Hallo zusammen! Ich wurde beauftragt einen Rechteck-Generator zu entwerfen der folgendes kann: 1.) Signalform A: Rechteck im positiven Spannungsbereich mit Gleichspannungsanteil bis 16V 2.) Signalform B: Symmetrischer Rechteck bis 32V PP. 3.) Bis 2 MHz mit max. 2% Quantisierungsfehler bei 2MHz. 4.) Ein möglichst sauberer Rechteck mit steilen Flanken ohne merkliche Überschwinger 5.) Fertigungskosten: 15-20€ (bestückte Platine) 6.) Batteriebetrieben Das ganze soll digital per MCU kontrolliert werden. Ich denke da an einen Xmega64A3U der 125MHz Timer-Takt und zwei DAC mit ausreichender Auflösung mitbringt. Leider habe ich nur sehr wenig Erfahrung in Analogtechnik, besonders bei den geforderten Frequenzen. Könnte mir jemand einen Tipp geben mit was für einer Grundschaltung man in diesem Frequenzbereich zwischen zwei Spannungen schnell (~10ns) wechseln kann von denen eine auch negativ sein kann? Die DACs selber sind zu langsam, das Umschalten muss ich mit einem digitalen Signal machen das aus dem Timer des MCU kommt. Mit den grundsätzlichen OP Schaltungen bin ich vertraut, komme aber hier damit irgendwie nicht weiter :-/ Grüße!
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eine 32V Flanke in 10ns (also ein Slewrate von 3200V/µs): das ist schon ganz schön flott. Grundsätzlich ist deine Idee, die zwei Spannungswerte "als Gleichspannung" per Doppel-DAC zu erzeugen und dann mit einem schnelle Schalter zwischen beiden umzuschalten, nicht schlecht. Bei schnellen Schalter ist die Auswahl bei kleinerem Arbeitsspannungsbereich wesentlich größer als wenn der gleich die vollen 32V durchlassen soll. Deshalb könntest du den Spannungsbereich für DAC und Schalter runterzuskalieren und dann am Schalterausgang nachverstärken. Ebenfalls solltest du bei dem schnellen Schalter einen Blick auf dessen Charge Injection haben (die gibt dir einen "Störpuls" im Umschaltmoment auf dein Signal). Ich hatte mal ne ähnliche Anwendung mit 4 einstellbaren Spannungspegeln (bei dir verstehe ich es so, dass zwei einstellbare Spannungspegel gefordert sind). Meine Bauteile waren damals - DAC7565 als 4-Kanal DAC, - ADG604 als schnellen 4 zu 1 Umschalter und - AD811 als Nachverstärker. Für die von dir beschriebenen Anforderungen würde das aber nicht ausreichen: weder schafft diese Kombination die 32Vpp, noch die 10ns Anstiegszeit der Flanke (so was wie 20Vpp und 50ns Anstiegszeit waren damit erreichbar). Bei den 10ns Anstiegszeit der Flanke wäre auch schon interessant, was für eine Last zu treiben ist. Z.B. 50pF Lastkapazität machen bei 32V/10ns immerhin schon einen Ausgangsstrom von 160mA. Wenn die 10ns wirklich benötigt werden (rede noch mal mit deinem Auftraggeber) kannst du vielleicht einen Gate-Treiber benutzen, dem du die Versorgungsspannungen per DAC einstellst (braucht dann am Eingang einen Pegelshifter für das Schaltsignal). Aber auch damit sind deine Anforderungen nicht einfach zu hinzukriegen. Wie sicher ist sich dein Auftraggeber denn, dass die Flanke wirklich nur 10ns haben darf und dass wirklich 32Vpp benötigt werden, und dass das dafür 20€ Herstellkosten reichen müssen?
Klingt nach einen 5 Watt Breitbadverstärker welches von DC bis mindestens 100MHz geht. Das wird man kaum für 20€ bauen können. Ralph Berres
Etwas in der Richtung dann .. https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=TVA-R5-13A%2B Der hat allerding noch nicht ganz die Leistung. 10nS Flanken bedeutet ein Wenig mehr wie 100MHz. Denn 100MHz sind 10ns Periode.
Wenn da ein 50Ohm Kabel dran hängt oder gar noch mit 50Ohm Abschluss, dann wird das schon wesentlich schwieriger. Wie sieht denn die Last aus und wie kommt das Signal zum Verbraucher?
Sapperlot W. schrieb: > 10nS Flanken bedeutet ein Wenig mehr wie 100MHz. Denn 100MHz sind 10ns > Periode. Jain: eine häufig benutzte Näherung ist Bandbreite = 0,35 / Anstiegszeit Die bezieht sich auf 3dB-Bandbreite und die 10%-90% Anstiegszeit. Streng genommen gilt der Zusammenhang nur, wenn der Frequenzgang eines einfachen RC-Tiefpass vorliegt. Aber z.B. bei vielen Oszis wird der Analogteil genauso charakterisiert (Mein Hameg zuhause ist mit 100MHz Analogbandbreite und 3,5ns Anstiegszeit spezifiziert). Der Vorschlag von Ralph (100MHz Bandbreite für die geforderten 10ns Anstiegszeit) liegt also in einem vernünftigen Bereich, wenn mit Anstiegszeit die 10%-90% gemeint sein sollte. Wenn der Auftraggeber stattdessen erwartet, dass die Flanke nach 10ns auf einen kleinen Restfehler eingeschwungen ist, dann wäre tatsächlich mehr Bandbreite nötig (je nach Größe des Toleranzbandes ggf. sehr viel mehr).
Der Vorschlag einen Gatetreiber zu verwenden und die Versorgungsspannung einstellbar zu machen ist auf den ersten Blick nicht schlecht. Dein Freund ist: http://www.ixysic.com/home/pdfs.nsf/www/IXD_602.pdf/$file/IXD_602.pdf und seine Brüder. Aber: Die brauchen eine Mindestspannung um zu arbeiten. Linear von 0 weg wird damit schwierig. Geht also nur wenn die Spezifikationen das hergeben. Ich würde in einem Design auf 50 Ohm Testweise einmal: Verstärker aus 4x parallel: LM7171 mit je 200Ohm im Ausgang aufbauen oder wenigstens simulieren. Evtl. kommt 1 schneller Opamp mit bipolarem Emitterfolger billiger. Ob das sauber funktioniert müsste man genauer anschauen. viel Erfolg hauspapa
S. K. schrieb: > Evtl. kommt 1 schneller Opamp mit bipolarem Emitterfolger billiger. Ob > das sauber funktioniert müsste man genauer anschauen. Ich würde auf Regelschleifen verzichten sofern möglich. Nachher schwingt der, muss kompensiert werden und ist dann langsamer als CMOS-Logik + Verstärker.
Hallo zusammen! Ich möchte mich erstmal für die ausführlichen und wirklich qualifizierten Antworten bedanken! Ich bin gerade auf einer Geschäftsreise und werfe in ein paar Tagen mal Spice an. Die Flanken werden wohl doch nicht ganz so steil sein müssen, wie genau muss ich noch klären, wobei je steiler desto besser. Viele Grüße!
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Hallo zusammen! Ich habe mich nochmal hingesetzt. Ich denke mit entsprechend guten und schnellen OPs bekomme ich die Verstärkung hin. Probleme habe ich aber noch mit dem Erzeugen des un-verstärkten Signals. Ein analoger Multiplexer mit symmetrischer Versorgung sollte eigentlich gut passen. Dann kann ich mit den beiden DACs im XMEGA die umzuschaltenden Spannungen erzeugen und eine davon mit einem OP Invertieren. Danke Achim für den Tipp mit der Charge Injection. Der Plot zeigt das ganze in LTSpice mit einem ADG938 folglich noch ohne symmetrische Versorgung mit kleinen Unschönheiten an den Ecken (zu hohe Charge Injection?). Kennt jemand einen schnellen symmetrischen Multiplexer mit mindestens 2* SPDT (Umschalter) für den es auch ein SPICE Modell gibt? Ich bin da auch nach längerer Suche nicht fündig geworden. Grüße! Edit: Die unschönen Kanten entstehen im Multiplexer, auf dem Plot sind die nur mitverstärkt.
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