Sample and hold peak detector

[bobberjan (Gast)]

Hi,
ich möchte eine sehr schnelle, kurz (~20ns) pulsierende Spannung messen. 
Da die Spannungsmessung ansich (AD-Wandler) langsam ist, habe ich eine 
sample and hold-Stufe gebaut, die bis zu einem Resetsignal immer die 
maximal aufgetretene Spannung halten soll. Dazu habe ich die Schaltung 
aus dem Anhang erstellt. In diesem Simulator funktioniert auch alles 
wunderbar, wenn ich die Schaltung allerdings mit Multisim nachbaue folgt 
der gehaltene Wert der Spannung nicht immer bis zur Amplitude. Ich bin 
mir nicht sicher, welches Programm den Fehler macht bzw woran er liegt? 
Oder funktioniert das so?

Danke

[Kay (Gast)]

Moin!

hmmm, wie viel fehlt dir denn? 0.7V?

Und warum machst du keinen Vergleicher hinter einer normalen Sample and 
Hold Schaltung und schaust ob der Wert häher ist und wenn ja speicherst 
Du ihn?

Ist z.B. hier:

http://www.intersil.com/data/an/an517.pdf

so gemacht.

Gruß Kay!

[San Francisco (Gast)]

Opamp zu langsam, Kondensator zu groß.

[bobberjan (Gast)]

Ok, warum Multisim nicht bis zur Amplitude folgt war nur ein 
Einstellungsfehler.
Das verlinkte Dokument habe ich mir auch angesehen, danke dafür. 
Allerdings sind die fertigen sample and hold-Stufen, die ich gefunden 
habe, für meinen Einsatzzweck wohl zu langsam (schnellste war 150 oder 
250ns).
Wenn ich nun in meiner angegebenen Schaltung eine schnelle Diode, 10nF 
Kondensator und OPs mit entsprechender Anstiegszeit (zB AD8001) nehme 
müsste es gehen, oder?

[j. c. (jesuschristus)]

Nicht zwangsläufig. Das hängt von Deinem OPAmp ab. Musst Du berechnen 
oder am spezifischen Modell simulieren. Ein weiteres Problem ist, dass 
Du bei hoher Frequenz einen sehr kleinen Kondensator nehmen musst 
(rechne einfach mal den Strom aus, der fließen muss, um 10 nF in 10 ns 
um Deinen Spannungsbetrag zu laden) und der kleine Kondensator wiederrum 
dazu führt, dass die Eingangsströme der Opamps den Kondensator laden 
oder entladen. Ist sehr messy was Du da gebastelt hast. Kannst Du nur 
schauen, ob es im gewünschten Parameterbereich funktioniert.

[Kurzi (Gast)]

>ich möchte eine sehr schnelle, kurz (~20ns) pulsierende Spannung messen.

20ns?? Dann mußt du eine Schaltung nehmen, bei der der Ausgang nicht in 
die Sättigung geht.

[j. c. (jesuschristus)]

Hä? Wegen Recovery? So aufgebaut wird das Teil außer schwingen 
vermutlich eh nix tun.

[Diodi (Gast)]

>Hä? Wegen Recovery?

Genau. Sogar ganz ganz schnelle OPamps können etliche 100nsec bis µsec 
in der Sättigung hängen bleiben.

>So aufgebaut wird das Teil außer schwingen vermutlich eh nix tun.

Wenn der Puls 1V groß ist, müßte in einen 10µF Cap für 10nsec ein Strom 
von

I = C x U / t = 1000A

fließen! Selbst bei 10nF sind es noch 1A.

Also, geht hier sowieso nur ein Cap im 100pF-Bereich.

[Diodi (Gast)]

Eine geeignete Schaltung ist hier gezeigt, wenn auch wahrscheinlich 
nicht schnell genug:

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/clc428.pdf

Während meiner Studinzeit habe ich so etwas mal mit einem OPA660 
(Diamondtransitor) gemacht. Da waren die Impulse 1nsec breit und kamen 
aus einem GaAs-Teilchendetektor (ATLAS-Experiment am Cern)...

[bobberjan (Gast)]

Ich habe nun einen schnellen OP gefunden, der einen Ausgangsstrom von 
100mA liefert. Für einen Kondensator mit 180pF ergibt sich bei mir nach 
Q=C*U, 180pF*5V=0,9nC; I=dQ/dt, 100mA=0,9nC/dt eine Ladezeit von 9ns. 
Kann man das überhaupt so berechnen? Funktioniert das auch so mit dem 
OP? Der Kondensator wird ohne Vorwiderstand geladen, muss ich da noch 
eine Strombegrenzung einbauen, damit der OP nicht beschädigt wird oder 
wäre es vielleicht sogar besser, einen externen Stromkreis den 
Kondensator laden zu lassen und den OP nur den Transistor dafür steuern 
zu lassen?

[Coulomb (Gast)]

>Kann man das überhaupt so berechnen?

Als Überschlagsrechnung bzw. Abschätzung schon.

>Der Kondensator wird ohne Vorwiderstand geladen,

Dann wird der OPamp wahrscheinlich wild schwingen...

[Purzel H. (hacky)]

Ein Sample Hold, das in die Nanosekunden runter kommt wird 
wahrscheinlich besser diskret aufgebau, ohne OpAms. Was soll denn die 
Simulation mit Hertz? Da waere MHz besser angebracht.

[Bobberjan (Gast)]

Ich habe die Schaltung nun, wie oben beschrieben, aufgebaut, aber wie 
Coulomb sagte, ist sie wild am schwingen. Ich habe auch die Hinweise zum 
Vermeiden von Schwingungen beachtet, die der Hersteller der OPs gab, 
aber um dieses Verhalten wirksam zu unterdrücken, ist ein 
Isolationswiderstand notwendig, der die Ladezeit des Kondensators so 
beeinflusst, das die Messung nicht mehr hinhaut.
Mir ist nun eine andere Idee gekommen (siehe Anhang). Es gibt zwar keine 
Peak detektoren in der benötigten Geschwindigkeit einzeln zu kaufen, 
AD/DA Wandler, die es ja mit Geschwindigkeiten von einigen 100 MS/s 
gibt, erfüllen aber doch auch diesen Zweck. Die Schaltung funktioniert 
folgendermaßen: Das Eingangssignal wird mit hoher Frequenz abgetastet 
und wieder mit einem DA converter zurückgewandelt. Ist der Ausgangswert 
nun höher als der Einganswert, wird der ADC gestoppt. Müsste ja 
funktionieren, nur hab ich das Gefühl, dass ich da mit Kanonen auf 
Spatzen schieße, was meint ihr dazu?