Hochfrequenz-Rechteckwellengenerator
Ich möchte Rechteckwellen erzeugen, aber es gibt einige Herausforderungen. Die Anstiegszeit sollte weniger als 2 ns sowie die Abfallzeit (für 0 V bis 5 V) betragen . Der Arbeitszyklus ist nicht so wichtig, dass er wie 40 ns hoch bleiben sollte. Ich bin auf der Suche nach einer Lösung, die ich gefunden habe, bin mir aber nicht sicher, ob sie für so viele Hochfrequenzen funktioniert:
Verwendung eines FPGA
rf2506 SignalgeneratorADCMP580 Spannungskomparator. (im Datenblatt steht 37 ps typischer Leistungsanstieg / -abfall)Verwenden der grundlegenden invertierenden Schmitt-Triggerschaltung.
Verwendung eines Hochfrequenz-Quarzoszillators mit Schmitt-Trigger.
Hat jemand eine Idee zu diesen Ideen? Oder sollte ich eine andere Methode ausprobieren?
Antworten
Ich habe wie drei Teile eines einfachen Impulsgenerators mit 5-V-Versorgung gebaut, der alle 1 ms einen Impuls von 30-40 ns Länge und aktivem Hoch auslöst.
Klicken Sie hier für eine PDF-Version.
Ich verwende es als TDR-Sonde für mein digitales Oszilloskop. Es funktioniert ziemlich gut. Ich denke, die 74AC / ACT-Logik könnte für Ihre Zwecke funktionieren. Oder Sie können 74ABT ausprobieren, das ist noch schneller, aber IME erreicht in log.1 nur etwa 4 V.
Dies ist bei 50 ns pro Div mit 74AC04 als Leitungstreiber:
Ich habe tatsächlich eine Webseite, die die frühe Padboard-Version dieses Spielzeugs zeigt . Inzwischen habe ich eine richtige Leiterplatte und ich weiß bereits, dass ich ein Loch in der GND-Kupferfüllung unter dem Terminator-Array hätte lassen sollen (seine parasitäre Kapazität gegenüber GND wirkt bei den höchsten Frequenzen als niedrige Impedanz, was die Impedanzanpassung beeinträchtigt zur Übertragungsleitung).
In Bezug auf die Frage zur Welligkeit: Da ich dies als einfaches Reflektometer verwende, ist mir das egal. Ja, ich frage mich, woher diese Welligkeit kommt. Es könnte der Schalter (FET) am Ausgang des Gates sein, der ein wenig überschwingt - aus den hässlichen detaillierten Gründen, warum FETs dabei manchmal beobachtet werden können :-) Es könnte der Ausgang sein, der mit der komplexen Lastimpedanz interagiert. Und die Stromversorgung blockiert. Oder die Welligkeit kann von der Tatsache herrühren, dass ich mehrere parallel geschaltete Gates für eine höhere Ansteuerungsfähigkeit verwende (beim Testen von Leitungen bis zu einem Nennwert von 50 Ohm) = jedes Gate "zündet" zu einem etwas anderen Zeitpunkt.
So sieht meine Platine ungefähr aus:
Die Abmessungen betragen ca. 30 x 55 mm. Klicken Sie hier, wenn Sie am gesamten KiCad-Projekt interessiert sind.
Was die Leistungsblockierung betrifft, habe ich 22n parallel zu 1n, so nahe wie möglich am Vcc-Eingang jedes Chips (Pakets).
Beachten Sie außerdem, dass der Pulsform-Screenshot von einem Oszilloskop aufgenommen wird. Es sind keine Sonden im Spiel, die Sonde wird direkt in die BNC-Eingangsbuchse des Oszilloskops eingesteckt. In diesem Fall sind keine Sondenkabel schuld :-) Andernfalls wären sie eine weitere potenzielle Quelle für "Klingeln" (Sondenkabel, das beispielsweise als TML-Abschnitt mit viertel Wellenlänge fungiert). Tatsächlich hat die Version 1.0 auf einer richtigen Leiterplatte eine etwas längere Verbindung zum Zielfernrohr (unter Verwendung einer BNC-MM-Kupplung) als mein ursprünglicher Prototyp eines Padboards, bei dem ich einen männlichen Stecker mit einem Ausschnitt aus geformtem Stahlblech (ohne Kauen) mit dem Padboard verschraubt habe Gummi und Klebeband, aber fast).
Ich habe derzeit keinen Screenshot, aber ich kann Ihnen sagen, dass die Schaltung auf einer richtigen Leiterplatte mit einem schnellen 74ABT04 eine noch wildere Welligkeit aufweist. Als mögliche Teilursache vermute ich die schöne große Masseebene, die den größten Teil der Lötseite der Doppelschichtplatine einnimmt. Insbesondere der Ausgangsabschnitt mit relativ breiten Spuren und dem Widerstandspaket (durch Jumper wählbare Abschlusswiderstände) hat wahrscheinlich eine nicht triviale Kapazität gegen GND, wodurch die Impulsflanken ein wenig verlangsamt werden, aber auch der Ausgang für die Übertragungsleitung schwieriger wird als es sollte sein. Das "Gabeln" des Signals in Richtung des Zielfernrohrs und in Richtung der gemessenen Linie hat einen ähnlichen Effekt (der Stich in Richtung des Zielfernrohrs sollte so kurz wie möglich sein). Ich kann diese überschüssige Kapazität auf Oszilloskopspuren sehen, bei denen der reflektierte Impuls am fernen Ende von der Signalquelle (Impulsgenerator) wieder reflektiert wird - wo nur kurze Störungen reflektiert werden, da die Impedanzanpassung bei hohen Frequenzen nicht genau richtig ist. (Ich werde eine Beispielspur hinzufügen, wenn ich eine bekomme.)
Also mein allgemeiner Rat, wenn Sie über die Welligkeit besorgt sind:
- Machen Sie das PCB-Layout so klein wie möglich. Parasitäre Induktivitäten und Kapazitäten laufen alle auf physikalische Dimensionen der Signalpfade hinaus. Bei größeren Abmessungen bewegen sich parasitäre Eigenresonanzfrequenzen nach unten, wobei das Silizium auch mehr Verstärkung aufweist, was zu einem höheren Potenzial für Störungen und Klingeln führt.
- Achten Sie auf die Stromblockierung der Chips
- Achten Sie auf die Impedanzanpassung von der Signalquelle zur Signalsenke und darauf, wie Ihr Oszilloskopeingang angeschlossen ist (abgegriffen / in die zu testende Schaltung eingekoppelt). Meine Schaltung ist ziemlich universell = enthält zu viele Teile und zusätzliche Spuren speziell im Ausgangssignalpfad, die kaum jemals verwendet werden. Fügen Sie einfach parasitäre Kapazität hinzu. Sie können wahrscheinlich einen Teil des Aufblähens überspringen, indem Sie die Schaltung auf ein Minimum reduzieren, das für Ihre "Anwendung" erforderlich ist.
- Beachten Sie die Grenzen Ihres Oszilloskops und Ihrer Sonden.
- Wenn Sie Anschlüsse verwenden müssen, sollten Sie etwas Kleineres verwenden: SMA, MCX, MMCX, U.FL oder ähnliches. Diese BNCs sind riesige Bestien.
500-600 MHz benötigen Anstiegs- / Abfallzeiten im Bereich unter 1 ns. Um dies zu erreichen, müssen Sie fortgeschrittene Treibertechniken wie differentielles HSTL, LVDS, HSCL usw. berücksichtigen. Diese Art von Taktraten finden Sie auf DDR3.
TI und andere stellen eine Reihe von Taktgeneratoren her, die dies tun können. Ein DDGA-fähiges FPGA kann dies.
Wenn die Zeitspanne von 40 ns ebenfalls gut ist, wird die Auswahl erhöht. Hier ist einer, der mehr weiß als das. (Anstiegs- / Abfallzeit des Ausgangs (10% - 90%) V + = 5,5 V, VKE = ∞, CLOAD = 5 pF 1 ns .)
Verwenden Sie einen handelsüblichen ECL- Oszillator. Es kann bis zu 1100 MHz arbeiten. Sein Ausgang ist ein ECL-Pegelrechteck mit einer Amplitude von 0,77 V.
555 MHz Oszillator:
Sie können einen programmierbaren PLL-Taktsynthesizer wie NBC12439AMNG mit einem PECL-Ausgang von bis zu 800 MHz verwenden.