| Author |
 Topic  |
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
 Posted - 2005/05/20 : 22:19:20
|
Jag sitter och ritar på en krets (som egentligen inte har med hifi att göra, därav OT) som använder en analog switch (MAX333A).
Switchen kontrolleras via en TTL-signal och byter mellan två ställbara spänningsnivåer, utsignalen går till en op-amp (OPA627) kopplad som spänningsföljare.
Jag valde en swith eftersom jag vill kunna ligga på en viss spänning godtyckligt länge och sedan byta; det är alltså ingen fyrkantsvåg.
Nu till problemet: Switchhastigheten är inte kritisk (runt en mikrosekund vilket MAX333A klarar) men jag vill till varje pris minimera overshoot, jag offrar gärna stigtid om det behövs.
Jag kan inte hitta något om hur man gör dettat, vet inte heller rikigt hur man modellerar kretsar såsom MAX333A. Behöver jag en SPICE-modell eller finns det någon "tumregel"?
Jag har funderat på någon typ av filter mellan switchen och op-ampen, vanligt RC-filter kanske? Eller kanske någon RCL-variant för att "forma" stigningen?
Någon som har erfarenhet av något liknande?
|
|
|
Jesper_Nilsson
Member
494 Posts |
Posted - 2005/05/20 : 23:58:10
|
Ett LP-filter mellan switch och OP borde duga.
/Jesper |
 |
|
|
Hjelm
Member
553 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 10:08:52
|
Matchar du in- och utimpedans får du ingen overshoot men det är kanske för mycket jobb?
Nästa variant är att du inför en rc-länk, inte som lp filter för att dämpa ringningarna. Kolla i snubber artikeln från hagtech för en intuitiv förklaring, med viss teori bakom, har du möjlighet att mäta ringningarna kan du lätt estimera r och c som behövs, glöm inte kortets påverkan.
Annars går ju ett LP filter också. Kan räcka med en serieresistans då inimpedansen borde vara något kapacitiv på op'n. |
Hjelm |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 14:33:01
|
Tack för tipset. Den artikeln innehöll en del bra information.
När jag läste den insåg jag dock att jag faktiskt gjorde precis detta i en kurs i reglerteknik (för ganska många år sedan iofs) så jag har nog all info jag behöver i en av mina gamla kursböcker.
Att mäta upp ringingarna är inget problem då jag har tillgång till bra oscilloskop. Jag skulle tro att det enklaste är att göra ett kretskort med plats för en snubber och sedan mäta upp kretsen (utan resistor och kondensator), utifrån mätningarna bör jag sedan kunna beräkna komponentvärdena (fast det behövs säkert en del trial-and-error också).
|
|
|
|
peranders
Member
2456 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 16:19:43
|
Har du verkligen överslängar eller tror du att du kommer att få det?
När du är inne på sådan här frågeställningar så är allmän design viktig men kortlayouten är ännu viktigare. Det är knappast något man simulerar fram utan det är lite fingertoppskänsla som krävs, typ hål i jordplan för reducering av strökappar, placering av avkopplingskondingar mm.
Om du har möjlighet, skippa TTL-kretsen och sikta mot CMOS4000 om du har möjlighet. Använd så snabb logik som tillämpningen kräver, speciellt när du har en analog sektion.
Det finns också analoga switchar med mjukt omslag och om jag inte minns fel med nollgenomgångsdetektor. Surfa in the Analog Devices och Texas, har ej numret i huvudet. |
/Per-Anders eller P-A |
Edited by - peranders on 2005/05/21 16:22:51 |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 17:06:48
|
Jag håller just på och designar kretsen så jag kan bara gissa hur den kommer uppföra sig i praktiken.
Problemet är att overshoot är den absolut viktigaste parametern, vi vill gå direkt till en given spänning; om kretsen går upp mer än ett par procent för mycket (oavsett hur kort tid) så fungerar det inte.
Det är för övrigt därför jag kommer använda OPA627, lågt brus, bra precision (coh lite temperaturdrift) och låg settling time
Switchen ska styras av en fiberoptisk mottagare (Agilent HFBF-25X1, har använt dessa rätt mycket och gillar dem) så jag kan tyvärr inte välja logik (den ger TTL-kompatibla signaler ut).
Tanken är alltså att mha fiberoptik kunna switcha mellan två spänningar som ska kunna ställas mha potentiometrar, det hela kommer vara batteridrivet +-12V.
Op-ampen behöver kunna ge max 1 mA ström ut (i praktiken oftast mindre än 100 uA) men ska kunna driva en hel radda av filter av olika slag, mest kapacitiva med cut-off mellan 10 MHz och 2GHz.
Jag hoppas klara mig med ett ensidigt kort (alt tvåsidigt och använda ena sidan som rent jordplan) och kommer börja med det, om det inte fungerar får jag designa om det hela och skicka en beställning till Olimex.
"Mjukt omslag" låte intressant, jag kan dock inte hitta något om det hos vare sig analog eller TI men antagligen letar jag efter fel sak?
Jag hittar dessutom inget i vare sig databladen eller AN vilket irriterar mig, jag kan väl ändå inte vara den enda som har denna typ av problem?
Jag kommer skicka efter kretsarna i början av nästa vecka och sedan "leka" lite med dem på ett experimentkort, efter det bör jag veta mer om hur de beteer sig. Då lär det visa sig om jag tagit mig vatten över huvudet.
Tack för hjälpen
|
|
|
|
peranders
Member
2456 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 19:52:27
|
Jag tror att du har överdrivit lite när det gäller dina krav alternativt underskattar du hur svårt det är.
Om "settling time" är väsentlig så måste du välja opamp efter detta SAMT även ha ett bra kretskort.
Opampen ska driva filter på 2 GHz? Är det ett spänningsstyrt filter mån tro.
Jag kikar gärna på ditt schema om du vill visa detta. Annars är din tillämpning ganska diffus för mig. Om du ska ha stegsvar med mindre än 1% översläng så har man en utmaning om det ska gå snabbt. |
/Per-Anders eller P-A |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2005/05/21 : 20:46:43
|
Jag kan lägga upp schemat när det är klart.
Jag är medveten om att jag måste välja rätt komponenter, därav OPA627 även om den är dyr; såvitt jag kan förstå bör den passa ganska bra.
Vad gäller snabbheten så är som sagt var inte den så kritiskt, jag siktar på en stigtid på ca 1 mikrosekunder men om inte det går så får det blir långsammare, 10 eller till och med 50 mikrosekunder fungerar också men blir mindre flexibelt.
Vad gäller tillämpning så är syftet med kretsen helt enkelt att biasera en annan krets (en s.k Josephson-övergång) vars dynamik vi vill studera (det här är naturligtvis jobbrelaterat som ni kanske räknat ut).
Mätschemat ser ut som följer
1)Öka spänningen relatvivt snabbt för att gå till biaseringspunkten för Josephsonövergången
2)Slå på en extern mikrovågskälla
3)Vänta tills dess att Josephsonövergången switchar (vilket vi kan detektera med en komparator)
Utdata är tiden mellan 2 och 3 ovan (som vi hoppas ska vara några hundra ns).
Problemet är att Josephsonövergången kan switcha även UTAN mikrovågor om man ökar spänningen för långsamt (det finns alltid en viss sannolikhet att den ska switcha, vad vi är intresserade av är hur mikrovågorna ändrar sannolikheten).
För att göra det än värre ökar denna sannolikhet exponentiellt så ev. overshoot kommer göra att Josephson övergången switchar fast den inte "borde" göra det; en overshoot på mer än ett par procent kommer alltså göra att experimentet inte fungerar som tänkt.
"Settling time" är faktiskt inte lika kritiskt, ringningar gör inte så mycket så länge som de är små.
För det här experimentet behöver vi alltså en dc-källa man kan switcha av/på snabbt och som är lågbrusig, tyvärr har vi ingen sådan och tanken var därför att försöka bygga något själv.
Naturligtvis har vi tillgång till funktionsgeneratorer men de är för brusiga då de är digitala; vi undviker allt som använder en klocka och som inte går att driva med batteri.
Vad gäller filtreringen så beror det helt enkelt på att experimentet är extremt bruskänsligt, vi har därför flera typer av lågpassfilter; både vanlig RC-filter, feedthrough-filter och kopparpulverfilter; tyvärr innebär det att dc-källan tvingas driva en ganska komplicerad last.
Det kan ju vara värt att prova, fungerar det inte så har jag i alla fall lärt mig en del på kuppen.
Det här blev som sagt var väldigt OT, jag har dock upptäckt att många här är väldigt duktiga på praktiskt elektronik så det är ett bra ställe att fråga på.
|
|
|
|
peranders
Member
2456 Posts |
Posted - 2005/05/22 : 18:39:38
|
Tänk på att brus inte är något centralt. En skräpopamp ligger på 5 uV så där. Om du siktar på 1 eller 50 us, det är en väldig skillnad må jag säga.
Du säger att det är ett bruskänsligt experiement. Har du någon siffra?
Jag råder dig att kika i datablad på tilltänkt opamp för stegsvar och de andra parametrar som är viktiga. Tänk på att OPA627 inte är någon racer. Har du kolla på till exempel TPA6120 som sitter i mitt hörlursteg QRV-07? Där pratar vi nanosekunder. Det finns också andra "current feedback" opampar. LM6171 är också snabb men ju snabbare kretsar du använder desto mer kritiskt blir kretskortet. |
/Per-Anders eller P-A |
|
|
|
f95toli
Member
4209 Posts |
Posted - 2005/05/22 : 22:40:28
|
Jag vet att det är stor skillnad. Om jag uttrycker mig annorlunda: För att kretsen ska kunna göra allt jag vill att den ska kunna göra bör stigtiden vara runt en mikrosekund, MEN det får inte ske på bekostnad av overshoot.
Får jag problem med overshoot så får jag helt enkelt sänka stigtiden så pass att jag löser det, å andra sidan kommer vi då i ett läge där vi inte kan göra allt vi skulle vilja göra och ev. får vi fundera på att så smpningom köpa in någon specialutrustning som klarar det; men då kostar det därefter (marknaden är inte direkt stor så priserna blir väldigt höga, gissningsvis 20-30 000 kr för en krets av det här slaget).
OP627 har jag valt pga settling time är väldigt låg, den är lågbrusig och bandbredden är tillräckligt hög; en op-amp med onödigt hög bandbredd kan ge extra högfrekvent brus vilket vi till varje pris vill undvika.
Vad gäller brus så är det gissningsvis det näst bruskänsligaste mätningen i Sverige (Det känsligaste finns ung. 5m från vår mätuppställning); vi är dessutom känsliga för brus över hela spektrat (strömbrus är det mest kritiska). En massa filter, skärmat rum, batteridrift och många månaders trial-and-error är vad som krävs.
Det är svårt att sätta en "enkel" siffra på bruset men uppmätt "brustemperatur" (egentligen den totala fysiska temperaturen; termiskt+elektriskt) för det vi mäter på nu är under 40 mK. Typiska signalnivåer är runt 1 mikroampere (variationerna vi är intresserade av att mäta är mellan 1-100 nA ungefär) och en 1mV.
|
|
|
| |
Topic |
|
All Forums
Teknik och DIY
New Topic
Topic Locked
Printer Friendly