

ECL-Logik wäre auch möglich, jedoch sind die Bausteine seeeehr teuer und 
schwer zu beschaffen.

Wie würdet ihr so ein Problem lösen?

Grüße,
Benedikt

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> Wie würdet ihr so ein Problem lösen?
Nimm doch das Koaxkabel und verwende eine Serienterminierung auf der 
Senderseite.

Du solltest unbedingt auch sehen, wie deine Versorgungen da mitspielen. 
Denn es ist ja ganz einfach: wenn auf der Koaxlaitung ein Strom fließt, 
muß der irgendwie zurück. Dein Koaxschirm ist also Masse.
Wenn du jetzt aber die Masse auch noch über die Versorgung verbindest, 
dann hast du eine (Brumm-)schleife.

> hat aber 5V tollerante Eingänge
Hat er nicht. Sowas gibt es nämlich gar nicht.
Wenn schon, dann sind die zu 5V tolerant...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Mal verbinden und mit dem Scope das Signal anschauen.

Autor: Mike Strangelove (drseltsam)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
>Koaxlaitung

Gibt es auch nicht.

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

in Bayern gibts eine Koaxlaitung^^.

mfg Benedikt

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
hab zu früh auf den Senden-Button gedrückt!

Anscheinend habe ich heute mein Rechtschreibgehirn in der Schublade 
vergessen^^.

Zum Masseproblem:

Ist es möglich, dass ich die Masse nur über die Koaxialleitung zuführe?
(Sender entählt nur eine FET-Stufe und passive Filter, Teiler-IC und 
etwas 74AC-Logik
so dass ich überschlagsmäßig auf 50mA (ohne Impedananpassung;also Strom 
der zum Empfänger über die Signalleitung fließt) komme.
Versorgt wird alles mit +-5V.
Oder wie lässt sich ein solches Masseproblem lösen?


Wie würde eine Serienterminierung in diesem Fall aussehen?
50 Ohm Impedanz Sender (Serienwiderstand) <=> Koax 50Ohm <=> Empfänger 
mit 50 Ohm in Serie zum CPLD?

mfg Benedikt

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> Wie würde eine Serienterminierung in diesem Fall aussehen?
> 50 Ohm Impedanz Sender (Serienwiderstand) <=> Koax 50Ohm <=> Empfänger
> mit 50 Ohm in Serie zum CPLD?
Im Großen und Ganzen ja.
Allerdings kann es auch sein, dass du den Widerstand ein wenig anpassen 
mußt. Am einfachsten geht das mit dem Oszilloskop: wenn da ein schönes 
Rechteck ankommt passt alles... ;-)

Am Empfänger ist bei der Serienterminierung kein Widerstand nötig.

Siehe dazu den Beitrag "Re: Signalproblem bei langem Kabel"

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Danke!

Reicht die Massezuführung über den Koaxschirm, wenn ich die +-5V im 
Empfänger gut blocke( Elko+100NF+10nF+1nF)

mfg Benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert

Autor: Anja (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> Wie würde eine Serienterminierung in diesem Fall aussehen?
> 50 Ohm Impedanz Sender (Serienwiderstand)

Der AC-Treiber hat selbst schon ca 14 Ohm -> der Serienwiderstand 
braucht nur noch ca 36 Ohm zu haben.

Gruß Anja

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,-
danke für eure Antworten zur Terminierung.
Jedoch habt ihr mich auf das Masseproblem aufmerksam gemacht, das ich 
wahrscheinlich haben werde ( habe ich vorher gar nicht in betracht 
gezogen)

Oft werden ja TTL Signale über Twisted-Pair oder auch Flachbankabel 
(Jede zweite Ader GND) übertragen.
Geht das auch im Frequenzbereich 90-100 MHz?

Beim Flachbankabel könnte ich ein 30-poliges nehmen und jede zweite Ader 
auf Masse legen, denn ich brauche auch ja noch die Spannungsversorgung, 
6 Steuersignale (digital)und ein Analogsignal (0-2,5V DC) auf der 
Empfängerplatine.
Damit hätte ich nur eine Masseverbindung und das Problem wäre gelöst.

Bei dem Gedanken die Masse nur über den Koax-Schirm zu legen ist mir im 
unwohl.

mfg
benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@ Benedikt L. (Gast)

>Oft werden ja TTL Signale über Twisted-Pair oder auch Flachbankabel
>(Jede zweite Ader GND) übertragen.
>Geht das auch im Frequenzbereich 90-100 MHz?

Ja.

MfG
Falk

Autor: Frank K. (fchk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> Hallo,
> ich stehe bei einer Schaltung in der ein CPLD mit einer Frequenz von
> 1-90MHz getaktet werden soll vor einem Problem.
> Der Takt wird mit 5V Pegel auf einer extra Platine erzeugt. Als leztes
> Glied auf dieser Platine sitzt ein 74 ACxx-Gatter (entweder UND oder ein
> ODER).

Eine Möglichkeit wäre auch die differentielle Übertragung z.B. mit RS422 
oder LVDS-Treibern.

fchk

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
dann werde ich die Anbindung des Empfängers über ein 32-pol 
Flachbandleitung machen.
Die HF-Clock werde ich links und rechts von 2 Masse leitungen flankieren 
und die Leitung von 2 parallelgeschalteten 74ACxx Gattern treiben und 
eine Serienterminierung vorsehen.
Die Leitungslänge beträgt ungefähr 30 cm.
Wie verhält sich dies Konstruktion im Bezug auf EMV-Abstrahlung?
Welche Anstiegszeiten haben 74ACXX-Gatter?


mfg Benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Benedikt L. (Gast)

>Die HF-Clock werde ich links und rechts von 2 Masse leitungen flankieren

Gut.

>und die Leitung von 2 parallelgeschalteten 74ACxx Gattern treiben und

Schlecht! Viel hilft nicht immer viel! AC ist sehr schnell und hat viel 
Dampf. Nimm ein Gatter, das reicht völlig!

>eine Serienterminierung vorsehen.

Gut.

>Die Leitungslänge beträgt ungefähr 30 cm.

Ist bei ca. 3ns Anstiegszeit schon recht lang.

>Wie verhält sich dies Konstruktion im Bezug auf EMV-Abstrahlung?

Brauchbar.

>Welche Anstiegszeiten haben 74ACXX-Gatter?

http://www.interfacebus.com/IC_Output_Slew_Rate.html

Also ca. 3ns, teilweise weniger!

MFG
Falk

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

kannst du erklären warum die parallelschaltung zweier Gatter schlecht 
ist?

Werde versuchen die Leitungslänge zu minimieren, schaffe es evtl. auf 
15-20cm.

mfg Benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Benedikt L. (Gast)

>kannst du erklären warum die parallelschaltung zweier Gatter schlecht
>ist?

Weil man nicht krampfhaft den Teiber exorbitant schnell und stark machen 
sollte, das macht nur Stress. So schnell wie nötig, so langsam wie 
möglich.

>Werde versuchen die Leitungslänge zu minimieren, schaffe es evtl. auf
>15-20cm.

Lass mal, das passt schon. Mit Terminierung ist das kein Thema.

MFG
Falk

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
danke für eure spitzen Antworten.
Der Sender ist nun soweit in trockenen Tüchern, jetzt gehts um den 
Empfänger.

Hier wird ein CPLD XC95XL144 von Xilinx eingesetzt, der mit 3,3V 
gespeist wird.
Laut Datenblatt hatt der Eingänge, die 5V tolerieren, jedoch habe ich im 
Forum gelesen, dass die, bei Ansteuerung mit 5 V, sehr empfindlich sind.
Nun möchte ich mir nicht gleich den CPLD zerschießen, da dieser schlecht 
zu wechseln ist.

Wie kann ich den Eingang der HF-Clock ( bis 90Mhz) schützen oder ist das 
überhaupt nötig?

Mir fallen zwei Varianten ein:

1. Mit Hilfe des Serienterminierungswiderstandes im Sender und eines 
Pull-down einen Spannungsteiler aufbauen,der Mir den Pegel reduziert. ( 
Den müsste ich wahrscheinlich wieder kompensieren)

2. Einen LVX-Pegelkonverter vorschalten, der mir die Clock auf 3,3 Volt 
umsetzt.

Was würdet Ihr machen
?

Danke!

mfg Benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Nimm einen 3,3V Sender und alles ist gut.

MFG
Falk

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
 wäre natürlich eine Möglichkeit auf der Senderseite bereits einen 
Pegelwandler als "Buffer" zu nehmen.
Das Signal wird leider von einem Komparator erzeugt und dieser hat 5V 
Output.

mfg Benedikt

Autor: Falk Brunner (falk)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
@  Benedikt L. (Gast)

>Das Signal wird leider von einem Komparator erzeugt und dieser hat 5V
>Output.

Und da sollen 90 MHz Takt drüber? Hoffentlich ein SEHR schneller 
Komparator.

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Falk Brunner schrieb:
> Hoffentlich ein SEHR schneller Komparator.
Die Bauteilbezeichnung und der Hersteller würden mich auch 
interessieren...  :-o

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ist ein TLV3501.
4.5ns Rail-to-Rail

Mit dem Pspice-Modell von TI läuft er noch bei 100 MHz und im Datenblatt 
ist auch eine Graphik mit 100MHz drin.

Allerdings gibt es auch eine Angabe der max. Togglefrequency von 80Mhz, 
bin da etwas verwirrt.

Die 90MHz sind die Obergrenze des Designs, wie schnell alles am Ende 
wird wird sich rausstellen.

mfg Benedikt

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> Allerdings gibt es auch eine Angabe der max. Togglefrequency von 80Mhz,
> bin da etwas verwirrt.

Ja, aber als typischer Wert genannt. Wenn du den Temperaturbereich nicht 
ausnützt und nicht ein schlechtes Grenzdevice erwischt hat, werden deine 
90MHz schon funktionieren - im Hobbybereich testen und verwenden, wenn's 
klappt. Im Profibereich und in Serie natürlich nicht.

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
keine Sorge, soll nicht in Serienfertigung gehen;-).
Jedoch bin ich mir jetzt nicht ganz schlüssig zwecks der Pegel.
 3,3V bereits im Sender erzeugen oder auf Empfängerseite mit 5V am CPLD 
arbeiten.

mfg Benedikt

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt L. schrieb:
> 3,3V bereits im Sender erzeugen oder auf Empfängerseite mit 5V am CPLD
> arbeiten.

Am Sender den von Anja vorgeschlagenen 36-Ohm-Widerstand.

Ich würde am Empfänger einen Spannungsteiler von 5 auf 3.3V versuchen - 
so niederohmig, wie es der Sender noch zulässt - z.B. 220 u. 470 Ohm. 
Ev. wie beim Tastkopf kompensieren. So nah wie möglich am Eingang.
Wenn das nicht brauchbar sein sollte, dann einen LVX-Buffer vor das CPLD 
schalten.

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,
ich hab mich nun fest bei mikrocontroller.net angemeldet!

Zu der Variante mit dem niederohmigen Spannungsteiler auf 
Empfängerseite.
Verursacht der relativ hohe Strom der dadurch fließt nicht unnötig 
Störungen?

Und dann hab ich noch eine grundlegende Frage zu Schaltzeiten bei 
Digitalgattern.
Wenn ich eine Propagation delaytime von 4,5 ns (low to high; high to 
low) habe, kann ich dann  überschlagsmäßg sagen das ein Signal mit einer 
Periodendauer von 9 ns noch übertragen wird?
Wie verhält es sich wenn diese Signal keinen Dutycycle von 50% hat, also 
z.B. low :3ns und high: 6ns?

mfg Benedikt

Autor: HildeK (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Benedikt Lippert schrieb:
> Wenn ich eine Propagation delaytime von 4,5 ns (low to high; high to
> low) habe, kann ich dann  überschlagsmäßg sagen das ein Signal mit einer
> Periodendauer von 9 ns noch übertragen wird?

Es ist nicht die Propagation delay time, die sagt nur was aus über die 
Verzögerung, die das ganz Signal erfährt.
Die Begrenzung sind die Anstiegs- und Abfallzeiten.

Benedikt Lippert schrieb:
> Zu der Variante mit dem niederohmigen Spannungsteiler auf
> Empfängerseite.
> Verursacht der relativ hohe Strom der dadurch fließt nicht unnötig
> Störungen?

Nachteilig ist der Strom deshalb, weil er die Quelle belastet. Die 
Ströme, die die Störungen verursachen, werden z.B. durch die parasitären 
Kapazitäten an der Senke hervorgerufen und um so größer je schneller die 
Flanken der Signale sind (wenn der Treiber das auch leistet). Durch die 
Widerstandsbeschaltung werden diese eher weniger.

Autor: Benedikt L. (Gast)
Datum:

Bewertung
0 lesenswert
nicht lesenswert
Hallo,

Zum Strom:

Kannst du  die Sache mit den störenden Strömen, die durch Kapazitäten an 
der Senke entstehen etwas genauer erklären.

Wenn ich nun einen niederohmigen Spannungsteiler einfüge, fließt ja ein 
"großer" Strom. Liege ich richtig, wenn ich sage, dass dieser harmlos 
ist, solange die Masseverbindung gut ist ( kleiner Widerstand+ kleine 
Induktivität)?

zu Digitalgattern:

Dann sind laut
http://www.interfacebus.com/IC_Output_Slew_Rate.html
die LVX-Gatter schneller als die AC-Gatter?

Danke für die Antworten!

mfg Benedikt

Antwort schreiben

Die Angabe einer E-Mail-Adresse ist freiwillig. Wenn Sie automatisch per E-Mail über Antworten auf Ihren Beitrag informiert werden möchten, melden Sie sich bitte an.

Wichtige Regeln - erst lesen, dann posten!

  • Groß- und Kleinschreibung verwenden
  • Längeren Sourcecode nicht im Text einfügen, sondern als Dateianhang

Formatierung (mehr Informationen...)

  • [c]C-Code[/c]
  • [avrasm]AVR-Assembler-Code[/avrasm]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] - Link zu Artikel
  • Verweis auf anderen Beitrag einfügen: Rechtsklick auf Beitragstitel,
    "Adresse kopieren", und in den Text einfügen




Bild automatisch verkleinern, falls nötig
Bitte das JPG-Format nur für Fotos und Scans verwenden!
Zeichnungen und Screenshots im PNG- oder
GIF-Format hochladen. Siehe Bildformate.
Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt.
Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten,
für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Mit dem Abschicken bestätigst du, die Nutzungsbedingungen anzuerkennen.