schneller Saegezahngenerator gesucht

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Ich suche Schaltungsideen zur Lösung dieses Problems: Es sollen die
Zeitdifferenzen zwischen digitalen Pulsen mit hoher Auflösung digital
gemessen werden. Dazu dient ein Datenaufnahmesystem mit schnellen ADCs,
das mit 125MHz getaktet wird. Dadurch erreichen wir erstmal eine
Grobauflösung von 8ns. Die Feinauflösung soll dadurch erreicht werden,
dass der Signalanstieg z.B. über ein RC-Glied langsam gemacht wird und
die Amplitude die Feinauflösung ergibt.

Als Testaufbau mit einem Imulsgenerator funktioniert das auch schon
einigermaßen und es werden Auflösungen von unter 100ps erreicht. Durch
die RC-Ladekurve hat man jedoch Nichtlinearitäten, die wir mit einer
Lookup-Table ausgleichen. Nachteilig ist aber die Entladekurve, die für
uns keine Information enthält, aber für eine große Totzeit sorgt.

Ich suche also einen extern triggerbaren Sägezahngenerator, der in 10
bis 15ns hoch läuft und in möglichst kurzer Zeit wieder in zurück
läuft. Im Prinzip ist das ja die Trigger- und Ablenkeinheit analoger
Scopes. Aber wie baue ich das, ohne dass das ein Transistorgrab wird?
Wir benötigen die Schaltung nämlich für 7 Kanäle.

Ich habe mir auch schon den Schaltplan meines HP 8007B Impulsgenerators
angeschaut. Leider benutzen sie in diesem Bereich fast ausschließlich
ihre eigenen Transistoren, von denen nicht mal mehr Datenblätter zu
finden sind. Interessant ist übrigens der Typ, der das IC 1820-0285
unter dem Mikroskop untersucht hat, um es dann erfolgreich nachzubauen:
http://antiqueradios.com/forums/viewtopic.php?f=8&t19%0955

Wer hat Schaltungsideen?

Mathias Weierganz



Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
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Viele Wege fuehren nach Rom.

Methode 1: Man koennte z.B. einen Integrator bauen der in 10-15nsec
hochlaeuft und danach den Kondensator brachial per 2N7002 oder so
entlaedt. Geht in unter 1nsec.

Methode 2: man nimmt zwei Integratoren. Waehrend der eine gerade
entlaedt wird der andere benutzt. Ping-Pong sozusagen.

Methode 3, waere mein Favorit da billig: C wird aufgeladen bis zur
naechsten 8nsec Flanke, dann wieder entladen bis zur Flanke danach. Dann
wieder aufgeladen. Und so weiter. Damit hast Du ein Dreieck und kannst
zu jeder Zeit eine Feinmessung machen.

Ich wuerde auch erwaegen eine richtige Stromquellen zu nehmen.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Am 20.07.2012 15:45, schrieb Joerg:

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Blöderweise lädt man dabei per Miller den Kondensator, den man
eigentlich auf 0V entladen wollte, auf ne negative Spannung auf (beim
Abschalten des Gates). Das muss man berücksichtigen. (Charge Injection)

Michael

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
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Schon, aber die Hoehe des Treiberpulses und die Kapazitaet sind ja
konstant und das kann man rausrechnen. Heutzutage hat doch jeder einen
bis an die Zaehne motorisierten ARM uC dahinter :-)

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Am 20.07.2012 16:11, schrieb Joerg:
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Miller ist zwischen zwei FETs aus womöglich sogar unterschiedlichen
Chargen aber nicht konstant. Müsste man also rauskalibrieren.
Unter Umständen geht sogar die Temperatur mit rein, was die Hersteller
aber in der Regel nicht spezifizieren.

Michael

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
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Da gibt es sehr huebsche Loesungen. Dieses Array ist (endlich!) wieder
in den $2 Bereich gerutscht, eine zeitlang lagen sie ueber $5 und ich
habe sie in der Zeit daher kaum noch verwenden koennen:

http://www.calogic.net/pdf/SD5000_Datasheet_Rev_A.pdf

Aber aufpassen mit dem Substratanschluss. Full Confession: Bei meinem
ersten Versuchsaufbau anno dunnemal hatte ich den, aehm, nun ja, vergessen.

Dann gibt es noch diese sehr praktische nicht-monolithische Variante,
habe ich in letzter Zeit haeufiger fuer andere timing-kritische Zwecke
benutzt wo ich Rdson im Bereich weniger Ohm brauchte:

http://www.fairchildsemi.com/ds/ND/NDC7002N.pdf

Auch im Bereich Kawumm (zig milliOhm) gibt es noch Loesungen, meist
bestehend aus zwei FETs die fuer Sync Buck Converters gedacht sind wo
aber eine nicht artgerechte Verwendung nicht strafbar ist.

Bei nicht-monolithischen Loesungen kann es theoretisch passieren dass
einige wenige Boards im Endtest durchfallen weil die FETs nicht vom
gleichen Wafer kamen. Ist normalerweise jedoch selten.

--
Gruesse, Joerg

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Re: schneller Saegezahngenerator gesucht


Joerg schrieb:

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Hallo,

was bringt das wenn die 8 ns nicht zu den zu messenden Pulsen gehören
sondern zu dem Abtasttakt von 125 MHz für die ADCs?

Zwischen den zu messenden Pulsen hat er ja offenbar keine feste Pause
weshalb er die Sägezahnschaltung möglichst schnell zurücksetzen will.

Bye


Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
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Wo liegt da das Problem? Genauso haben wir es schon gemacht. Bei uns war
zwar der Sendepuls synchron zum ADC-Takt aber die Stelle wo es
reflektierte war a priori nicht bekannt und bewegte sich.


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Dann nimmt man eben eine Entladung mit kontrolliertem Strom und misst
auch waehrend der Entladung, oder im Idealfall sind Lade- und
Entladestrom gleich. Hat man ein Dreieck, dann ist das Problem aus der Welt.

--
Gruesse, Joerg

http://www.analogconsultants.com /

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Am 20.7.2012 16:16, schrieb Joerg:
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Also, ich muss gestehen, dass ich dein Messprinzip noch nicht
verstanden habe.

Mathias.




Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
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[...]

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Es gibt zwei Schalter die je bei einem Puls ein und beim naechsten
ausgeschaltet werden. Aber um eine Pulsperiode zeitversetzt. Einer davon
schaltet ein RC Glied an eine Referenzspannung, der andere nach Masse.
So hat man in jedem Zeitintervall eine Rampe, nur geht sie in 50% der
Intervalle nach oben, in den anderen 50% nach unten. Da das System aber
weiss in welchen es nach unten geht kann es dennoch messen.

Nun nimmt man ein schnelles Sample Gate und sobald ein digitaler Puls
kommt misst das die Spannung am Kondensator. Aber es setzt den nicht auf
Null zurueck.

Das ganze fluppt natuerlich nur wenn man Sample Pulse im 100psec Bereich
hinkriegt. Wenn das nicht erwuenscht ist dann bliebe nur die Variante
mit zwei RC Gliedern im Ping-Pong Verfahren. Damit haette jedes 8nsec
zum Entladen zur Verfuegung was ja reichen sollte.

--
Gruesse, Joerg

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Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Am Freitag, 20. Juli 2012 14:52:42 UTC+2 schrieb Mathias Weierganz:
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Wenn es nicht kostensensitiv ist, guck doch mal nach TDC-Bausteinen (Time D=
igital Converter). Gibt es diverse, z. B. bei www.acam.de, musst sonst einf=
ach mal googlen. Da gibt es im Markt so viele verschiedene Typen, AuflF6%su=
ngen in ps-Bereich, Messbereich bis B5%s (oder grF6%DFer).20%

mfg
Henning

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Henning Trispel schrieb:

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und MSC.

Servus

Oliver
--
Oliver Betz, Munich
despammed.com is broken, use Reply-To:

Re: schneller Saegezahngenerator gesucht
Am 26.7.2012 18:49, schrieb Oliver Betz:
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ACAM kenne ich. Unser Datenaufnahmesystem steht aber schon fest. Wir
benutzen ein System von Struck aus Hamburg (SIS8300). Dabei haben wir
den Vorteil, dass uns Struck den Quellcode des Virtex offengelegt hat
und wir daher die Datenvorverarbeitung im Virtex erledigen können. Auch
die Amplituden-zu-Zeit-Wandlung wird im Virtex erledigt. Dort können
dann auch Events geprüft und verworfen werden und damit der Datenstrom
reduziert werden. Andere Firmen waren nicht so freundlich. Sie hätten
uns das Programm natürlich geschrieben gegen einen Obulus. Dagegen ist
ja nichts einzuwenden. Wer aber Physiker kennt, der weiß, das das erste
Konzept lange nicht das letzte ist. Jede Programmänderung müssten wir
bezahlen und das dauert dann ja auch immer eine gewisse Zeit. Deswegen
sind wir froh, wenn wir das in unserer Hand haben können.

Mein Sägezahngenerator sieht jetzt übrigens so aus, dass eine
Stromquelle von etwa 6mA einen Kondensator dauerhaft lädt. Im
Ruhezustand wird der Kondensator allerdings durch eine zweite
Stromquelle mit etwa 50mA entladen. Eine Begrenzerdiode hält das
Potential am Kondensator auf -0.7V. Ein Eingangssignal schaltet die
Entladequelle ab, und der Pegel am C steigt. Wenn das Eingangssignal
eine Breite von 12ns hat, habe ich einen ausreichenden linearen Bereich
und nach 20ns bin ich wieder in der Ausgangslage.

Jörgs Vorschlag mit dem brachialen Entladen mit einem MOSFET sah schon
in der Simulation nicht besonders gut aus. Meine Schaltung sieht in der
Simulation recht gut aus, aber das heißt ja noch nichts. Ein schneller
Aufbau mit BFG31 und BFG97 haben aber gezeigt, dass wir damit gut
arbeiten können.

BTW, welchen Transistor kann man denn als pnp-Äquivalent zum BFS17
nehmen?


Mathias.


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