Hallo zusammen, folgende Situation: mein 3.3V PWM-Signal meines µC soll durch eine gestörte Umgebung über eine halbwegs weite Strecke einen Treiber für einen MOSFET ansteuern. Meine Idee: das Single-Ended 3V3-PWM-Singal per zusätzlichen IC als differentielles Signal zum Treiber weiterleiten und kurz davor per Komparator in ein Single-Ended zurück wandeln. Mein Baustein der Wahl für das Wandeln in ein differentielles Signal mit 5V Amplitude: AD8476-877860 (Datenblatt ist mit angehängt). Meine Beschaltung: +IN = PWM-Singal -IN = GND => Single-Ended-Input +Vs = 5V -Vs = GND => Common Mode Voltage = 2.5V, um welche mein diff. Signal dann wechselt Mein Problem: Ist mein PWM-Signal HIGH, bekomme ich eine Spannungsdifferenz von 5V zwischen den beiden Ausgängen meines Differenzierer-ICs. Das ist gut. Ist mein PWM-Signal LOW, bekomme ich eine Differenzspannung von fast Null und beide Outputs liegen auf der CommonMode Spannung von 2.5V. Der Störabstand ist daher wieder zu gering, sodass ich nichts gewonnen habe. Ich hätte gehofft, dass mein +Out dann auf 0V und mein -Out auf 5V springen würde; Entgegengesetzt zum PWM-HIGH-Verhalten. so sieht es aus: 5V .......... ........... : : 2.5V ._._._._._._._. | | 0V ________| |___________ so soll es aussehen: 5V .........._____________........... : : 2.5V : : | | 0V ________|.............|___________ Laut Simulation kann ich dieses Problem beheben, wenn ich in -IN nicht GND, sondern ein invertiertes PWM-Signal (also 180° phasenverschoben zum +IN) anlege. Aber wenn ich das so einfach könnte, hätte ich ja schon ein differentielle Signal und bräuchten den Diff-IC nicht mehr. Oder verstehe ich da was falsch? Meine Fage: Kennt einer einen IC, der mir aus einem einfache Single-Ended-Signal ein differentielles Signal erzeugt, welches 2.5V CommonMode-Spannung hat; mit +5V betrieben wird und beide Ausgänge gegensätzlich zwischen +5V und GND hin und her schaltet? Oder hat einer eine andere Idee, wie dies zu realisieren wäre? LVDS ist mir eine zu kleine Spannung. Der Rauschabstand sollte schon Richtung 4V bis 5V gehen. Danke für eure Hilfe, Peter
Wie wäre es mit einem RS485 Treiber? Das entspricht nicht ganz deiner Anforderung, aber ist schon nahe dran. Außerdem erlauben die Eingänge dieser IC's bis zu 7V Offset.
@ Peter (Gast) >folgende Situation: mein 3.3V PWM-Signal meines µC soll durch eine >gestörte Umgebung Wie gestört? Was stört da? > über eine halbwegs weite Strecke einen Treiber für >einen MOSFET ansteuern. Wie weit? >Meine Idee: das Single-Ended 3V3-PWM-Singal per zusätzlichen IC als >differentielles Signal zum Treiber weiterleiten und kurz davor per >Komparator in ein Single-Ended zurück wandeln. Kann man machen, ist aber wahrscheinlich Overkill. Nimm Koaxkabel und gut. Möglicherweise reicht auch einfach verdrilltes Kabel, ggf. mit Schirm ala CAT3 oder CAT5 Netzwerkkabel. >Mein Baustein der Wahl für das Wandeln in ein differentielles Sigal mit >5V Amplitude: AD8476-877860 (Datenblatt ist mit angehängt). Falscher IC. Nimm einen RS485 Treiber ala MAX485. >LVDS ist mir eine zu kleine Spannung. Der Rauschabstand sollte schon >Richtung 4V bis 5V gehen. Warum? Auch Rs485 Empfänger haben nur ca. +/-200mV Schaltschwellen und funktionieren auch in gestörten Umgebungen meistens sehr gut.
Wie wäre es mit einem einfachen Inverter? Der macht dir aus deinem 3.3V/0V PWM-Signal das 2. passende 0V/3.3V Signal für deinen Treiber.
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lange Leitung ist ein großer Begriff. Ich würde niemals das PWM Signal auf eine Lange Leitung geben, übertrage doch lieber per CAN Tranceiver den Wert und setze es vor Ort in eine PWM um. Das Protokoll muss ja nichts großes sein.
bei der Schalterei und besonders einigen Sonderlocken muss man immer berücksichtigen, welche Schaltzeiten man braucht. Manchmal tut es ein pullup, manchmal ein schneller FET. bei "langen" Leitungen ist etwas Bandbegrenzung durchaus nützlich ...
Hallo alle zusammen, danke für die Anregungen. Joe F. schrieb: > Wie wäre es mit einem einfachen Inverter? Der macht dir aus deinem > 3.3V/0V PWM-Signal das 2. passende 0V/3.3V Signal für deinen Treiber. Daran habe ich auch schon gedacht. Nur leider würde das wieder ein Delay erzeugen (mind. ein paar ns), was mir dann ein "dreiwertiges Steuerverfahren" mit einer extra Stufe beschert. Das wäre nicht so gut. Falk B. schrieb: >>folgende Situation: mein 3.3V PWM-Signal meines µC soll durch eine >>gestörte Umgebung > > Wie gestört? Was stört da? Schalte GaN-650V-FETs. Sehr schnelle Flanken und unvermeidbare Stromoszillationen im Kommutierungskreis. >> über eine halbwegs weite Strecke einen Treiber für >>einen MOSFET ansteuern. > > Wie weit? Habe eine Europlatine für die PWM-Generierung und leite die Signale dann über ein ca. 30cm langes geschirmtes RJ45-Kabel weiter.
Da machst du so einen Aufriss für 30cm? Um wie viele hundert Mhz geht es denn da?
@Peter (Gast) >> Wie gestört? Was stört da? >Schalte GaN-650V-FETs. Sehr schnelle Flanken und unvermeidbare >Stromoszillationen im Kommutierungskreis. Spochtlich! >> Wie weit? >Habe eine Europlatine für die PWM-Generierung und leite die Signale dann >über ein ca. 30cm langes geschirmtes RJ45-Kabel weiter. Dann machst du doch schon fast alles richtig! Das reicht! Ich hoffe du hast das PWM-Signal mit der zugehörigen Masse an ein verdrillte Paar angeschlossen und auch den Schirm beidseitig und HF-tauglich auf GND gelegt.
Peter schrieb: > Joe F. schrieb: >> Wie wäre es mit einem einfachen Inverter? Der macht dir aus deinem >> 3.3V/0V PWM-Signal das 2. passende 0V/3.3V Signal für deinen Treiber. > Daran habe ich auch schon gedacht. Nur leider würde das wieder ein Delay > erzeugen (mind. ein paar ns), was mir dann ein "dreiwertiges > Steuerverfahren" mit einer extra Stufe beschert. Das wäre nicht so gut. Du brauchst ein Bauteil, was gleichzeitig das invertierte und nichtinvertierte Signal mit identischer Durchlaufzeit generiert. Mit zwei XOR-Gates kann man das machen! Zweiter Eingang einmal auf Gnd, einmal auf Vcc. Gibt bei "0" non-inv., bei "1" den Inverter, z.B. mit 74LVC86A. Da beide Gates im selben IC ist deren Durchlaufzeit praktisch identisch. Gruss
Falk B. schrieb: > Auch Rs485 Empfänger haben nur ca. +/-200mV Schaltschwellen und > funktionieren auch in gestörten Umgebungen meistens sehr gut. Die Schaltschwellen des Empfängers sind ja nicht entscheidend - die Störfestigkeit ist so gut, weil die Sender mit 3 bis 5 V Signalpegeln arbeiten. Googeln nach Störabstand hilft da vielleicht weiter. Differenzsignale mit 200 mV Amplitude an einen RS485-Empfänger zu senden ist ganz sicher keine gute Idee. Georg
Hallo, > Peter schrieb: > Mein Problem: > Ist mein PWM-Signal HIGH, bekomme ich eine Spannungsdifferenz von 5V > zwischen den beiden Ausgängen meines Differenzierer-ICs. Das ist gut. > Ist mein PWM-Signal LOW, bekomme ich eine Differenzspannung von fast > Null und beide Outputs liegen auf der CommonMode Spannung von 2.5V. Der > Störabstand ist daher wieder zu gering, sodass ich nichts gewonnen habe. deine Betrachtung geht zwar vom Prinzip her in die richtige Richtung, aber ist doch ein Holzweg. Bei Störbeeinflussungen auf Signalleitungen ist nicht die Spannung alleine entscheidend, sondern die Leistung. https://de.wikipedia.org/wiki/Signal-Rausch-Verh%C3%A4ltnis Eine hochohmige Spannungsüberttragung mit 100V Spannungshub und 1nA Strom (Signalleistung 0,1uW) ist also um einige Größenordnungen weniger störfest als eine Übertragung mit 1V und 10mA (10mW) -> Faktor 100000! Zusätzlich kommen weitere Aspekte hinzu: Frage nach Störempfindlichkeit der Leitung und Art der Störungen. -> symetrisch, umsymetrisch -> Schirmung -> Verdrillung Bei Treibern mit hoher Flankensteilheit bekommst du auch noch HF-technische Effekte (wegen Oberwellen im Bereich von zig MHz), wenn die Leitung nicht Impedanzmäßig korrekt abgeschlossen wird. https://de.wikipedia.org/wiki/Wellenwiderstand#Der_Leitungsabschluss_bei_Spannungspulsen Da kann es sein, dass der Transistor bei jeder Schaltflanke mehrfach geschaltet wird und das ganze System "spinnt". Dieser Abschluss (Terminierung) hat dann nebenbei auch noch den netten Effekt, dass die die Signalübertragung mit Anpassung läuft, was das SNR per Definition schon mal optimiert. https://de.wikipedia.org/wiki/Leistungsanpassung Du siehst, das ganze Thema ist weitaus komplexer, als deine einfache Spannungsbetrachtung. Ob du nun tatsächlich ein differentielles Signal brauchst, kann niemand sagen, denn Aussagen wie: "eine gestörte Umgebung" und "eine halbwegs weite Strecke" sind so unspezifisch, dass man da nix zu raten kann. Auf alle Fälle ist die Angabe einer max.Rauschspannung und die Verwendung eine analogen Verstärkers eher techn. Nonsense. Aber zumindest hast du dein eigentliches Problem ganz gut beschrieben. Deshalb mein Rat: 1) Prüfe, ob der Zusatzaufwand gerechtfertigt ist Mit einer Signalleitung, über die nicht nur Spannung, sondern auch ein def. Strom übertragen wird, verbessert sich das Problem erheblich. Vor den Empfänger sollte man also einen vernünftigen Lastwiderstand setzen. Zusätzliches Tiefpassverhalten am Eingang (RC-Glied) verhindert dass Spikes durch kommen. 2) Fall es doch sinnvoll erscheint, eine diff. Übertr. zu machen, dann mache es dir einfach und nimm die schon angesprochenen RS485-Treiber. Dazu paarig verdrillte Signalleitung mit Schirm z.B. LiyCy(TP) und eine korrekte Terminierung. 3) Weil Störungen auch über Masseverbindungen und Betriebsspannungen eingeschleppt und übertragen werden, evtl. auch das ganze gleich galv. getrennt. Auch ordentlichem Überspannungsschutz nicht vergessen. Aber beachte auch: Um Probleme zu vermeiden, Treiber nur so schnell wie nötig wählen. Statt der Standardtreiber für 5...15 MBit also besser einen Bandbreitenbegrenzten Treiber für max. ca. 250...500 KHz. http://www.analog.com/en/products/interface-isolation/rs-232-rs-422-rs-485/interface-rs-485-rs-422/adm483e.html Mit galv. Trennung z.B. einen ADM2481 oder ISO3082 http://www.analog.com/en/products/interface-isolation/rs-232-rs-422-rs-485/isolated-rs-485.html http://www.ti.com/lsds/ti_de/isolation/isolated-rs-485-products.page Gruß Öletronika
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Übertrage das nichtinvertierte und das invertierte Signal. Im Empfänger machst Du aus beiden wieder 1 Signal. In meiner Firma wurden auf diese Art TTL-Zählsignale eines Laserinterferrometers über ca. 8m übertragen. Das Ganze hat sehr zuverlässig funktioniert.
U. M. schrieb: > 1) Prüfe, ob der Zusatzaufwand gerechtfertigt ist > Mit einer Signalleitung, über die nicht nur Spannung, sondern auch ein > def. Strom übertragen wird, verbessert sich das Problem erheblich. > Vor den Empfänger sollte man also einen vernünftigen Lastwiderstand > setzen. Zusätzliches Tiefpassverhalten am Eingang (RC-Glied) verhindert > dass Spikes durch kommen. Früher, bevor es UDMA gab, hat man mit Bustreibern aus 74xx24x Reihe recht flott Festplattendaten über 30-40cm übertragen. Da hatte man noch nicht mal eine Masse zwischen jedem Signaldraht, dafür aber rund 30 wild klappernde Signale auf dem Kabel. Auch SCSI konnte ganz schön schnell werden, bevor man differentiell werden musste. Als Terminierung hab ich da 220/330Ω in Erinnerung. MfG Klaus
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