Hallo, es geht um den TDSP18XX, ein High-Fidelity Octal PDM to Linear PCM Converter. Er versorgt die Mikrofone mit einem 4 MHz Takt. Leider ist zur Steilheit der Takt-Flanken keine Angaben gemacht worden. Eine Messung mit dem Oszi ergab bei 1,8 Vdd 10 ns Steigzeit. Der Tastkopf hat beim Teilungsfaktor X10 eine Anstiegszeit von 1,4 ns und 15 pF. Durch die Kompensation des Tastkopfes kommen noch 20 pF hinzu. Ich habe in der Simulation einmal den Strom der Takt-Spannungsquelle mit und ohne Oszi - Kapazität dargestellt. Im Datenblatt des TDSP18XX ist die PDM_CLK Drive Strength mit typ. 9 mA angegeben. In der Simulation erreicht man schon ohne Tastkopf Kapazität 9,7 mA. Mit Tastkopf sind es 15,7 mA. Man sollte meinen das nach 9 mA zumindest die Steilheit vermindert wird. Leider gibt es für den TDSP18XX kein IBIS Modell. Dann könnte man sich die Daten daraus holen. Der TDSP18XX selber wird mit einem Takt bis zu 49 MHz versorgt. Also könnte man annehmen das er bei 4 MHz auch ziemlich flott sein könnte. Bei den LVS und AVC Bus-Transceiver wird der Begriff "Drive Strength" nicht verwendet. Dort gibt es nur einen Output clamp current. Wie verhält sich dagegen "Drive Strength"? mfg Klaus
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Klaus R. schrieb: > Eine Messung mit dem Oszi ergab bei 1,8 Vdd 10 ns Steigzeit. Der > Tastkopf hat beim Teilungsfaktor X10 eine Anstiegszeit von 1,4 ns und 15 > pF. Durch die Kompensation des Tastkopfes kommen noch 20 pF hinzu. Weil die Amplitude mit 1.8V ja ordentlich ist, dass man sich da auch 20x, bzw. 21x Dämpfung erlauben kann, würde da mit einer 1kΩ passive probe messen: https://www.sigcon.com/Pubs/straight/probes.htm (1k oder 953Ω -> SMA/Kabel -> Scope mit 50Ω Terminierung) Wieviel Unterschied es dann macht ist vorher nicht so einfach zu sagen, aber das gemessene Ergebnis dürfte dann näher an der Realität sein, weil weniger kapazitive Belastung.
Klaus R. schrieb: > Hallo, > es geht um den TDSP18XX, ein High-Fidelity Octal PDM to Linear PCM > Converter. Er versorgt die Mikrofone mit einem 4 MHz Takt. Leider ist > zur Steilheit der Takt-Flanken keine Angaben gemacht worden. Was dafür spricht, dass der Baustein Schmitt-Trigger-Eingänge hat. > Eine Messung mit dem Oszi ergab bei 1,8 Vdd 10 ns Steigzeit. Der > Tastkopf hat beim Teilungsfaktor X10 eine Anstiegszeit von 1,4 ns und 15 > pF. Durch die Kompensation des Tastkopfes kommen noch 20 pF hinzu. Du solltest die Eingangskapazität dieses Tastkopfes einmal nachmessen. Hast du das erledigt, solltest du den geschriebenen Rest überdenken.
Cartman E. schrieb: > Was dafür spricht, dass der Baustein Schmitt-Trigger-Eingänge hat. Nö. Bei der Anfrage geht es ja um die Treiberleistung des PDM_CLK-Ausganges, der ja im echten Leben 1-8 Takteingänge der angeschlossenen Mikrofone zu treiben hat. Eine geeignete Topologie für diese Taktverteilung hängt dabei entscheidend davon ab, wie lang die entsprechenden Leiterbahnen werden und welche Eigenschaften die Takteingänge der Mikrofone besitzen. Die sauberste Lösung wäre natürlich ein spezieller Takttreiberbaustein wie z.B. LMK1C1108A. Im einfachsten Fall hingegen schleift man das Taktsignal einfach von Mikrofon zu Mikrofon durch und schließt das Leitungsende dann mit einem RC-Glied ab, um Reflektionen zu reduzieren. Ein sog. "Zero Delay Clock Buffer" wäre dabei wohl mit Kanonen auf Spatzen geschossen, was man auch daran erkennt, dass solche Teile auch nicht für 4 MHz erhältlich sind, sondern je nach Typ für 10 MHz bis 2 GHz.
Benedikt H. schrieb: > Wieviel Unterschied es dann macht ist vorher nicht so einfach zu sagen, > aber das gemessene Ergebnis dürfte dann näher an der Realität sein, weil > weniger kapazitive Belastung. Ich habe die Kapazität des Tastkopfes tatsächlich auch ausgemessen und komme tatsächlich in den Bereich von 35 pF. Je nach Kompensation sind es gut 10 pF weniger oder 20 pF mehr. Aber die zusätzliche Kapazitive Belastung wirkt sich auf die Steilheit in der Simulation kaum aus. Die Messung erfolgt ja direkt am Output des IC, noch vor der Serienterminierung. Ein LVS Bus-Transceiver hat eine Strombegrenzung (Output clamp current). Der liegt bei 50 mA. Wenn der TDSP18XX bei 9 mA ebenfalls anfängt zu begrenzen, dann würde die Flanke merklich flacher werden. Eigentlich ist eine Steigzeit von 10 ns @ 1,8 V schon recht langsam, wenn man bedenkt das der im Clock-Input bis zu 49 MHz mitmacht. Also, es wird schon schnelle Technologie verwendet. Warum sollte der Clock - Output dann so langsam sein? mfg klaus
Klaus R. schrieb: > Warum sollte der Clock - Output dann so langsam sein? Aus EMV-Gründen will man die Anstiegsgeschwindigkeit so gering wie für die jeweilige Anwendung benötigt halten, insbesondere wenn man davon ausgehen kann, dass es sich nicht um eine beidseitig korrekt terminierte Punkt-zu-Punkt-Verbindung handelt. Bei dem konkreten Baustein wird ggf. davon ausgegangen, dass mehrere Mikrofone direkt mit dem Taktsignal versorgt werden. Welches konkrete Problem willst Du überhaupt durch die Messung untersuchen? Wenn es darum gehen sollte, in einer vorhandenen Schaltung herumzumessen, wäre ein 50-Ohm-Tastkopf ohne nicht das Richtige. Optimal wäre ein niederkapazitiver, aktiver Tastkopf.
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Andreas S. schrieb: > Im einfachsten > Fall hingegen schleift man das Taktsignal einfach von Mikrofon zu > Mikrofon durch und schließt das Leitungsende dann mit einem RC-Glied ab, > um Reflektionen zu reduzieren. Du hast das Problem schon im Kern erkannt. Auf 100 mm läuft da in der Tat schon etwas. Aber ich bin mir nicht sicher wie nahe wir schon am Grenzbereich liegen. Bei 10 ns Steigzeit haben wir eine Bandbreite von 35 MHz und die Wellenphänomene fangen mit FR-4 STD bei 450 mm an sich bemerkbar zu machen. (siehe Saturn PCB Tookit V8.40, kostenlos & gut!) Ja, das RC-Glied hilft etwas bis zu einer gewissen Länge. Aber nur das letzte Mikro bekommt die fast volle Steilheit mit und das erste Mikro die schlechteste Steilheit. Und dann genügt es nicht mehr für die Ansprüche des Mikros. Der LMK1C1108A ist ja wirklich ein Hammer. Mir würde vermutlich ein LVC Bus-Transceiver mit einem Kanal schon genügen. Kannst Du da was empehlen? mfg Klaus
Andreas S. schrieb: > Welches konkrete Problem willst Du überhaupt durch die Messung > untersuchen? Ich erreiche mit einer Steigzeit von 10 ns nicht für alle Mikros die Mideststeilheit. Bei 100 mm Leiterlänge geht es gerade noch. Aber selbst hier wird in der Simulation schon der Strom von 9 mA erreicht. Und wenn man an die Toleranzen denkt, ist das eigentlich schon zu unsicher. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > Du hast das Problem schon im Kern erkannt. Auf 100 mm läuft da in der > Tat schon etwas. Aber ich bin mir nicht sicher wie nahe wir schon am > Grenzbereich liegen. Wie lang wäre denn bei Dir eine durchgeschleifte Taktleitung? > Bei 10 ns Steigzeit haben wir eine Bandbreite von 35 MHz und die > Wellenphänomene fangen mit FR-4 STD bei 450 mm an sich bemerkbar zu > machen. > (siehe Saturn PCB Tookit V8.40, kostenlos & gut!) Ja, ich verwende für solche Berechnungen auch häufig Saturn PCB Toolkit. > Ja, das RC-Glied hilft etwas bis zu einer gewissen Länge. Aber nur das > letzte Mikro bekommt die fast volle Steilheit mit und das erste Mikro > die schlechteste Steilheit. Und dann genügt es nicht mehr für die > Ansprüche des Mikros. Warum sollte die Flankensteilheit bei zunehmender Länge besser werden? Und welche Ansprüche hat denn das konkrete Mikrofon? > Der LMK1C1108A ist ja wirklich ein Hammer. Mir würde vermutlich ein LVC > Bus-Transceiver mit einem Kanal schon genügen. Geht es denn bei dem konkreten Projekt um so große Stückzahlen, dass es sich dafür lohnen würde, das Risiko eines zusätzlichen Layoutdurchlaufs und entsprechenden Entwicklungsaufwandes einzugehen, um den Mehrpreis für einen achtkanaligen Takttreiber zu kompensieren? > Kannst Du da was empehlen? Ich habe neulich zwei IDT74FCT38075 eingesetzt, um einen 24 MHz-Takt und einen 50 MHz-Takt sternförmig mit Leiterbahnlängen von bis zu ca. 200 mm zu verteilen. An jeden Taktausgang habe ich einen Serienwiderstand von 33 Ohm gesetzt, um eine gewissen Impedanzanpassung, aber auch Flankensteilheitsbegrenzung vorzunehmen. Funktionierte auf Anhieb. Die Wahl fiel aber nur deswegen auf den IDT74FCT38075, weil ich mit dem Layoutsystem meines Kunden arbeiten und dort vorzugsweise die schon angelegten Bauelementen verwenden musste. Ansonsten würde ich ihn nicht weiterempfehlen, da er nicht mehr für Neuentwicklungen empfohlen und ohnehin viel zu teuer ist. Den LMK1C1108A habe ich noch nicht verwendet, aber der ist ein nagelneues Bauteil von TI, deutlich billiger (naja...) und sicherlich noch ein paar Tage erhältlich.
Andreas S. schrieb: > Wie lang wäre denn bei Dir eine durchgeschleifte Taktleitung? Mindestens 600 mm. Da können noch 100 mm dazukommen. Andreas S. schrieb: > Warum sollte die Flankensteilheit bei zunehmender Länge besser werden? Wegen der rücklaufenden Welle. Daran hatte ich zuvor auch nicht dran gedacht. Vom Sender aus gesehen ist hinter der Serienterminierung die Steigung noch schlechter als beim ersten Micro. Ich meine, gewöhnlich interessiert dieser Punukt der Leitung nicht, sondern wichtig ist nur der Empfänger am Ende der Leitung. Andreas S. schrieb: > Und welche Ansprüche hat denn das konkrete Mikrofon? Beim SPH0641LU4H-1 gibt man Tedge mit 3 ns Risetime an. Die wird bei 100 mm nur knapp erreicht. Andreas S. schrieb: > Ich habe neulich zwei IDT74FCT38075 eingesetzt, um einen 24 MHz-Takt und > einen 50 MHz-Takt sternförmig mit Leiterbahnlängen von bis zu ca. 200 mm > zu verteilen. An jeden Taktausgang habe ich einen Serienwiderstand von > 33 Ohm gesetzt, um eine gewissen Impedanzanpassung, aber auch > Flankensteilheitsbegrenzung vorzunehmen. Funktionierte auf Anhieb. Es geht bei mir ja nur um 4 MHz. Aber bei 1,8 Vdd liefert z.B. ein LVC nur 4 mA und erst bei 3V Vdd 16 mA oder 24 mA. Eine Lösung wäre sich ein Clock Driver wie der IDT74FCT38075. Aber ich brauche ja ein 1,8 V Typ. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > Der > Tastkopf hat beim Teilungsfaktor X10 eine Anstiegszeit von 1,4 ns und 15 > pF. Durch die Kompensation des Tastkopfes kommen noch 20 pF hinzu. Nein, es bleibt bei Cin 15pF. Die Kompensation erfolgt nicht am Eingang, sondern parallel zum Ausgang! Der 1:10 Tastkopf ist für eine bestimmte Anschlusskapazität ausgelegt. Hat der angeschlossene Oszi eine geringere am Eingang, so wird mit der Kompensation auf den Auslegungswert erhöht, damit ein schneller Anstieg korrekt angezeigt wird. Der Vorschlag mit dem 1:21 ist preiswert und sehr breitbandig. Wenn er gerade zur Hand ist, kann man bei 1,8V auch einen 1:100 mit Cin 5pF einsetzen. https://testec.de/assets/files/5mm%20Tastk%C3%B6pfe/tt-hv-200-400-instruction-sheet.pdf
Klaus R. schrieb: > Eine Messung mit dem Oszi ergab bei 1,8 Vdd 10 ns Steigzeit. Der > Tastkopf hat beim Teilungsfaktor X10 eine Anstiegszeit von 1,4 ns und 15 > pF. Durch die Kompensation des Tastkopfes kommen noch 20 pF hinzu. Klingt nach billigst Teilen oder unzweckmäßiger Beschaltung. Wie groß ist denn die Anstiegszeit deines Scopes allein, und welche Frequenzgrenze wird für den Tastkopf genannt? Wenn deine Treiberschaltung nicht für einen Bus geeignet ist, dann versiehst du eben jedes Mikrofon mit einem Treiber, der das Signal regeneriert. Machen die bunten LED Ketten mit dem WS2812 auch so. Deren IC treibt nicht nur die rgb-LEDs, sondern gibt auch (nach Entnahme "seiner" 3*8 Bits) Daten und Clock aufgefrischt weiter an die nächste LED.
Hp M. schrieb: > Klingt nach billigst Teilen oder unzweckmäßiger Beschaltung. > Wie groß ist denn die Anstiegszeit deines Scopes allein, und welche > Frequenzgrenze wird für den Tastkopf genannt? Anstiegzeit des Tastkopfes: 1,4 ns. Bandbreite: 250 MHz. Bei simulierten 10 ns kann ich 1,4 ns abziehen und habe dann 8,6 ns Steigzeit. So mit ist die reale Flanke etwas steiler geworden. Die zusätzliche Kapazität durch den Tastkopf spielt am Ausgang des Clock - Signals, also noch vor der Serienterminierung, fast keine Rolle. mfg Klaus
Hp M. schrieb: > Wenn deine Treiberschaltung nicht für einen Bus geeignet ist, dann > versiehst du eben jedes Mikrofon mit einem Treiber, der das Signal > regeneriert. > Machen die bunten LED Ketten mit dem WS2812 auch so. Deren IC treibt > nicht nur die rgb-LEDs, sondern gibt auch (nach Entnahme "seiner" 3*8 > Bits) Daten und Clock aufgefrischt weiter an die nächste LED. Es reicht, bei jedem Mikro den (Eingangs-)Takt zu regenerieren. Den weiteren Bus würde ich damit nicht treiben. Cartman E. schrieb: > Was dafür spricht, dass der Baustein Schmitt-Trigger-Eingänge hat. Ich würde da den 74LVC1G11 verwenden. Weil gerade den habe ich da... Andere Typen werden da sicher auch passen. Den stören die "10 ns" nicht, weil er Schmitt-Trigger an seinen Eingängen hat. Es kann zweckmässig sein, für jeden Abgang des Taktes, dem Schmitt-Trigger eine Serienterminierung von ca. 33 Ohm vorzuschalten. Man sollte also Pads vorsehen. Warum die Mikrofon Designer bei ihrem Eingang keinen Schmitt-Trigger vorgesehen haben? Vermutlich haben sie nicht mit "Bus-Betrieb" gerechnet. Zur "Messung" der Tastkopfkapazität sage ich mal nüx. ☺
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Cartman E. schrieb: > Es reicht, bei jedem Mikro den (Eingangs-)Takt zu regenerieren. > Den weiteren Bus würde ich damit nicht treiben. Ja, jeweils ein lokaler Taktregenerator wäre durchaus sinnvoll. > Ich würde da den 74LVC1G11 verwenden. Weil gerade den habe ich da... > Andere Typen werden da sicher auch passen. Achtung, der TI SN74LVC1G11 hat bei 1,8 V eine Latenz von maximal 9,9 ns. Da muss man gewaltig aufpassen bei Logikgatter mit solch großem Versorgungsspannungsbereich. Wenn ich das Datenblat des Mikrofons richtig überflogen habe, lässt sich dieses ja auch schon 40 ns Zeit fürs nächste Bit. Die Gesamtverzögerung kann also schon recht lang werden, so dass man sehr genau darauf achten muss, die Hold-Zeit am TSDP18XX (nicht TDSP18XX!) einzuhalten. > Warum die Mikrofon Designer bei ihrem Eingang keinen Schmitt-Trigger > vorgesehen haben? Vermutlich haben sie nicht mit "Bus-Betrieb" > gerechnet. Mit einem Schmitt-Trigger-Eingang wäre noch einmal 2 ns Durchlaufzeit hinzugekommen, die sich unschön im Datenblatt machen. Oder der Hersteller müsste zusätzliche Lizenzgebühren für die Nutzung einer Schmitt-Trigger-Zelle in seinem Design abdrücken. > Zur "Messung" der Tastkopfkapazität sage ich mal nüx. ☺ Wer misst, misst Mist. Wer viel misst, misst viel Mist. Ich würde da auch eher auf die Datenblattangaben vertrauen, insbesondere weil recht klar ist, dass zum einen der Messaufbau selbst das Signal ordentlich verfälscht und zum anderen die Messfehler in der gleichen Größenordnungen wie der Messwert liegen. Es reicht nämlich nicht aus, einfach nur mit der Anstiegszeit der schlechteren Komponente (Tastkopf, Oszilloskop) zu rechnen, sondern die müssen geeignet verrechnet werden. OsziWissen hat auch ein interessantes Video zu der Thematik veröffentlicht: https://www.youtube.com/watch?v=3FDXuE8TcXI
Andreas S. schrieb: > Achtung, der TI SN74LVC1G11 hat bei 1,8 V eine Latenz von maximal 9,9 > ns. Da muss man gewaltig aufpassen bei Logikgatter mit solch großem > Versorgungsspannungsbereich. Wenn ich das Datenblat des Mikrofons > richtig überflogen habe, lässt sich dieses ja auch schon 40 ns Zeit fürs > nächste Bit. Die Gesamtverzögerung kann also schon recht lang werden, so > dass man sehr genau darauf achten muss, die Hold-Zeit am TSPD18XX (nicht > TDSP18XX!) einzuhalten. Ich muß mich füe den Buchstabendreher des TSPD18XX entschuldigen. In der Simu ist der Name richtig geschrien worden. An die Hold-Zeit des TSPD18XX habe ich noch nicht gedacht. Ich hatte da auch kein Problem vermutet. "lokaler Taktregenerator" Ist damit eine Taktauffrischung direkt am Micro gemeint? In der Nähe des Micros ist eigentlich kein Platz mehr. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > "lokaler Taktregenerator" > Ist damit eine Taktauffrischung direkt am Micro gemeint? In der Nähe des > Micros ist eigentlich kein Platz mehr. Solch ein Einzelgatter zur Taktauffrischung benötigt doch "keinen" Platz mehr. Beispiel: das SN74AUC1G17 im DSBGA-Gehäuse ist doch schon fast als Feinstaub zu bezeichnen. Und mit maximal 1,9 ns @1,8V und 15 pF Last ist es fünfmal so schnell wie das 74LVC1G11.
Andreas S. schrieb: > Wer misst, misst Mist. Wer viel misst, misst viel Mist. Es heißt: Wer mit Mist misst misst Mist. So wie oben geschrieben wäre jede Messung sinnlos.
Andreas S. schrieb: > Solch ein Einzelgatter zur Taktauffrischung benötigt doch "keinen" Platz > mehr. Beispiel: das SN74AUC1G17 im DSBGA-Gehäuse ist doch schon fast als > Feinstaub zu bezeichnen. Und mit maximal 1,9 ns @1,8V und 15 pF Last ist > es fünfmal so schnell wie das 74LVC1G11. Hallo Andreas, ich glaube, das ist es! Wenn man den Takt direkt am Mikro auffrischt braucht man sich um die Länge der Leitung weniger sorgen machen. Man kann dann eine klassische Serienterminierung beim Sender und eine AC Terminierung am Ende der Leitung einrichten. Der Buffer sorgt dann für die nötige Steilheit des Mikros. Und die Größe des DSBGA-Gehäuse gefällt mir besonders. Vielen Dank! mfg Klaus
Alexander S. schrieb: > Andreas S. schrieb: >> Wer misst, misst Mist. Wer viel misst, misst viel Mist. > > Es heißt: Wer mit Mist misst misst Mist. > So wie oben geschrieben wäre jede Messung sinnlos. Die Version von Andreas ist eine alte, wirklich alte Weisheit die sich bis heute bewahrheitet. Nur heute sind die Messgeräte etwas genauer als vor 40 Jahren. Und trotzdem gilt der Satz immer noch. mfg Klaus
Klaus R. schrieb: > braucht man sich um die Länge der Leitung weniger sorgen machen. Nur wenn man es richtig macht. ☺ Jeder Abzweig ist eine potentielle Stolperstelle.
Cartman E. schrieb: > Nur wenn man es richtig macht. ☺ > Jeder Abzweig ist eine potentielle Stolperstelle. Wenn man aber das Feinstaubgatter direkt auf die durchgehende Taktleitung setzt, kann man sich ausgangsseitig auch locker 50 mm Stichleitung erlauben.
Cartman E. schrieb: > Klaus R. schrieb: > >> braucht man sich um die Länge der Leitung weniger sorgen machen. > > Nur wenn man es richtig macht. ☺ > Jeder Abzweig ist eine potentielle Stolperstelle. Ja, das ist richtig. Es widerspricht der klassischen Leitungstheorie. Das Mikro hat 5 pF Eingangskapazität. Der Buffer nur 3 pF. Das wäre schon mal günstiger. Mit LTspice läßt sich das gut analysieren und ggf. optimieren. mfg Klaus
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