Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sehr schnelle Pegelwandlung


von Dennis R. (dennis84)


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Hallo,
ich suche nach einem Bauteil oder einer Schaltung, welche folgendes 
ermöglicht:

- Eingangssignal: Rechteck 100 MHz mit 0V Lo und 3,3V Hi
- Ausgangssignal: +/- 10 V Rechteck

Ich bräuchte also einen High-Speed-Analogschalter (bin aber auch für 
andere Ideen offen). Leider finde ich nichts passendes. Habt ihr einen 
Tipp?

Danke und VG Dennis

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Dennis R. schrieb:
> - Ausgangssignal: +/- 10 V Rechteck
Welcher Strom? Welche Last? Wofür?

von Falk B. (falk)


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@ Dennis R. (dennis84)

>- Eingangssignal: Rechteck 100 MHz mit 0V Lo und 3,3V Hi

Naja, schnell aber noch handhabbar.

>- Ausgangssignal: +/- 10 V Rechteck

;-)

[ ] Du weißt, was es bedeutet, ein +/- 10V Signal bei 100 MHz zu 
erzeugen

>Ich bräuchte also einen High-Speed-Analogschalter

Nö. Eine verdammt schnelle Endstufe.

>andere Ideen offen). Leider finde ich nichts passendes. Habt ihr einen
>Tipp?

Was soll denn da rauskommen? Wozu meinst du, sowas zu brauchen?

von Floh (Gast)


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Dennis R. schrieb:
> Ausgangssignal: +/- 10 V Rechteck

Das gibt einen schönen Störsender :-)

von Dennis R. (dennis84)


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Welcher Strom? Welche Last? Wofür?
> Belastung: 1K  10 pF  10mA
> Wofür: Treiber für ein CCD-Array


Du weißt, was es bedeutet, ein +/- 10V Signal bei 100 MHz zu
erzeugen
> Die Belastung ist nicht so extrem, aber es muss halt schnell gehen. Die
> Anforderungen sind natürlich nicht ohne.


Was soll denn da rauskommen? Wozu meinst du, sowas zu brauchen?
> Ein Ansteuersignal für ein CCD-Array.
> Das Eingangssignal erzeugt ein FPGA,
> aber das Array benötigt dieses Rechteck eben mit den oben genannten
> Spannungen.

: Bearbeitet durch User
von Walter Schalter (Gast)


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Mosfets?

von Dennis R. (dennis84)


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Walter Schalter schrieb:
> Mosfets?
Habe ich auch schon versucht. Waren zwar teilweise schnell genug, 
konnten aber nicht die entsprechenden Spannungen erzeugen (bipolare 
Ausgangsstufe fehlt mir).

von Walter Schalter (Gast)


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Das Problem mit den Mosfets versteh ich nicht.

von David (Gast)


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Hallo Dennis,

meine erste Idee wäre ein ADUM3223, eventuell mit einem nachgeschalteten 
ZXGD3004. Ca. 20MHz funktionieren damit, 100MHz habe ich nicht 
ausprobiert.

http://www.analog.com/adum3223

http://diodes.com/catalog/gate_drivers_22/zxgd3004e6.html

David

von Dennis R. (dennis84)


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Walter Schalter schrieb:
> Das Problem mit den Mosfets versteh ich nicht.
Ich schaffe an deren Ausgang keine +/-10V. Ich schaffe zum Beispiel 
0V/-2V oder +15V /+10V. Aber keine +/-10V.

: Bearbeitet durch User
von Walter Schalter (Gast)


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Dennis R. schrieb:
> Walter Schalter schrieb:
>> Das Problem mit den Mosfets versteh ich nicht.
> Ich schaffe an deren Ausgang keine +/-10V. Ich schaffe zum Beispiel
> 0V/-2V oder +15V /+10V. Aber keine +/-10V.

Was für Mosfets hast du denn verwendet?

von Dennis R. (dennis84)


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http://www.analog.com/adum3223
http://diodes.com/catalog/gate_drivers_22/zxgd3004e6.html
> So wie ich die Datenblätter verstehe, sind leider beide zu langsam


Was für Mosfets hast du denn verwendet?
> SD5000N (http://www.calogic.net/pdf/SD5000_Datasheet_Rev_A.pdf)
> EL7457 (http://www.farnell.com/datasheets/1577631.pdf)

: Bearbeitet durch User
von Walter Schalter (Gast)


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Warum kein PMOS für die -10V?

von Andreas D. (rackandboneman)


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Vor allem, reichts wenns es recht eckig ist oder muss es echt eckig sein 
(also auf einem Scope rechteckig aussehen) - in letzterem Falle reden 
wir über <1ns Anstiegszeit und >10000V/us. In welche Last denn 
eigentlich?

>[ ] Du weißt, was es bedeutet, ein +/- 10V Signal bei 100 MHz zu
>erzeugen

Bedeutet man hat sich viel zu schnell jegliches Oszilloskop kaputt 
gemacht mit dem man so ein Signal tatsächlich prüfen könnte :)

von Dennis R. (dennis84)


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Walter Schalter schrieb:
> Warum kein PMOS für die -10V?
Ich benötige ja einen Baustein/Schaltung, der am Ausgang +10V und -10V 
erreicht. Aus 0V am Eingang soll ja -10V am Ausgang werden können und 
aus +3V am Ausgang sollen +10V werden.

von Walter Schalter (Gast)


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Sorry, PMOS war falsch. Aber wieso nicht 2 Mosfets, einer der das Signal 
auf +10V ziehen kann, und einer, der es nach -10V ziehen kann?

von Andreas D. (rackandboneman)


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Evtl mal Schaltpläne von Pulsgeneratoren studieren...

von Dennis R. (dennis84)


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Vor allem, reichts wenns es recht eckig ist oder muss es echt eckig sein
(also auf einem Scope rechteckig aussehen) - in letzterem Falle reden
wir über <1ns Anstiegszeit und >10000V/us. In welche Last denn
eigentlich?
> 3ns oder schneller sind erwünscht. Belastung: 1K  10 pF


Bedeutet man hat sich viel zu schnell jegliches Oszilloskop kaputt
gemacht mit dem man so ein Signal tatsächlich prüfen könnte :)
> Mein Scope packt 1 GHz und 5 GS/s.

von Dennis R. (dennis84)


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Sorry, PMOS war falsch. Aber wieso nicht 2 Mosfets, einer der das Signal
auf +10V ziehen kann, und einer, der es nach -10V ziehen kann?
> Daran dachte ich auch schon.
> Aber die beiden Ausgänge würden ja dann gegeneinander arbeiten?


Evtl mal Schaltpläne von Pulsgeneratoren studieren...
> Habe ich. Zum Beispiel Seite 8 auf 
http://www.linearsystems.com/assets/media/application_notes/DMOS%20Analog%20Switch%20Introduction.pdf 
, aber damit komme ich nicht auf die +/-10V am Ausgang.

von Falk B. (falk)


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@ Dennis R. (dennis84)

http://www.afaik.de/usenet/faq/zitieren/

> Belastung: 1K  10 pF  10mA
> Wofür: Treiber für ein CCD-Array
> Das Eingangssignal erzeugt ein FPGA,
> aber das Array benötigt dieses Rechteck eben mit den oben genannten
> Spannungen.

Naja, ist halt recht sportlich. Einfach mit ein paar MOSFETs geht sowas 
gar nicht! Das braucht verdammt viel Know How. Wir reden über 100 MHz, 
das sind gerade mal 10ns Periodendauer. Wenn wir mal großzügig 3ns 
Anstiegszeit rechnen, sind das immer noch 20V/3ns ~6,5 V/ns = 6500V/µs.

Man könnte es mit SCHNELLEN Stromquelen hinbekommen. Eine Quelle liegt 
auf -10V (-12V) und liefert konstant 10mA. Die zweite ist steuerbar und 
liegt auf +10(12)V und liefert 0/20mA. Ist aber alles nicht mal ebenso 
gemacht. Derartig schnelle Treiber mit derartig großen Spannungen sind 
SEHR selten.

von Walter Schalter (Gast)


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Dennis R. schrieb:
>> Aber die beiden Ausgänge würden ja dann gegeneinander arbeiten?

Nicht, wenn einer NMOS und einer PMOS ist. Trotzdem wäre die 
Mosfet-Auswahl für diesen Fall wohl ein wenig Aufwand.

von Joachim (Gast)


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Dennis R. schrieb:

> Belastung: 1K  10 pF  10mA

Mit 10 mA bekommst Du 10 pF in 10 ns gerade mal auf 10 V linear geladen.

Gruß

von Possetitjel (Gast)


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Dennis R. schrieb:

> - Eingangssignal: Rechteck 100 MHz mit 0V Lo und 3,3V Hi
> - Ausgangssignal: +/- 10 V Rechteck

Dennis R. schrieb:
> Belastung: 1K  10 pF  10mA
> Wofür: Treiber für ein CCD-Array

Das glaube ich erst, wenn ich das Original-Datenblatt
mit eigenen Augen gesehen habe.

von Possetitjel (Gast)


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Joachim schrieb:

>> Belastung: 1K  10 pF  10mA
>
> Mit 10 mA bekommst Du 10 pF in 10 ns gerade mal
> auf 10 V linear geladen.

Richtig. Um 10pF in 3ns von -10V auf +10V umzuladen,
sind also 66mA notwendig - plus die 10mA, die in
den 1kOhm hineinfließen.

von Christoph db1uq K. (christoph_kessler)


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Die Grundfrequenz und die 20Vss bekäme der LT1227 von Reichelt ja noch 
hin. 140 MHz Bandbreite (bei zweifacher Verstärkung) und 1000 V/µs kann 
der. Es gibt sicher noch etwas schnellere OPs, dann aber meistens nur 
mit +/-5V

von PINB (Gast)


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Christoph Kessler (db1uq) schrieb:
> und 1000 V/µs kann

Reicht leider nicht.

Siehe:

Falk Brunner schrieb:
> Wir reden über 100 MHz,
> das sind gerade mal 10ns Periodendauer. Wenn wir mal großzügig 3ns
> Anstiegszeit rechnen, sind das immer noch 20V/3ns ~6,5 V/ns = 6500V/µs.

von David (Gast)


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Dennis R. schrieb:

>> http://www.analog.com/adum3223
>> http://diodes.com/catalog/gate_drivers_22/zxgd3004e6.html
> So wie ich die Datenblätter verstehe, sind leider beide zu langsam

Der ZXGD3004 ist mit Sicherheit nicht zu langsam, das sind einfach zwei 
auf Geschwindigkeit und Peakstrom optimierte Bipolartransistoren npn/pnp 
in Kollektorschaltung.

Auch beim ADUM3223 bin ich mir ziemlich sicher, das er 100MHz schafft. 
Bei 2nF Last hat der eine Anstiegszeit von 12ns, da wird er über 10pF 
müde lächeln.

David

von Дуссель дукъ (Gast)


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Fuer sowas nimmt man sicher keinen OpAmp, sondern eine digitale stufe. 
Allenfalls mit PSpice drei Transistoren zusammenkleben? Da es um recht 
Strom geht wuerde ich erst mal die Spezifikationen der Anforderungen 
ueberpruefen.

von Dennis R. (dennis84)


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Vielen Dank für die zahlreichen Antworten. Das mit nmos und pmos sehe 
ich mir mal an (nennt sich glaube ich Gegentaktschaltung). Der LT1227 
hat nur 1100V/ms Slew Rate. Beim ZXGD3004 habe ich mir tr und tf bei 
Vout auf Seite 4 angesehen. Die Werte liegen weit über den nötigen 3ns. 
Beim ADUM3223 lese ich Output Rise/Fall Time (10% to 90%) typisch 12ns 
und min 6ns.

Edit: PSpice habe ich nicht.

: Bearbeitet durch User
von David (Gast)


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Dennis R. schrieb:

> Beim ZXGD3004 habe ich mir tr und tf bei Vout auf Seite 4 angesehen.
> Die Werte liegen weit über den nötigen 3ns.

Ja, bei einer Last von 1,5nF.
Bei 10pF geht das viel schneller.

> Beim ADUM3223 lese ich Output Rise/Fall Time (10% to 90%) typisch 12ns
> und min 6ns.

Ja, bei einer Last von 2nF.
Bei 10pF geht das viel schneller.

Glaube es mir, MOSFET-Treiber sind High-Speed Bauelemente.

Für die 10pF reicht auch der ADUM3223 alleine.

David

von Dennis R. (dennis84)


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Und die können auch +/-10V am Ausgang? Ich habe da ein Beispiel mit GND 
gesehen.

von David (Gast)


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Dennis R. schrieb:

> Und die können auch +/-10V am Ausgang? Ich habe da ein Beispiel mit GND
> gesehen.

Wenn Du die ADUM3223 meinst, ist das ja nur eine Frage der 
Betriebsspannungsversorgung. Ein- und Ausgang sind ja galvanisch 
getrennt. Eine +10V und eine -10V Spannungsquelle brauchst Du ja auf 
jeden Fall.
Wenn Du den Ausgangteil des ADUM3223 mit +-10V versorgst, ist auch seine 
Ausgangsspannung +-10V.

David

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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"Rechteck" und "100Mhz" bedeutet für mich fmax mindestens 500MHz, eher 
mehr. Denn alles drunter ist nicht als Rechteck erkennbar...

von David (Gast)


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Hallo Dennis,

jetzt war ich mal neugierig und habe es nochmal ausprobiert.
Bei meinem Aufbau hängt ein dsPIC am ADUM3223, dessen PWM-Modul leider 
nur max. 25MHz erreicht. Das schafft der ADUM3223 problemlos, produziert 
dabei aber schon ca. 0,8W Verlustleistung. Warscheinlich klappt das dann 
wegen der Verlustleistung doch nicht mit 100 MHz.
Die Flankensteilheit, die ich bei mir sehe (2ns tr, 3ns tf) ist eher 
begrenzt durch mein 200MHz Analogscope + Tastkopf.

David

von Dennis R. (dennis84)


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Danke für das Feedback. Ich suche mal weiter. Aber ist wirklich eine 
harte Nuss.

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