Liebe Experten, ich bekomme von einem externen Gerät einen DC-Sinus mit im Vorfeld unbekannter Amplitude (0V-0.2V low und 1V-3V high) und Frequenz (50-120MHz). Zur Laufzeit ist die Frequenz allerdings bekannt und konstant, ebenso ist die Amplitude zur Laufzeit konstant (eventuell bis auf einen langsamen Drift mit +- 50mV). Ich möchte aus dieses Signal auf 3.3V CMOS wandeln, um einen FPGA damit zu synchronisieren bzw. eine der Clocks damit zu treiben. Dafür benötige ich also ein Verhältnis von high zu low von etwa 50%. Da ich von analoger Elektronik bisher nicht viel Ahnung habe, würde mich über ein paar Lese-Tips und Anregungen freuen, wie sowas prinzipiell gemacht werden könnte.
Also mit einem kleinen Kondensator trennst Du schonmal den DC-Anteil ab. Dann evtl. noch verstärken, dann an einen Komparator. Bei 50-120MHz müssen das aber dann schon ziemlich schnelle Verstärker/Komparatoren sein.
Jens G. schrieb: > dann an einen Komparator. Für den MHz-Bereich genügt eine einfache niederohmige Emitterschaltung.
Rübezahl (Gast) schrieb: >Jens G. schrieb: >> dann an einen Komparator. >Für den MHz-Bereich genügt eine einfache niederohmige Emitterschaltung. Ja, klar - eine einfache - die gut durchdacht sein will. Mit irgendeinem BCxxx in Standardschaltung wirste nicht weit kommen.
Jens G. schrieb: > Mit irgendeinem BCxxx in Standardschaltung wirste nicht weit kommen. Es genügen zwei Widerstände (Basis- und Arbeitswiderstand) und ein 2N2222 Transistor. Trennkondensatoren werden nicht benötigt. Klaus schrieb: > 0V-0.2V low und 1V-3V high
Aha. Und mit dem kannste also ohne weiteres eine Amplitude von 0...0,2V detektieren? Und auch gleich noch 1...3V? Ist ja echt simpel ... Und mit seinen fast 100ns Rise+Fall deckt der bestimmt auch den UKW-Bereich mit ab.
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Jens G. schrieb: > Und mit dem kannste also ohne weiteres eine Amplitude von 0...0,2V > detektieren? Und auch gleich noch 1...3V? Ist ja echt simpel ... Genau.
Rübezahl schrieb: > Es genügen zwei Widerstände (Basis- und Arbeitswiderstand) und ein > 2N2222 Transistor. Trennkondensatoren werden nicht benötigt. Es geht um 120 MHz, nicht um 120 kHz!
Für eine ähnliche Anwendung habe ich erst kürzlich einen SY89876L von Microchip (ehemals Micrel) eingesetzt. Die Bausteine dieser Familie haben einen Eingangsspannungsbereich, der auch zu Deinen Anforderungen passen sollte. Micrel gibt leider nicht an, inwiefern auch ein "asymmetrisches" Eingangssignal verwendet werden kann. Daher habe ich noch einen Balun vorgeschaltet (Johanson 1720BL15A), der allerdings für Deinen Frequenzbereich nicht passt. Aber es gibt natürlich auch entsprechende Produkte für 50-120 MHz, z.B. von Mini-Circuits. Es ist in Hinblick auf Jitter und Signalintegrität grundsätzlich einen gute Idee, externe Takte differentiell auszulegen. Je nach I/O-Bank des FPGA bieten sich dafür Standards wie z.B. LVDS an. Allerdings muss man ganz genau hinschauen, ob bei der jeweiligen Bank-Versorgung ein FPGA-interner Leitungsabschluss aktiviert werden kann oder ob man einen externen Widerstand (natürlich möglichst dicht an den Pins) verwenden muss. Ich empfehle sehr dringend, bei solchen Dingen zuerst ein entsprechendes Top-Level-Design des FPGAs mit Pin-Constraints und Verdrahtung der Takte anzulegen und zu synthetisieren, um zu sehen, ob die konkreten Pins wirklich die gewünschten I/O-Standards unterstützen. Ansonsten hockt man (wie ich in einem früheren Projekt...) pro Musterleiterplatte vier Stunden mit Skalpell und Fädeldraht am Mikroskop, um ca. dreißig Signale umzuverdrahten. :-/ Hier die Übersichten bei Microchip über möglicherweise geeignete Takttreiber oder Taktteiler: https://www.microchip.com/ParamChartSearch/chart.aspx?branchID=9988716 https://www.microchip.com/ParamChartSearch/Chart.aspx?branchID=9988719 Noch ein wichtiger Hinweis: Solche Bausteine sind genau das Gegenteil von steckbretttauglich, sondern setzen natürlich ein sehr sauberes Layout voraus.
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Hallo Klaus. Ich denke du brauchst keinen Pegelwandler, das kann der FPGA von sich aus. Er ist ein CMOS Baustein und hat damit die Schaltschwelle zwischen HIGH und LOW auf halber Betriebsspannung (Bei 3,3V Versorgung / 2 = 1,65V). Die angegebenen Pegel für CMOS sind reine Definitionssache um einen Störspannungsabstand zu erhalten. Wie die tatsächlichen Verhältnisse an deinem FPGA sind findest du in dessen Datenblatt. Falls du trotzdem mit den Pegeln nicht hinkommst, kannst du den Eingang über Spannungsteiler auf eine geeignete Vorspannung bringen und das Sinussignal über einen Entkoppelkondensator (hält Gleichspannung zurück) zuführen. Falls dir das nicht gefällt, kannst du immer noch einen Single-Gate CMOS Baustein Typ 74xx1Gyy oder ähnlich, mit geeigneter Spannung und Geschwindigkeit, vorschalten. Auf keinen Fall solltest du den Eingang ohne Schutzschaltung auslegen, da du die Potenzialdifferenzen zwischen der Sinusquelle und deiner FPGA nicht kennst. Gruss. Tom
TomA schrieb: > Ich denke du brauchst keinen Pegelwandler, das kann der FPGA von sich > aus. Er ist ein CMOS Baustein und hat damit die Schaltschwelle zwischen > HIGH und LOW auf halber Betriebsspannung (Bei 3,3V Versorgung / 2 = > 1,65V). Ähh, kann es sein, dass Du so gar keine Ahnung von aktuellen FPGAs hast? Leider hat der TE keine Informationen über sein FPGA verraten, aber die Annahme, dass jede I/O-Bank fest auf die o.a. Schwelle eingestellt ist, ist eine sehr gewagte Hypothese. Hast Du Dir z.B. für die halbwegs aktuellen FPGA von Xilinx (7 Series) mal die Beschreibung der unterstützten Pegel angeschaut? Außerdem muss auch noch deutlich zwischen den entsprechenden Banktypen unterschieden werden, z.B. HR, HP oder MGT. Hier das relevante Dokument: https://www.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug471_7Series_SelectIO.pdf Bei Intel/Altera wird es sicherlich ähnlich aussehen. Und wie schon geschrieben, ist die saubere Taktzuführung sehr wichtig. Aus Gründen der Signalintegrität empfehle ich auf jeden Fall ein differentielles Signal. Oder eben ein Singled-Ended-Signal, aber mit großer Amplitude, kleinem Serienwiderstand und kurzer Leiterbahn. Und für die Wandlung von Sinussignalen variabler Amplitude zu sauberen digitalen Taktsignalen verwendet man heutzutage auch nicht irgendwelche CMOS-Gatter, sondern eben Takttreiber. Deren Eingangsstufen sind keineswegs immer in CMOS realisiert, sondern großenteils als bipolare Differenzverstärker, so wie z.B. auch in den obigen Datenblättern von Microchip/Micrel dargestellt. Auch Texas Instruments hat etliche sehr interessante Applikationsschriften zur Pegelkonvertierung schneller Signale verfasst. Bevor Du hier also irgendwelche halbgaren Basteltipps gibst, solltest Du auch diese gelesen und verstanden haben. Denn dann wäre Dir klar, dass die Welt nicht nur aus einfachen CMOS-Pegeln/Gattern besteht, sondern dass hinter jedem Signalstandard umfangreiche Überlegungen stecken.
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Sorry, da hätte wohl besser ich einen Blick ins Datenblatt werfen sollen. :( Gruss Tom
Jens G. schrieb: > Aha. Und mit dem kannste also ohne weiteres eine Amplitude von 0...0,2V > detektieren? Und auch gleich noch 1...3V? Ist ja echt simpel ... > Und mit seinen fast 100ns Rise+Fall deckt der bestimmt auch den > UKW-Bereich mit ab. Ich glaube ich habe mich nicht klar genug ausgedrückt, entschuldige. Das Signal oszilliert zwischen einem Minumum von 0...0,2V und einem Maximum von 1...3V, also eine Amplitude von etwa 0,5...1.5V. Andreas S. schrieb: > Für eine ähnliche Anwendung habe ich erst kürzlich einen SY89876L von > Microchip (ehemals Micrel) eingesetzt. Die Bausteine dieser Familie > haben einen Eingangsspannungsbereich, der auch zu Deinen Anforderungen > passen sollte. > > Micrel gibt leider nicht an, inwiefern auch ein "asymmetrisches" > Eingangssignal verwendet werden kann. Daher habe ich noch einen Balun > vorgeschaltet (Johanson 1720BL15A), der allerdings für Deinen > Frequenzbereich nicht passt. Aber es gibt natürlich auch entsprechende > Produkte für 50-120 MHz, z.B. von Mini-Circuits. Vielen Dank für die ausführliche Antwort(en) =) Ich verstehe leider noch nicht ganz. Der SY89876L wandelt ja ein differenzielles Eingangssignal in ein differenzielles Ausgangssignal. Da das externe Signal nicht differenziell ist (was natürlich so viel besser wäre), weiß ich nicht wie das zusammenpasst.
Dafür ist der Klaus schrieb: >> Micrel gibt leider nicht an, inwiefern auch ein "asymmetrisches" >> Eingangssignal verwendet werden kann. Daher habe ich noch einen Balun >> vorgeschaltet (Johanson 1720BL15A), der allerdings für Deinen >> Frequenzbereich nicht passt. Aber es gibt natürlich auch entsprechende >> Produkte für 50-120 MHz, z.B. von Mini-Circuits. gedacht. Ist ein Trafo asym. rein. Ausgang mit Mittelanzapfung sym. raus.
karadur schrieb: > Dafür ist der > [...] > gedacht. > > Ist ein Trafo asym. rein. Ausgang mit Mittelanzapfung sym. raus. Ahh, verstehe! Danke!
Klaus schrieb: >> Ist ein Trafo asym. rein. Ausgang mit Mittelanzapfung sym. raus. > > Ahh, verstehe! Danke! Unter solch einem Trafo sollte man sich aber nicht einen fetten Eisenblock mit Befestigungswinkel und Schraubklemmen vorstellen, sondern diese kleinen Baluns sind auch recht winzige SMD-Bauelemente. Möglicherweise(!) geeignet wäre z.B. ein: https://www.minicircuits.com/WebStore/dashboard.html?model=ADT2-1T%2B Für Deine Anwendung ist es sinnvoll, einen Balun mit galvanisch getrennter Primär- und Sekundärseite zu verwenden, um eine automatische Anpassung an die jeweiligen Gleichspannungsverhältnisse zu erreichen. Es gibt nämlich auch sog. Strom-Baluns, die auf den ersten Blick aussehen wie Netzfilter und in der Tat auch ähnlich funktionieren. Das ganze hängt natürlich auch von der Impedanz der Signalquelle und Leitungsführung ab. Hier die Übersicht: https://www.minicircuits.com/WebStore/Transformers.html
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Angesichts der abenteuerlichen Antworten, die hier zu lesen sind, frage ich mich, ob ich den TO richtig verstanden habe. Mein Vorschlag wäre entweder ein hinreichend schneller Komparator oder einfach 1 x 74AUP1G(U)04. Der Inverter arbeitet als AC-Verstärker mit 1 nF am Eingang und 1 MOhm als Gegenkopplung. Ein 2. Inverter ...04 kann bei Bedarf die Verstärkung erhöhen bzw. die Flanken verbessern.
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